细胞的基本特征

在自然界中，生活在地球上的一切生物均由细胞构成。在这一点上，应排除病毒的存在，因为它们必须利用所感染的细胞进行合成，否则将无法实现自我复制。现在研究人员可以在溶液中制造出纯化的病毒晶体，这也体现了病毒的非生命本质特征。作为生命的基本单位，细胞必须满足三个条件：（1）细胞必须是一个独立的实体，并具有表面的膜结构；（2）细胞可通过与周围环境相互作用，以某种方式获取能量，维持自身活动并实现生长；（3）细胞可进行自我复制。这些要求对所有生物都是一样的，无论是最小的细菌，还是组成人体的200种不同的细胞类型中的任何一个。许多生命体以单细胞形态活着，而人类体内存在着大约100万亿个细胞。我们可以把这个数字与今天地球上的总人口数（60亿~80亿），甚至与古往今来在地球上生活过的人类总数（1060亿）进行比较。用时间进行类比，或许能帮助我们理解这一巨大的数字：一万亿秒，相当于大约三万年前，彼时尼安德特人还在欧洲四处游荡。

细胞可以作为一个独立个体发挥其自身功能，也可以作为一个大型细胞群中的极小一部分，通过共同协作创造出一个如你我一般的完整个体。在多细胞生命体中，细胞群可形成组织，组织则进一步形成器官。多细胞生命体需要细胞具有复杂的内部结构（我们将在第2章中讨论），而细菌等单细胞生物则仅需要相对简单的细胞结构（这种结构就像一个包膜袋子，里面装着维持生命所必需的化学物质）。在大约40亿年前生命刚开始出现的时候，始祖细胞就像今天的细菌一般。但值得注意的是，简单并不一定意味着简陋或者不好，毕竟细菌是自然界数量最多、分布最广的细胞。此外，细菌家族中还有一支被称为古细菌（Archaea）的旁系，它们甚至可以在地球上最极端的环境中繁衍。在那样的环境中，除了古细菌外再没有其他任何生物可以生存。在适宜的条件下，一些细菌每20分钟便可以繁殖一次，这意味着它们可以在11小时内产生50亿个个体——与世界总人口数相当。对人类而言，我们自身也是细菌的繁殖地。人类所容纳的“细菌客人”（主要位于肠道，重约1千克）数量甚至可以达到自身细胞数量的10倍之多。