生命新解：機器層疊理論揭開生命奧秘

生命究竟是什麼？這個問題始終是生物科學中最核心的難題，蘊含著生命形式的複雜多樣性。近期一項研究提出了一種全新理解生命的方式，將生命描述為一個從分子層次到生物圈層次的「機器製造機器」的層疊過程。

該研究認為，要解決生命的巨大複雜性，一個可行的方法是將生命物質概念化為一連串「機器製造機器」的過程。這種層疊過程展示了細胞是如何由更小的子機器組成，甚至可以追溯到原子層次，例如離子泵和酶等分子機器在其中運作。反過來，它也解釋了細胞如何自我組織成更大的系統，如組織、器官和生物族群，最終形成生物圈。

這個全新的概念框架是韓國蔚山科學技術大學（UNIST）物理系的茨維・特盧斯蒂（Tsvi Tlusty）教授和美國紐約洛克菲勒大學物理與生物學中心的艾伯特・利布查伯（Albert Libchaber）教授合作的成果。

這項研究的靈感源自十七世紀的博學家戈特弗裡德・萊布尼茨（Gottfried Leibniz），他指出自然界的機器，也就是生物體，即使在最微小的部分，也依舊是機器，無限遞進。

特盧斯蒂和利布查伯構建了一種簡化的語言，將生命物質描述為一個（幾乎）無限的雙層疊結構，在空間上跨越了十八個數量級，在時間上跨越了三十個數量級。這個層疊的大尺度和小尺度分支在1000秒和1微米的臨界點匯聚，這對應於微生物生命典型的時間和空間尺度。論文從基本的物理和邏輯原理出發，解釋了這個臨界點的起源，認為這是自我複製機器與鹽水相互作用的最低條件。

這個臨界點標誌著從最小自我複製機器的構建到這些機器群落的出現，最終導致整個生物圈的形成的演化過程。特盧斯蒂教授表示，這項工作為開發能夠概括生命特徵的數學語言奠定了概念基礎。這樣的形式化對於構建生命理論至關重要。

參考文獻：Tsvi Tlusty和Albert Libchaber所著的《生命引發機器層疊》，發表於2025年1月24日的《美國國家科學院院刊》。DOI: 10.1073/pnas.2418000122