简明历史——什么是生命

所有的生物都会对刺激、取食、成长、繁殖、自我修复和死亡做出反应。可是，非生命体也会具有某些类似的特点——比如水晶可以通过“吃掉”水中溶解的盐分而长大；机器人也能够对刺激做出反应。那么，到底是什么将我们与非生命体区分开的呢？

答案就是细胞，我们已知的生命基本构成单位。单个的细胞是非常微小的——最小的直径只有1毫米的1/1000000。但是细胞又是已知的最复杂的结构之一。有些细胞可以独立构成生物体（参见此处），而其他的则在更加复杂的多细胞生物体中发挥着独特的作用（参见此处）。在人体内，可能有多达37万亿个细胞。

细胞有一种能力，可以从周围的环境中吸收广泛的养料，并在体内改变其化学性质，创造出更为复杂的化合物。正是这种能力，使它们能够通过一次又一次的分裂来修复损伤和再生。

对于细胞的结构和功能来说，四类化学物质是必不可少的。第一类是核酸（DNA和RNA），对遗传信息进行编码，并执行嵌入在该代码中的指令（参见此处）。第二类物质由蛋白质组成，部分用于构成组织，部分作为酶的催化剂，帮助促进细胞内的化学反应。蛋白质是由更简单的组成要素——氨基酸构成的。第三类是碳水化合物，其中一些起到构成机体的作用，另一些则用于储存能量。最简单的碳水化合物是由植物在光合作用过程中产生的葡萄糖。几乎所有的动物都是从植物中获得它们所需要的碳水化合物。最后一类是脂质，是细胞膜的关键组成部分（参见此处）。

所有这些复杂的物质都是由一些相对简单的分子组成的，其中最常见的是水分子和碳原子。水为许多化学反应提供了氧和氢。另外，活的细胞中大约2/3的组成部分是液态水，水还负责溶解和运输更复杂的化合物。碳原子能够将其他元素结合起来，创造出各种各样巨大的有机化合物，其中许多都溶于水。

生命从哪里来？

简单的微粒，比如水分子和碳原子，是怎样合成那些构成更高级别生命的化合物的呢？早期地球的大气中，包含了火山喷发过程中排放的气体，如水蒸气（H₂ O）、氮气（N₂ ）、二氧化碳（CO₂ ）和一氧化碳（CO）。当这些气体冷却后，氢和氮结合形成氨（NH₃ ），而一氧化碳和二氧化碳会促生甲烷（CH₄ ）。在紫外线下（来自太阳的照射），氨和电火花（比如一道闪电），再加上甲烷、水和二氧化碳就可以合成简单的氨基酸，如果再遇上热量，这些分子就能够链接起来形成蛋白质。类似的反应可能会导致DNA组织结构的产生。此外，一些证据表明，来自天外的陨石不仅存在着DNA组织，还可能会带来氨基酸。

当地球冷却时，大气中的水蒸气凝结形成了早期的海洋，许多不同的矿物质和气体被溶解在水中。很有可能，在大约40亿年前的这锅巨大的化学汤剂中，第一个能够自我复制的分子——如DNA——已经出现了。