生物体与生命活动

认识生物体

当我们走进四川卧龙的竹林，看到一只憨态可掬的大熊猫正在啃食竹子，我们看到的不仅仅是一个毛茸茸的“物体”，而是一个活生生的生物体。这只大熊猫今天在这里，明天依然在这里，即使它吃了竹子、打了个滚、睡了一觉，我们仍然认得出它就是昨天的那只熊猫。这种“持续存在”的特性，正是生物体最基本的特征之一。

在浙江天目山的古寺旁，生长着一棵树龄超过一千两百年的银杏树。从唐朝至今，这棵树经历了无数个春夏秋冬，它的叶片在每年秋天变黄落下，春天又重新长出嫩绿的新叶。尽管树皮变得粗糙，枝干变得更加粗壮，但它依然是那棵银杏树。生物体就是这样，它们在时间的长河中保持着自身的同一性，尽管外形和内在都在不断发生着变化。

长江中下游的水域里，生活着一种珍稀的哺乳动物——长江江豚。这种通体灰白色的小型鲸类动物，每隔几分钟就要浮出水面呼吸一次。当它在水下游弋时，它的心脏在跳动，血液在循环，肌肉在收缩。即使我们看不见这些内在的活动，但正是这些持续进行的过程，让江豚得以在长江中生存下来。

从广阔的稻田到深邃的海洋，从高耸的山峰到幽深的洞穴，地球上分布着数以百万计的不同生物体。水稻在田间生长，从一粒种子发育成结满稻穗的成熟植株。蚕宝宝在桑叶上蠕动，经历从卵、幼虫、蛹到成虫的完整变态过程。这些生物体虽然形态各异、生活环境不同，但它们都具有一个共同点：它们都在持续地进行着各种生命活动。

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生命过程是什么

如果说生物体是舞台上的演员，那么生命过程就是这些演员正在表演的动作。生命过程是指生物体内部和外部发生的各种活动和变化。这些过程有的肉眼可见，有的则在微观层面默默进行。

当大熊猫用前爪抓住竹子送到嘴边时，咀嚼是一个过程。竹子被牙齿磨碎，与唾液混合，形成食糜进入食道，这是消化过程的开始。在熊猫的胃和肠道中，竹子纤维被分解，营养物质被吸收进入血液，这些都是消化过程的不同阶段。与此同时，大熊猫的胸腔在有规律地起伏，这是呼吸过程——空气被吸入肺部，氧气进入血液，二氧化碳被排出体外。

银杏树的生命过程同样精彩。当春天的阳光照射在银杏树的叶片上时，叶绿体中正在进行着光合作用。水分从根部通过木质部向上运输，到达叶片后参与光合作用，产生的葡萄糖则通过韧皮部向下运输到树干和根部。这个过程日复一日、年复一年地进行着，为银杏树提供生长所需的能量和物质。

生命过程在不同的层次上同时展开。从最微观的分子层次，到细胞层次，再到器官层次，最后到整个个体层次，各种过程相互配合、协调进行。下面这个表格展示了不同层次上的典型生命活动及其特点：

生命过程不是孤立的，它们相互关联、相互依存。呼吸过程为细胞提供氧气，使细胞能够进行有氧呼吸释放能量。这些能量又被用于支持其他生命过程，如物质的合成、细胞的分裂、肌肉的收缩等。正是这些环环相扣的生命过程，共同维持着生物体的正常运转。

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生物体如何随时间变化

生物体在时间中的存在并非静止不变，而是一个动态的过程。从出生到死亡，生物体经历着持续的变化，这些变化既包括生长发育，也包括衰老退化。

在浙江湖州的蚕桑基地，养蚕人每年春天都会见证蚕的神奇变化。刚从卵中孵化出来的蚕，只有针尖般大小，通体黑色，被称为“蚁蚕”。它开始贪婪地吞食桑叶，身体迅速长大。经过四次蜕皮后，蚕变成了白白胖胖的五龄幼虫。当它停止进食，头部昂起，开始吐丝结茧。在茧内，蚕的身体发生了剧烈的重组，最终羽化成为蚕蛾。从蚁蚕到蚕蛾，这个过程大约需要一个月的时间，却完成了形态上的彻底转变。

大熊猫的生长过程则展现了另一种变化模式。刚出生的大熊猫幼崽体重只有大约150克，相当于一个苹果的重量，全身粉红，几乎没有毛发，眼睛紧闭，完全依赖母亲的照顾。出生后的几个月里，幼崽逐渐长出黑白相间的毛发，睁开眼睛，开始尝试爬行。到了六个月大时，它已经可以跟随母亲短距离移动，开始尝试吃竹子。两岁时，幼年大熊猫离开母亲，开始独立生活。从两岁到六岁，大熊猫继续生长，体型逐渐增大，直到成年。成年雌性大熊猫的体重通常在70-120千克之间，雄性则可达到120-180千克。

银杏树的变化则更加缓慢而持久。一棵银杏树从种子萌发开始，第一年可能只长出几厘米高的幼苗。在接下来的十年里，树苗逐渐长高，树干变粗，枝条增多。银杏树生长缓慢，通常需要20-30年才能开始结果。但它的寿命极长，可以活上千年。天目山那棵一千两百岁的银杏树，它的树干需要好几个人才能合抱，高度超过20米。在这漫长的岁月中，这棵树经历了从幼苗到参天大树的转变，它的细胞不断更新，枝叶每年脱落又重新长出，但它始终是那棵银杏树。

生物体的这些变化背后，是无数生命过程在起作用。细胞不断分裂产生新细胞，使生物体增大。新的物质不断被合成，旧的物质被分解和排出。基因按照特定的程序表达，指导着发育的方向。正是这些看不见的过程，推动着生物体在时间中的变化。

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分子层次的生命活动

要真正理解生物体如何维持自身存在，我们需要深入到肉眼看不见的微观世界。在细胞内部，每时每刻都在进行着复杂而精密的生命活动。

细胞代谢是最基本的生命活动之一。代谢包括两个相反的过程：合成代谢和分解代谢。在大熊猫的肌肉细胞中，葡萄糖分子被一步步分解。首先在细胞质中进行糖酵解，将一个葡萄糖分子分解为两个丙酮酸分子，同时释放少量能量。随后，丙酮酸进入线粒体，在那里经过柠檬酸循环和电子传递链，被彻底氧化为二氧化碳和水，释放出大量能量。这些能量储存在ATP分子中，可以随时被细胞用于各种需要能量的活动。

与分解代谢相对应，合成代谢则是利用能量和原料构建复杂的分子。银杏树的叶肉细胞中，光合作用正在进行。叶绿体捕获阳光的能量，利用这些能量将二氧化碳和水合成为葡萄糖，同时释放氧气。合成的葡萄糖既可以用作能量来源，也可以进一步转化为淀粉、纤维素等物质，用于构建植物体。

细胞周期是另一个重要的生命过程。对于能够分裂的细胞来说，它的生命是一个循环往复的过程。细胞周期包括间期和分裂期两个阶段。间期又分为G1期（DNA合成前期）、S期（DNA合成期）和G2期（DNA合成后期），分裂期称为M期（有丝分裂期）。

让我们以一个典型的哺乳动物体细胞为例，看看细胞周期各个时期的时长分布：

从图中可以看出，G1期占据了细胞周期的最长时间，约11个小时。在这个时期，细胞进行正常的生理活动，合成RNA和蛋白质，积累能量和原料，为DNA复制做准备。S期大约持续8个小时，这是细胞周期的关键时期，DNA分子进行复制，染色体数量加倍。G2期约4个小时，细胞继续合成蛋白质，特别是与细胞分裂相关的蛋白质，为即将到来的分裂做最后准备。M期只需要约1个小时，但这是最引人注目的阶段，染色体凝缩、排列、分离，细胞最终一分为二。

除了正常的细胞分裂，细胞还会经历有计划的死亡，这个过程称为细胞凋亡。细胞凋亡不是病理性的损伤，而是一个主动的、受基因调控的过程。在人体的发育过程中，手指之间最初有蹼状结构连接，正是通过这些细胞的凋亡，才形成了分开的手指。细胞凋亡对于维持生物体的正常形态和功能至关重要。

在水稻生长的过程中，根尖的分生区细胞快速分裂，产生大量新细胞。这些新细胞向上推进，逐渐伸长，分化成为根毛、维管组织等不同类型的细胞。这个过程就是细胞分化，即相同来源的细胞逐渐在形态、结构和功能上产生差异的过程。尽管所有细胞都含有相同的遗传信息，但通过选择性地表达不同的基因，细胞可以分化成数百种不同的细胞类型。

这些分子和细胞层次的生命活动，虽然肉眼看不见，却是生物体存在的基础。没有这些微观层次的过程，宏观的生命现象就无法实现。

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生理层次的生命活动

从微观的分子和细胞层次，我们现在把视角放大到器官和个体层次。在这个层次上，各种生理过程协调运作，共同维持着生物体的生命。

呼吸系统的运作展现了生理过程的精妙协调。长江江豚虽然生活在水中，但它是哺乳动物，必须呼吸空气中的氧气。当江豚浮出水面时，它通过头顶的呼吸孔快速吸入空气。空气进入肺部，肺泡表面进行气体交换——氧气扩散进入血液，与红细胞中的血红蛋白结合；同时，血液中的二氧化碳扩散到肺泡，随着呼气被排出体外。这个过程只需要几秒钟，然后江豚又潜入水中。在水下活动时，血液中的氧气被运送到全身各处的细胞，支持它们进行有氧呼吸。

循环系统与呼吸系统密切配合。江豚的心脏像一个永不停息的泵，将含氧的血液压送到全身。心脏分为四个腔室：左心房、左心室、右心房和右心室。从肺部回来的含氧血进入左心房，流入左心室，然后被强有力地泵出，通过主动脉到达全身各处。细胞使用氧气后，缺氧的血液通过静脉回到右心房，进入右心室，被泵到肺部重新获得氧气。这个循环周而复始，每分钟心脏跳动几十次，每次泵出数十毫升血液。

消化系统则负责分解食物、吸收营养。大熊猫每天要花费12-16个小时进食，吃下大约12-38千克的竹子。竹子进入口腔后被咀嚼，与唾液混合。虽然熊猫属于食肉目动物，但它的消化系统已经适应了竹子这种高纤维、低营养的食物。在胃中，竹子被胃酸和消化酶初步分解。进入肠道后，继续被肠液消化，营养物质通过肠壁吸收进入血液。由于竹子的营养价值较低，大熊猫需要吃大量的竹子才能满足能量需求。

运动系统使生物体能够在环境中移动。大熊猫的运动看似笨拙，实际上却相当灵活。它的骨骼系统提供支撑和保护，肌肉系统产生运动的力量。当大熊猫爬树时，前肢肌肉收缩，产生向上的拉力；同时后肢肌肉协同用力，推动身体上升。神经系统协调着这一切，从大脑发出指令，通过脊髓和神经传递到各个肌肉，精确控制每一个动作。

生长是一个跨越时间的生理过程。下方的动态图表展示了大熊猫从出生到20岁，不同性别、不同年龄阶段的体重变化趋势，你可以通过拖动滑块查看各年龄段体重，也可切换雌雄性别观察差异：

从图中可以看出，大熊猫的体重增长主要有三个阶段，且雌雄走势有所差异。出生时体重极低，雌性约0.1千克，雄性略重；在第一个年头内，体重迅速增加，雌性可达40多千克，雄性达到50千克左右。1到3岁期间，大熊猫体重持续增长，3岁时雌性体重大约在90多千克，雄性超过100千克。之后，6岁前生长速度略减缓，雌性渐进至115千克，雄性大约达155千克。此后进入成年期，雄性与雌性体重均趋于稳定，雄性的成年体重比雌性更高且增长平缓。整体来看，大熊猫在幼年阶段体重增加最快，性成熟后增长逐渐减速，成年后体重波动很小。这个变化过程反映了不同性别、不同生理阶段对生长速度和营养需求的差异，也提示了生理系统协调发育的重要性。

这些生理层次的生命活动相互联系、相互依赖。呼吸系统为细胞提供氧气，消化系统提供营养物质，循环系统将这些物质运送到全身，运动系统帮助生物体获取食物和逃避危险，神经系统和内分泌系统协调着所有这些活动。正是这些系统的协同工作，使得生物体能够作为一个整体存在和运作。

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生命过程维持生物体的存在

经过前面几个部分的探讨，我们已经看到了生物体内部发生的各种生命过程，从分子层次到细胞层次，再到器官和个体层次。现在让我们思考一个更深层的问题：生物体与生命过程之间到底是什么关系？

当我们说“这是一只大熊猫”时，我们指的是什么？是它的身体吗？但大熊猫的身体每时每刻都在变化。它吃下的竹子被消化吸收，转化为身体的一部分；同时，旧的细胞死亡，新的细胞产生。有研究表明，人体内的大部分细胞会在几年内完全更新一遍。那么，几年后的大熊猫还是原来那只大熊猫吗？

答案是肯定的。因为尽管物质在不断更新，但生命过程的连续性使得生物体保持了同一性。就像一条河流，河水时刻在流动，今天的河水和昨天的河水并不是同一批水分子，但我们仍然认为它是同一条河流。河流的同一性在于水的持续流动这个过程本身。同样，生物体的同一性在于生命过程的持续进行。

天目山那棵千年银杏树提供了一个绝佳的例子。一千两百年前，它只是一粒种子。种子萌发后，根向下生长，茎向上伸展，叶片展开进行光合作用。年复一年，树木生长，每年都会增加一圈新的年轮。在漫长的岁月中，这棵树的绝大部分细胞都已经更新过无数次。树干中心的细胞早已死亡，只有边缘的形成层还在活跃地分裂。但我们仍然说它是同一棵树，因为从种子萌发到现在，生命过程从未中断。正是这种生命活动的连续性，使得这棵树在一千两百年的时间跨度中保持了自身的同一性。

不同的生物体，维持生命过程的时间长短差异巨大。让我们看看几种常见生物的寿命：

寿命的长短反映了生命过程维持的时间。蚕的生命过程只持续两个月，在这短暂的时间里完成了从卵到成虫的发育和繁殖。水稻的生命过程也很短暂，但足够完成生长、开花、结实的全过程，产生新的种子延续物种。大熊猫和江豚的生命过程持续数十年，有充足的时间生长发育、繁殖后代。银杏树的生命过程可以持续上千年，在这漫长的岁月中，它见证了朝代的更替、气候的变迁。

生命过程一旦停止，会发生什么？当一只大熊猫死亡时，它的心跳停止，呼吸停止，血液不再循环，氧气和营养物质无法到达细胞，细胞内的代谢过程逐渐停止。虽然身体在短时间内外观上看起来变化不大，但它已经不再是一个生物体，而变成了一堆有机物质。这些物质会被微生物分解，重新回到自然界的物质循环中。

从这个角度看，生物体的存在本质上依赖于生命过程的持续进行。生物体不是静态的物体，而是动态的过程。我们看到的大熊猫、银杏树、长江江豚，都是一系列复杂生命过程的体现。这些过程在不同层次上同时进行，相互协调，共同维持着生物体的存在和运作。

理解生命过程对于理解生命本身至关重要。当我们保护大熊猫时，我们保护的不仅是一个物种，更是维持这个物种存在的一切生命过程，包括它们赖以生存的环境、食物来源、繁殖条件等。当我们保护古树时，我们保护的是那些持续了数百上千年的生命过程。生命的可贵之处，正在于这些过程的持续和传承。

生命是一场持续的旅程，而不是一个固定的状态。从分子到细胞，从器官到个体，无数的过程交织在一起，构成了我们称之为“生命”的奇妙现象。