生命的特性
尽管有许多科学家都曾努力试图加以阐明，但生命的起源问题仍是科学界众所周知的未知数。要厘清生命涌现的历程，最大的问题恐怕就是时间：生命诞生本身可能经历了数百万年，而这种时长在实验室中是很难模拟的。
常有人主张：假如主要是依靠原子与分子的偶然相遇，那生命是不大可能涌现的。因此，导致生命问世的肯定是几种高度制约的或导引的过程的合一，而对这一过程本身我们基本上还没有认识。其中包括下述事实，即某些化学键比其他化学键更容易生成。此外，地球的地质状况要能提供足够的组块、能流和催化条件才能产生生命体。但还有另外一种可能，即构成生命体的大量分子是在其他星系中涌现的，后来在数百万年的时间里降落到地球上，因此提供了构成生命体的必要组块。
与行星、恒星或行星相比，即使体积最大的生命体也显得微乎其微。但正如我们在第二章看到的那样，生命体制造的功率密度要远高于无生命的物体。当前，太阳的功率密度只有2×10–4瓦/千克，而现代植物的功率密度已达到0.09瓦/千克，而动物的则更高，约为2瓦/千克。显然，与星体不同，生命体更能够制造相当高的功率密度，而后者维持自身存在的金凤花条件并不是很高。
因此，生命体的涌现代表着一种崭新的获取更高复杂度的机制问世。与恒星和行星不同，生命体能够繁衍并非是因为能够利用自身储备的物质和能量，相反，所有的生物都必须不断地从周围的环境中汲取维持自身及繁殖后代所必需的物质和能量。这当然不是什么新的见解。早在1895年，奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼就曾指出，生命就是争夺自由能的一场斗争。[27]此外，细胞产出的所有生化化合物都要履行整个机体存活的功能。这样高水平的组织程度是无生命的物质从未见证过的。而且，因为生命体要从外界获取能量，所以只能在比较适中的温度下维持自身的生存，这样的条件有利于更复杂的分子结构涌现并为生命体持续提供必要的组块。
这一切之所以成为可能，首先是因为生物分子储存了信息。所有形式的生命体都存有遗传信息，后者控制着其自身繁殖及能源生产和消费的过程，合称“新陈代谢”（metabolism）。所有这一切都在细胞内部发生，而细胞可被视作生命体的组块。所有的有机体都是由细胞组成的。许多形式的生命体只有单个细胞，但更复杂的有机体——比如人类——都是由大量细胞聚合而成。细胞是很小的膜体，里面能够产出并维系所有重要的生存及繁殖必需的分子，其中就包括携带有信息的脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）分子。这些分子不光携带信息，还会将信息转化为其他分子结构并同时调节众多细胞机制。
当然，细胞之外还有病毒。病毒也是由脱氧核糖核酸分子和核糖核酸分子聚合而成的组织，外面也有一层蛋白的薄皮。病毒本质上属于一种逃脱了细胞控制的无赖遗传物质。因为病毒不具备任何形式的新陈代谢功能，所以总依赖其他活性细胞才能实现自身繁殖。事实上，病毒绑架了这些活性细胞为自己服务。在这一过程中，病毒把自己的基因信息输入其他组织中并在众多不同物种的边界处进行基因交换和传递。这样看来，病毒在生物进化的过程中起到了重大作用，而这一点直到现在才逐渐被阐明。[28]
有关生命的界定问题时至今日还没有得到完满的解决。当下，有关生命的定义特别多，这里不拟加以讨论。不过，顺着本书提供的纲要线索，围绕生命定义的许多问题都可能得到解决，如果还不是所有问题的话。本人对生命体的定义如下：[29]
生命体是一种包含遗传程序的体系，遗传程序规定并指导分子机制主动地从外界获取物质和能量，同样借助分子机制，物质和能量被转化成维持自身生存的组块，如果可能的话，还会从事繁殖。
细胞的内部会生产大量的生物分子，其中最重要的是蛋白质。分子的生产过程正是基于脱氧核糖核酸与核糖核酸存储的信息编码。蛋白质有多种功能。其中最重要的功能是催化化学反应，否则化学反应就不会发生。这种蛋白质被称作“酶”（enzymes）。这种生物分子会通过降低使用能量的门槛加速化学反应，因为这种门槛会阻止化学反应在生命体既有的适宜的温度和压力下发生。换言之，酶最重要的功能是为化学反应的发生创造适宜的金凤花条件并适当调节。这一点很像酶在现在人使用的洗衣粉中发挥的作用：酶会打碎用传统的洗衣皂很难去除的有机分子（即污渍）。但酶的功用不仅限于打碎分子，酶还能合成分子并调整化学反应的速度。在细胞内部，漫长且复杂的系列化学反应都要借助各种酶才能得以实现。除了细胞自身的繁殖以外，这些化学反应还包括从外界获取物质和能量、利用物质和能量生产生存必需的分子、排泄机体的废料以及——在更为复杂的细胞结构中——处理神经网络内部的信息。
一般而言，伴随生命的诞生，大自然中组块的数量和种类得到大幅提升。同样得到提升的还有组块间的连接和互动方式，组块的顺序也因而变得愈发重要。因此，我们有理由认为，伴随生命现象的开启，一种新的更为复杂的实体涌现了。生命体要生存和繁殖，就必须主动且不断地从外界获取物质和能流。而且因为地球上的资源是有限的，所以从长远看来，生命存在的机制必然蕴含着对资源的争夺。这一认识正是查尔斯·达尔文和阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士生物进化理论的基础，概言之，就是在两种不同类型的金凤花条件相遇的情况下围绕物质和能流展开的一场竞争。第一种金凤花条件涉及所有生物物种，不同物种尽可以彼此扶持、同时出场、争夺资源、相互捕食或污染环境；而另一种金凤花条件则关乎物种周围无生命的自然界，当然后者受到生物和无生命物质的双重影响。随着时间的推移，上述过程在地球的表面制造出了愈发复杂且不断变化的金凤花条件体系，凡活下来的物种就可以继续获取资源并生息繁衍，而其余的早已走向灭亡。
埃里克·詹奇曾强调指出，存储在分子中的生物信息编码的出现为世代相传创造了条件，而这本身也开启了学习的可能性。用詹奇的话说：[30]
通过信息，数个世代累积的经验就可以继续传递下去，这等于开启了一种新的开放之维。原有的化学耗散结构体（使用物质和能流维持自身生存）只能做到个体发生（ontogeny），只关注自身的进化，其记忆也仅限于自己生存期间的经历，而今，种系发生（phylogeny，即整个种系的历程）可能变得更为有效。起初的族谱还算不上什么谱系，顶多只是一条细线。前代的经验及波动、进化信息被纵向地传下来，用现在的话说就是以时间为轴。这种围绕时间的传递和记忆使得更高水平的复杂实体成为可能，而这在个体发生的物质系统中是不可能实现的。
简而言之，随着时间的推移，生物分子内部储存的信息使得学习过程变得可能，这又有利于更为复杂的实体进一步涌现，而这在此前的无生命世界是不可能的。
生命的关键分子
我们的身体由无数种生物分子组成，小的极其细微和简单，而大的又极其庞大、复杂。所有这些分子都是在细胞中制造的，制造过程由少数中央分子通过遗传信息加以协调。这种超长的分子被称作脱氧核糖核酸，简称DNA。脱氧核糖核酸分子序列中包含细胞内一切行为的信息编码。从脱氧核糖核酸相对较小的组成部分，分子会制造出某种复制代码，起到模板的作用，由此细胞的其他部分再制造出蛋白质。这种被称作核糖核酸（简称RNA）的复制代码分子与脱氧核糖核酸有些类似，但结构稍有不同。后者包含对不同蛋白质的编码，可谓细胞的驮马，负责催化反应、让身体长出毛发等所有具体工作。换言之，制造蛋白质的信息被编码在DNA中，由充当信使的RNA分子传递到蛋白质工厂。
这种蛋白质工厂被称作核糖体（ribosomes），其组成成分也主要是RNA，负责制定行为发生的中心规则。核糖体还有一部分是某种特殊蛋白质构成的。另有一类RNA——称作转运RNA——负责给蛋白质输送组块，输送来的组块叫氨基酸（amino acids）。每个转运RNA输送一种具体的组块，且有具体的编码，而编码必须与核糖体中信使RNA的编码吻合。在下一个地点，另一个转运RNA也同样依法行事，因此，不同的氨基酸被联结成一个特定序列。核糖体的职责正在于把不同种类的氨基酸联结起来并形成蛋白质，而后氨基酸与转运RNA的连接也就断开了。
可这种精密的系统究竟是如何涌现的呢？虽然蛋白质在细胞内无处不在，但要从蛋白质入手建造这样一架机器是非常困难的。从脱氧核糖核酸入手也是一样。然而核糖核酸也是无处不在且履行大量的功能，包括复制信息和催化反应。因此，我们怀疑：在这架功能齐全、紧张有序的分子组装线上，是否核糖体标志着最古老的生命架构呢？如果此说正确的话，那么核糖体中的RNA很有可能包含流传至今的最古老的基因信息。
