1 我们由细胞组成
讨论物质结构的时候，我们暂时跳过了数量相对较少但非常重要的一个组别，这些造物迥异于宇宙中的其他所有物体，因为它们是活的。生命体和非生命体之间的重要区别到底是什么？基本物理法则成功地解释了非生命物质的性质，但它能解释生命现象吗？
说起生命现象，我们想到的通常是一些相对比较大、比较复杂的生命体，比如说一棵树，一匹马，或者一个人。但是要想研究生命体的基本性质，如果你试图从这些复杂的有机系统入手，那恐怕会徒劳无功，就像你没法通过汽车之类的复杂机械研究无机物的结构。
如果你非要这样做，那肯定会遇到很多困难，因为飞驰的汽车由数千个形状各异的部件组成，每个零件的原材料及其物理状态各不相同，其中有的是固体（例如钢质底盘、铜线和挡风玻璃），有的是**（例如水箱里的水，油箱里的汽油，还有机油），有的是气体（例如化油器喷进汽缸的混合物）。要分析汽车这么复杂的物体，我们首先必须将它分解成物理成分均匀的独立部件。于是我们发现，汽车的成分包括金属（钢、铜、铬等）、多种玻璃状材料（玻璃和汽车结构中的塑性材料）、均匀**（水和汽油）等等。
利用现有的物理学研究方法继续深入探查，我们发现汽车上的铜质零件由许多独立的细小晶体构成，这些晶体是由普通铜原子紧靠在一起、层层堆叠而成的；水箱里的水其实是许许多多的水分子，它们之间的联系相对比较松散，每个水分子由一个氧原子和两个氢原子构成；通过阀门进入汽缸的燃烧剂则是氧分子、氮分子和汽油分子的气态混合物，而汽油分子又由碳原子和氢原子组成。
同样地，分析复杂生命体（例如人体）的时候，我们也必须先将它分解成独立的器官，例如大脑、心脏和胃，然后再将这些器官拆分成生物性质均匀的原材料，这些材料有一个共同的名字：组织。
从某种意义上说，各种组织形成复杂生命体的原理类似我们用物理性质均匀的各种物质制造机械装置。从这个角度来看，研究各种组织的特性来分析生物整体功能的解剖学和生理学其实类似工程学，后者所做的也是根据我们所知道的原材料的机械、电磁和其他物理性质来研究各种机械的功能。
所以要解开生命之谜，我们要做的不仅仅是研究组织如何组成复杂生命体，还得进一步探查各种各样的原子如何形成组织，进而组成每一个活生生的生命。
如果你认为生物性质均匀的活组织跟其他物理性质均匀的普通物质差不多，那就错得太离谱了。事实上，随便挑一种组织（无论它是皮肤组织、肌肉组织还是脑组织），用显微镜观察一下你就会发现，每种组织都由大量独立单位构成，这些小单位的性质大体上决定了组织的整体特性。这些生命体的基本结构单元通常被称为“细胞”，你也可以叫它“生物原子”（即“不可分割之物”），因为单个的细胞是保持特定组织特性的最小单位。
比如说，如果将肌肉组织切成只有半个细胞的一小块，它就会失去肌肉的收缩特性，这就像只剩半个镁原子的“金属片”也不再是镁金属，其实它已经变成了一小块碳！[100]
构成组织的细胞尺寸很小（平均直径只有百分之一毫米[101]）。我们熟悉的任何动植物都由极大量独立细胞组成。比如说，成年人的身体包含了几百万亿个细胞！
当然，体型较小的生物拥有的细胞数量相对也比较少；比如说，家蝇和蚂蚁体内只有几亿个细胞。单细胞生物也是一个庞大的家族，阿米巴虫、真菌（皮癣感染就是真菌引起的）和细菌都是这个家族的成员，你只有通过高倍显微镜才能看到这些只有一个细胞的小家伙。这些独立的活细胞不需要承担复杂生命体内的“社会功能”，针对它们的研究写就了生物学领域最激动人心的篇章。
要理解生命的一般特性，我们必须弄清活细胞的结构和性质。
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