“什么是生命？”
乍一看，这是一个带有哲学意味的问题，但实际上，这个问题至今仍是许多科学家未能完全解答、持续探索的课题。所有活着的生物都拥有生命——这是一个极为平凡的真理。然而，要用一句话来定义“生命”却并非易事。无数学者试图为生命下定义，但始终未能确立出一个完整而统一的理论。不过，人们通过归纳生命的共同特征，对生命形成了一个普遍性的定义。
生物体具有以下特征：恒常性、有机的组织结构、发生与生长、对刺激的反应、繁殖，以及代谢。这些特征都是决定生命存在的重要要素，但若要说其中的根本，则非“代谢”莫属。
所谓代谢，是指在生物体内发生的一切物质变化，包括分解与合成，而其最主要的目的，就是获取维持生命所需的能量。任何生命体都无法在没有能量的情况下生存。换言之，生命无法脱离能量而存在；能量正是使生命得以生存的必不可少之要素，是生命的根本。那么，生命体的能量，又是从哪里、以怎样的方式获得的呢？
若要指出人类生命活动的中心器官，人们普遍会选择心脏。从医学角度来看，当心脏停止跳动时，生命也就宣告终结。可是，在人的一生中，心脏为何能够一刻不停地跳动？又是什么让它持续拥有生命的力量？
这与我们身体的“能量工厂”——线粒体（Mitochondria）密切相关。线粒体虽只是细胞内众多小器官之一，却承担着通过细胞呼吸1产生能量的关键任务。几乎所有真核生物2的细胞中都存在线粒体；在人类体内，它的总量甚至可占体重的约10%。线粒体分布在细胞的各个角落，以便高效地将能量输送到需要的地方。因此，它们在活动旺盛、能量需求量大的组织中——如大脑、心脏、肝脏、肌肉——最为集中。
- 细胞呼吸：细胞吸收氧气，将有机物氧化分解以获取能量的过程，也称“内呼吸”。
- 真核生物：具有被核膜包裹的细胞核的细胞；细胞内含有线粒体、内质网等细胞器。
线粒体利用呼吸过程中获得的氧气，生成一种名为ATP（三磷酸腺苷，Adenosine Triphosphate）的能量物质。ATP可以被比喻为一种“能量货币”。每个ATP分子都带有三个磷酸基团，当这些磷酸基团逐个分离时，就会释放出一定量的能量，而细胞正是利用这股能量来维持各种生命活动。换句话说，我们的身体正是依靠线粒体所产生的ATP来获取维持生命所需的能量。几乎所有的身体器官都依赖于线粒体产生的能量，因此一旦线粒体功能下降或发生异常，就可能引发我们所熟知的各种疾病。正因如此，近年来生物学界和医学界正在积极研究：衰老与疾病的根源是否在于线粒体，以及如何长期保持线粒体的健康状态。
线粒体作为维持生命不可或缺的存在，还拥有一个独特的特性——我们体内的所有线粒体，全部来自母亲的遗传。这种现象被称为母系遗传，与“Y染色体由父亲传给儿子”的父系遗传形成鲜明对比。
与大多数细胞基因不同，线粒体的基因具有独立存在的特性。细胞中绝大部分基因集中在名为“细胞核”的空间里，而线粒体的基因并不位于细胞核中，而是存在于线粒体内部独立的空间中。正如前文所述，线粒体几乎存在于所有细胞内，因此当细胞分裂时，不仅细胞核会分裂，线粒体也会随之分裂并分配到新的细胞中。
这种原理在生殖细胞——即精子与卵子中同样适用。无论是来自父亲的精子，还是来自母亲的卵子，都确实含有线粒体。但在受精的过程中，精子的尾部会被切断，而大部分线粒体正集中在尾部，因此无法进入卵子。即使有极少部分进入卵子，也会被卵子分解并清除。因此，受精卵核内的DNA来自父母双方各一半，但线粒体DNA则完全来自母亲的卵子——换言之，子女体内的线粒体，只继承自母亲。
线粒体的母系遗传特性，在生命科学和生物技术领域中也成为一种重要的研究工具。在细胞内，细胞核只有一个，而线粒体DNA则按照线粒体的数量成倍存在。换句话说，一个细胞中可能含有上千个相同的线粒体DNA分子。此外，线粒体DNA体积较小，不易受到时间的破坏，因此即使经过漫长岁月，也更可能保持完整。因此，在分析古代遗骸或核DNA难以提取的样本时，常利用线粒体DNA来鉴定身份。由于它只通过母亲遗传，线粒体DNA也常用于确定母系是否相同。实际上，在美国“9·11恐怖袭击”中，为辨认遇难者遗体，科学家们就使用了线粒体DNA鉴定技术。
生命的起点——受精卵绽放出生命的花蕾，孕育出婴儿的手与脚，其原初能量正是来自母亲留下的线粒体。如今，我的身体每个角落都仍铭刻着母亲的印记，持续产生着生命的能量。
至今，人类仍未能完全揭示为何线粒体的遗传只能通过母亲进行。但可以确定的是，我们今日的呼吸与活动，皆依赖那份只能从母亲那里获得的生命遗产——线粒体。
- 参考资料
- Newton编辑部，《正在被揭示的最重要的细胞内器官——线粒体》，《Newton》（2012年12月刊）
- 《线粒体抗衰老术》（日置正人著）
