細胞的基本特徵

  在自然界中，生活在地球上的一切生物均由細胞構成。在這一點上，應排除病毒的存在，因為它們必須利用所感染的細胞進行合成，否則將無法實現自我複製。現在研究人員可以在溶液中製造出純化的病毒晶體，這也體現了病毒的非生命本質特徵。作為生命的基本單位，細胞必須滿足三個條件：（1）細胞必須是一個獨立的實體，並具有表面的膜結構；（2）細胞可通過與周圍環境相互作用，以某種方式獲取能量，維持自身活動並實現生長；（3）細胞可進行自我複製。這些要求對所有生物都是一樣的，無論是最小的細菌，還是組成人體的200種不同的細胞類型中的任何一個。許多生命體以單細胞形態活著，而人類體內存在著大約100萬億個細胞。我們可以把這個數字與今天地球上的總人口數（60億~80億），甚至與古往今來在地球上生活過的人類總數（1060億）進行比較。用時間進行類比，或許能幫助我們理解這一巨大的數字：一萬億秒，相當於大約三萬年前，彼時尼安德特人還在歐洲四處遊蕩。

  細胞可以作為一個獨立個體發揮其自身功能，也可以作為一個大型細胞群中的極小一部分，通過共同協作創造出一個如你我一般的完整個體。在多細胞生命體中，細胞群可形成組織，組織則進一步形成器官。多細胞生命體需要細胞具有複雜的內部結構（我們將在第2章中討論），而細菌等單細胞生物則僅需要相對簡單的細胞結構（這種結構就像一個包膜袋子，裡面裝著維持生命所必需的化學物質）。在大約40億年前生命剛開始出現的時候，始祖細胞就像今天的細菌一般。但值得注意的是，簡單並不一定意味著簡陋或者不好，畢竟細菌是自然界數量最多、分布最廣的細胞。此外，細菌家族中還有一支被稱為古細菌（Archaea）的旁系，它們甚至可以在地球上最極端的環境中繁衍。在那樣的環境中，除了古細菌外再沒有其他任何生物可以生存。在適宜的條件下，一些細菌每20分鐘便可以繁殖一次，這意味著它們可以在11小時內產生50億個個體——與世界總人口數相當。對人類而言，我們自身也是細菌的繁殖地。人類所容納的「細菌客人」（主要位於腸道，重約1千克）數量甚至可以達到自身細胞數量的10倍之多。