生命
生命（せいめい、英: life）とは、シグナル伝達や自立過程などの生物学的現象を持つ物質を、そうでない物質と区別する性質であり、恒常性、組織化、代謝、成長（英語版）、適応、刺激（英語版）に対する反応、および生殖の能力によって記述的に定義される。自己組織化系など、生体系（英語版）の多くの哲学的定義が提案されている。ウイルスは特に、宿主細胞内でのみ複製するため定義が困難である。生命は大気、水、土壌など、地球上のあらゆる場所に存在し、多くの生態系が生物圏を形成している。これらの中には、極限環境微生物だけが生息する過酷な環境もある。
生命は古代から研究されており、エンペドクレスは唯物論で、生命は永遠の四元素から構成されていると主張し、アリストテレスは質料形相論（英語版）で、生物には魂があり、形と物質の両方を体現していると主張した。生命は少なくとも35億年前に誕生し、その結果、普遍的な共通祖先（英語版）へとつながった。これが、多くの絶滅種を経て、現存するすべての種へと進化し、その一部は化石として痕跡を残している。また、生物を分類する試みもアリストテレスから始まった（英語版）。現代の分類は、1740年代のカール・リンネによる二名法から始まった。
生物は生化学的な分子で構成されており、主に少数の核となる化学元素から形成されている。すべての生物には、タンパク質と核酸という2種類の大きな分子が含まれており、後者は通常、DNAとRNAの両方がある。核酸は、各種のタンパク質を作るための命令など、それぞれの生物種に必要な情報を伝達する役割がある。タンパク質も同様に、生命の多くの化学的過程を遂行する機械としての役割を果たす。細胞は生命の構造的および機能的な単位である。原核生物（細菌や古細菌）を含む微小な生物は、小さな単細胞で構成されている。より大きな生物、主に真核生物は、単細胞からなることもあれば、より複雑な構造を持つ多細胞である場合もある。生命は地球上でしか存在が確認されていないが、地球外生命体の存在はありうると考えられている。人工生命は科学者や技術者によってシミュレートされ、研究されている。
定義[編集]
課題[編集]
生命の定義は、科学者や哲学者にとって長年の課題であった。その理由の一つは、生命は物質ではなく過程（プロセス）であるためである。さらに、地球外で発生した可能性のある生命体の特徴（もしあるとすれば）が分からないことも、この問題を複雑にしている。生命の哲学的な定義も提唱されているが、生物と非生物を区別する上で同様の困難を抱えている。法的な生命の定義については議論がなされているが、主に人間の死を宣告するための決定と、その決定がもたらす法的影響に焦点が当てられている。少なくとも123の生命の定義がまとめられている。
記述的[編集]
生命の定義について総意が得られないため、生物学における現在の定義のほとんどは記述的なものになっている。生命とは、与えられた環境においてその存在を維持、促進、または強化するものの特性であると考えられている。これは、次の特性のすべて、またはほとんどを意味する。
- 恒常性：一定の状態を維持するための内部環境の調節。たとえば、体温を下げるための発汗など。
- 組織化：生命の基本単位である1つまたは複数の細胞から構造的に構成されていること。
- 代謝：化学物質を細胞成分に変換したり（同化作用）、有機物を分解したりするために（異化作用）使用されるエネルギーの変換。生物は恒常性の維持やその他の活動のためにエネルギー（英語版）を必要とする。
- 成長（英語版）：異化よりも同化の割合が高い状態を維持すること。成長する生物はサイズと構造が増大する。
- 適応：生物がその生息環境でよりよく生きられるようになる進化の過程のこと。
- 刺激（英語版）に対する反応：単細胞生物が外部の化学物質から遠ざかるときの収縮、多細胞生物のあらゆる感覚を伴う複雑な反応、あるいは植物の葉が太陽の方を向く運動（屈光性）、走化性など。
- 生殖：1つの親生物から無性生殖で、または2つの親生物から有性生殖で、新しい個体を生み出す能力のこと。
物理学[編集]
物理学の観点から見ると、生物は組織化された分子構造を持つ熱力学系であり、生存の必要に応じて自己複製し進化することができる。また、熱力学的には、生命は周囲の勾配を利用してそれ自身の不完全なコピーを作り出す開放系と説明されている。これを別の言い方にすれば、生命を「ダーウィン的進化を遂げることができる自立した化学系」と定義することもできる。この定義は、カール・セーガンの提案に基づいて、宇宙生物学の目的のために生命を定義しようとするNASAの委員会によって採用された。しかし、この定義によれば、単一の有性生殖個体はそれ自体で進化することができないため、生きているとは言えないとして、広く批判されている。この潜在的な欠陥の理由は、「NASAの定義」が生命を生きた個体ではなく、現象としての生命に言及していることによる不完全さにある。一方、現象としての生命と生きている個体としての生命という概念に基づく定義もあり、それぞれ自己維持可能な情報の連続体と、この連続体の別個の要素として提案されている。この考え方の大きな強みは、生物学的な語彙（ごい）を避け、数学と物理学の観点から生命を定義していることである。
生体系[編集]
分子化学に必ずしも依存しない生体系理論（英語版）（英: living systems）の視点に立つ人もいる。生命の体系的な定義の一つは、生物は自己組織化し、オートポイエティック（自己生産的）であるとするものである。これの変種として、スチュアート・カウフマンによる『自律的エージェント、または自己複製が可能で、少なくとも1つの熱力学的作業サイクルを完了できるマルチエージェント系』という定義もある。この定義は、時間の経過に伴う、新奇な機能の進化によって拡張されている。
死[編集]
死とは、生物または細胞におけるすべての生体機能や生命現象が停止することである。死を定義する上での課題の一つに死と生の区別があげられる。死とは、生命が終わる瞬間、あるいは生命に続く状態が始まる時のどちらかを指すと考えられる。しかし、生命機能の停止は臓器系をまたいで同時に起こることは少なく、いつ死が起こったかを判断するのは困難である。そのため、こうした決定には、生と死の間に概念的な境界線を引く必要がある。生命をどのように定義するかについての総意はほとんどないことから、これは未解決の問題である。何千年もの間、死の本質は世界の宗教的伝統や哲学的探求の中心的な関心事であった。多くの宗教では、死後の世界や魂の転生、あるいは後日の肉体の復活（英語版）を信仰している。
「生命の縁」ウイルス[編集]
ウイルスが生きていると見なすべきかどうかは議論の分かれるところである。ウイルスは生命の形態というよりも、遺伝子をコード（英語版）する複製装置に過ぎないと見なされることも多い。ウイルスは遺伝子を持ち、自然選択によって進化し、自己組織化によって自分自身のコピーを複数作成することで複製することから、「生命の縁にいる生物」と表現されている。しかし、ウイルスは代謝しないため、新しい産物を作るには宿主細胞が必要である。宿主細胞内でのウイルスの自己組織化は、生命が自己組織化した有機分子として始まったという仮説を裏付ける可能性があるため、生命の起源を研究する上で重要な意味を持つ。
研究の歴史[編集]
唯物論[編集]
初期の生命に関する理論の中には、存在するものはすべて物質であり、生命は物質の複雑な形態や配列に過ぎないという唯物論的なものがある。エンペドクレス（紀元前430年）は、宇宙に存在するすべてのものは、土、水、空気、火という永遠の「四つの元素」または「万物の根源」の組み合わせでできていると主張した。すべての変化は、これらの4つの元素の配置と再配置によって説明される。生命のさまざまな形態は、元素の適切な混合によって引き起こされる。デモクリトス（紀元前460年）は原子論者であり、生命の本質的な特徴は「魂（プシュケー）」を持つことであり、魂は他のすべてのものと同様に、火のような原子から構成されていると考えた。彼は、生命と熱の間に明らかな関係があり、火が動くことから、火について詳しく説明した。これに対してプラトンは、世界は不完全に物質に反映された永続的な「形（イデア）」によって組織されていると考え、「形」は方向性や知性を与え、世界で観察される規則性を説明すると主張した。古代ギリシャに端を発した機械論唯物論（機械論）は、フランスの哲学者ルネ・デカルト（1596-1650）によって復活して修正され、彼は動物や人間は共に機械として機能する部品の集合体であると主張した。この考えは、ジュリアン・オフレ・ド・ラ・メトリー（1709-1750）の著書『L'Homme Machine（人間機械論）』の中でさらに発展することとなった。19世紀には、生物学における細胞理論の進歩がこの考え方を後押しした。チャールズ・ダーウィンの進化論（1859年）は、自然選択による種の起源について機械論的に説明したものである。20世紀初頭、ステファン・ルデュック（英語版）（Stéphane Leduc）（1853-1939）は、生物学的な過程は物理学と化学の観点から理解することができ、その成長はケイ酸ナトリウム溶液に浸した無機結晶の成長に似ているという考えを推進した。彼の著書『La biologie synthétique（合成生物学）』で述べられた彼の考えは、存命中はほとんど否定されていたものの、後年のラッセルやバルジらの研究によって再び関心を集めるようになった。
質料形相論[編集]
質料形相論は、ギリシャの哲学者アリストテレス（紀元前322年）によって最初に定式化された理論である。質料形相論の生物学への応用はアリストテレスにとって重要であり、現存する彼の著作では生物学が広く論じられている（英語版）。この見解では、物質的宇宙に存在するすべてのものは物質と「形」の両方を持っており、生物の「形」はその魂（ギリシャ語のプシュケー、ラテン語のアニマ）であるという。魂には次の3種類がある。植物の植物的魂（vegetative soul）は、植物を成長させ、腐敗させ、栄養を与えるが、運動や感覚を引き起こさない。動物的魂（animal soul）は、動物に動きと感覚を与える。そして、理知的魂（rational soul）は意識と理性の源であり、アリストテレスは人間だけにあると考えた。それぞれの高次の魂は、低次の魂のすべての性質を備えている。アリストテレスは、物質は「形」がなくても存在できるが、「形」は物質なしでは存在できず、したがって魂は肉体なしでは存在できないと考えた。
この説明は、目的あるいは目標指向性という観点から現象を説明する生命の目的論的説明（英語版）と矛盾しない。たとえば、ホッキョクグマの毛皮の白さは、カモフラージュ（偽装）という目的によって説明される。因果関係の方向（未来から過去へ）は、結果を事前原因という観点から説明する自然選択の科学的証拠と矛盾する。生物学的特徴は、将来の最適な結果を見ることで説明されるのではなく、問題の特徴の自然選択につながった種の過去の進化の歴史（英語版）を見ることによって説明される。
自然発生[編集]
自然発生とは、生物は類似の生物からの系統を経ずに形成されるという考え方であった。典型的には、ノミのような特定の種の形態が、塵のような無生物から発生したり、あるいはネズミや昆虫が泥やゴミから季節的に発生するという考えであった。
自然発生説はアリストテレスによって提唱された。アリストテレスは、それ以前の自然哲学者の著作や、生物の外観に関する古代のさまざまな説明を統合し、発展させた。この説は2千年にわたって最良の説明と考えられていた。しかしこの考えは、フランチェスコ・レディなどの先人の研究を発展させた、1859年のルイ・パスツールの実験によって決定的に覆された。自然発生説という伝統的な考え方の否定は、生物学者の間ではもはや議論の余地はない。
生気論[編集]
生気論（バイタリズム）とは、非物質的な生命原理が存在するという信念である。これはゲオルク・エルンスト・シュタール（17世紀）に端を発し、19世紀半ばまで流行した。そして、アンリ・ベルクソン、フリードリヒ・ニーチェ、ヴィルヘルム・ディルタイなどの哲学者、グザヴィエ・ビシャのような解剖学者、ユストゥス・フォン・リービッヒなどの化学者たちの支持を受けた。生気論には、有機物（英語版）と無機物の間には本質的な違いが存在するという考えや、有機物は生物からのみ作られるという信念が含まれていた。この考え方は、1828年、フリードリヒ・ヴェーラーが無機物から尿素を合成したことで否定された。このヴェーラー合成は現代有機化学の出発点と考えられている。有機化合物が初めて無機反応によって生成された、歴史的にも意義のあることであった。
1850年代、ヘルマン・フォン・ヘルムホルツは、ユリウス・ロベルト・フォン・マイヤーによって予想された筋肉運動ではエネルギーが失われないことを実証し、筋肉を動かすのに必要な「生命力（英: vital forces）」が存在しないことを示唆した。これらの結果は、特にエドゥアルト・ブフナーが酵母の無細胞抽出液中でアルコール発酵が起こることを証明した後、生気論に対する科学的関心の放棄につながった。それにもかかわらず、疾病や病気が仮説上の生命力の障害によって引き起こされると解釈するホメオパシーのような疑似科学理論への信仰は根強く残っている。
