7 ویژگی بنیادی تعریف‌کننده حیات: زندگی از نگاه علم

درک زندگی و حیات و بررسی عمیق آن، در سراسر تاریخ بشر موضوع کنجکاوی بوده است. زیست‌شناس برنده جایزه نوبل، Paul Nurse، با تعریف پنج ویژگی بنیادی حیات، چارچوب مهمی در این زمینه ارائه کرده بود. ما نیز این فهرست را کمی گسترش دادیم و دو مورد تازه به آن افزودیم: تعادل و وابستگی متقابل موجودات زنده. به این ترتیب، هفت ویژگی بنیادی حیات را به زبانی روشن و در قالب علم برای عموم بررسی می‌کنیم. زیر هر عنوان، همراه با مثال‌ها و داده‌های تازه، با هم از زاویه‌ای نو به پرسش «زندگی چیست؟» خواهیم نگریست.

1. سلول‌ها (واحد بنیادی حیات)

سنگ بنای همه موجودات زنده، سلولاست. سلول‌ها را می‌توان کوچک‌ترین و ساده‌ترین واحدهای حیات دانست. یک سلول به‌تنهایی می‌تواند همه فرایندهای بنیادی حیات را انجام دهد. برای مثال، باکتری‌ها موجوداتی تک‌سلولی هستند و این شکل‌های کوچک زندگی می‌توانند تغذیه کنند، انرژی تولید کنند و تکثیر شوند. در موجودات چندسلولی (از جمله ما انسان‌ها)، بدن از تریلیون‌ها سلول تشکیل شده و این سلول‌ها وظایف متفاوتی بر عهده دارند. در بدن انسان حدود 30 تریلیون سلول انسانی وجود دارد و بخش بزرگی از آن‌ها برای کارکردهای مشخص تخصص یافته‌اند (مانند سلول‌های عضلانی، سلول‌های عصبی و سلول‌های خون). سلول‌ها رشد می‌کنند، با تقسیم شدن از خود نسخه‌های تازه می‌سازند و به این ترتیب حیات ادامه می‌یابد. دانشمندانی که پدران نظریه سلولی به شمار می‌آیند، در دهه‌های 1800 با بیان اینکه «همه موجودات زنده از یک یا چند سلول تشکیل شده‌اند و هر سلول تازه از تقسیم سلول دیگری پدید می‌آید» بنیاد حیات را تعریف کردند.

اندازه و شکل سلول‌ها بر اساس وظایفی که بر عهده دارند متفاوت است. برای مثال، گلبول‌های قرمز انسان دیسکی‌شکل‌اند و برای حمل اکسیژن تخصص یافته‌اند، در حالی که سلول‌های عصبی با زائده‌های بلند خود پیام‌ها را در بدن منتقل می‌کنند. بزرگ‌ترین سلول جهان تخم شترمرغ است — یک سلول بسیار بزرگ که با چشم دیده می‌شود! در دنیای میکروسکوپی هم شگفتی‌هایی وجود دارد: در سال 2022 دانشمندان اعلام کردند باکتری کشف‌شده در باتلاق مانگرو به نام Thiomargarita magnifica می‌تواند به طولی حدود 1 سانتی‌متر برسد. این باکتری تک‌سلولی از نظر اندازه 50 برابر بزرگ‌تر از یک باکتری متوسط است و نخستین باکتری قابل‌مشاهده با چشم غیرمسلح به شمار می‌رود. این کشف با به چالش کشیدن مرزهای تصورشده برای اندازه سلول، دانشمندان را شگفت‌زده کرد. در مجموع، سلول‌ها سنگ بنای زندگی‌اند و چه میکروسکوپی باشند و چه با چشم دیده شوند، همه ویژگی‌های حیات را در خود دارند.

2. ژن‌ها و وراثت (رمز زندگی)

رمزی که انتقال ویژگی‌های یک موجود زنده از نسلی به نسل دیگر را ممکن می‌کند، به واسطه ژن‌ها عمل می‌کند. ژن‌ها بخش‌های مشخصی از مولکولی به نام DNA هستند و هر ژن، ویژگی مشخصی را در یک موجود زنده (مثلاً رنگ چشم یا گروه خونی) رمزگذاری می‌کند. ساختار معروف مارپیچ دوگانه DNA در واقع شبیه یک کتاب زندگی است: دستورهایی را در خود دارد که با الفبای شیمیایی چهارحرفی (نوکلئوتیدهای A، T، C، G) نوشته شده‌اند. این دستورها به سلول‌ها می‌گویند چه پروتئین‌هایی بسازند و پروتئین‌ها نیز مانند مصالح سازنده و قطعات ماشین یک موجود زنده‌اند. اطلاعات ژنتیکی از راه تولیدمثل از والدین به فرزندان منتقل می‌شود؛ به همین دلیل فرزندان به پدر و مادر خود شباهت دارند. این پدیده وراثت را نخستین بار، با پژوهش روی نخودفرنگی، Gregor Mendel کشف کرد. بعدها با روشن شدن ساختار DNA، کشف‌های مندل در سطح مولکولی توضیح داده شدند.

علم نوین در حوزه ژنتیک پیشرفت‌های شگفت‌انگیزی داشته است. ژنوم انسان (مجموعه اطلاعات ژنتیکی انسان) حدود 25 هزار ژن دارد و DNA ما در مجموع شامل توالی‌ای با 3 میلیارد حرف است. در سال 2003، هنگامی که پروژه ژنوم انسان تا حد زیادی توالی ژنوم ما را مشخص کرد و 92% آن را خواند، نقطه عطفی رقم خورد؛ اما بعضی نواحی دشوار هنوز باقی مانده بودند. سرانجام در سال 2022، کنسرسیومی بین‌المللی از دانشمندان با تکمیل 8% باقی‌مانده و خوانده‌نشده ژنوم انسان برای نخستین بار توالی کامل و بی‌نقص ژنوم انسان را منتشر کردند. این یعنی همه صفحات کتاب اطلاعات ژنتیکی ما قابل خواندن شده‌اند. رمزگشایی کامل اطلاعات ژنتیکی‌مان، در حوزه‌هایی مانند درک و درمان بیماری‌های ارثی و حتی طراحی موجودات زنده تازه (زیست‌شناسی مصنوعی)، راه را برای پیشرفت‌های تحول‌آفرین باز می‌کند. همچنین به کمک فناوری‌های ویرایش ژن (مثلاً CRISPR) می‌توانیم ژن‌های مشخصی را به‌طور هدفمند تغییر دهیم. ژن‌ها و وراثتبنیاد تداوم حیات و ماده خام تغییرات تکاملی‌اند؛ به همین دلیل در فهرست ویژگی‌های حیات جایگاهی کلیدی دارند.

3. تکامل و انتخاب طبیعی (توانایی سازگاری)

موجودات زنده برای سازگاری با شرایط متغیر محیط و زنده ماندن، در طول زمان دچار تکامل می‌شوند. در بنیاد مفهوم تکامل، سازوکار کشف‌شده توسط Charles Darwinقرار دارد که انتخاب طبیعی نامیده می‌شود. انتخاب طبیعی در ساده‌ترین بیان یعنی زنده ماندن و تولیدمثل موجوداتی که بهتر با محیط سازگارند و حذف شدن موجوداتی که نمی‌توانند سازگار شوند . در یک جمعیت، تنوع‌های ارثی (تفاوت‌های ژنتیکی) وجود دارد؛ افرادی که ویژگی‌های مناسب‌تری برای محیط دارند، فرزندان بیشتری به جا می‌گذارند و به‌مرور این ویژگی‌ها رایج‌تر می‌شوند. به این ترتیب، گونه‌ها در طول نسل‌ها به‌گونه‌ای تغییر می‌کنند که با محیط خود سازگاری بیشتری پیدا کنند.

می‌توان نمونه‌های چشمگیری از تکامل در زندگی روزمره آورد. برای مثال، مقاوم شدن باکتری‌ها در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها دقیقاً نمونه‌ای از رخ دادن تکامل در برابر چشمان ماست. آنتی‌بیوتیکی که برای از بین بردن عفونت به کار می‌رود، باکتری‌های حساس محیط را می‌کشد، اما چند باکتری نادر را که بر اثر جهش ویژگی مقاومت پیدا کرده‌اند زنده می‌گذارد. باکتری‌های مقاوم تکثیر می‌شوند، به‌سرعت غالب می‌شوند و به این ترتیب جمعیتی مقاوم از باکتری‌ها پدید می‌آید که دیگر به آن آنتی‌بیوتیک پاسخ نمی‌دهد. این فرایندی است که انتخاب طبیعی را حتی در محیط آزمایشگاه نیز می‌توان در آن مشاهده کرد. نمونه تاریخی دیگر، تغییر رنگ پروانه‌ها در انگلستان دوران انقلاب صنعتی است: پروانه‌های موسوم به شب‌پره فلفلی که معمولاً بال‌های روشنی داشتند، با دوده گرفتن درختان به رنگ تیره درآمدند؛ شب‌پره‌های جهش‌یافته تیره‌رنگ چون روی درختان سیاه‌شده استتار می‌کردند و از پرندگان پنهان می‌ماندند، زنده ماندند و در زمانی کوتاه اکثریت جمعیت را تشکیل دادند. بعدها با کاهش آلودگی هوا، شب‌پره‌های روشن دوباره مزیت پیدا کردند. این نمونه نشان می‌دهد که با تغییر شرایط محیطی، فشار انتخاب طبیعی چگونه می‌تواند معکوس شود.

سهره‌هایی که داروین در جزایر گالاپاگوس بررسی کرد نیز نماد تکامل‌اند. منقار این پرندگان بر اساس منابع غذایی جزیره‌ای که در آن زندگی می‌کنند شکل‌های متفاوتی دارد — بعضی منقارهای کلفتی مناسب شکستن دانه‌های سخت دارند و بعضی منقارهایی نوک‌تیز برای گرفتن حشرات روی شاخه‌های باریک. داروین با این نمونه‌ها توضیح داده بود که گونه‌ها از نیایی مشترک منشأ گرفته‌اند و برای سازگاری با شرایط متفاوت از هم متمایز شده‌اند . امروزه تحلیل‌های ژنتیکی، یافته‌های فسیلی و مطالعات مشاهده‌ای به‌شدت از نظریه تکامل پشتیبانی می‌کنند. تکامل و انتخاب طبیعینمایانگر ماهیت تغییرپذیر، پویا و حساس به محیط حیات‌اند. به این ترتیب، حیات با سازگار شدن با محیط‌های بی‌شمار و متفاوت سیاره ما، 3.5 میلیارد سال است که به وجود خود ادامه می‌دهد.

4. فرایندهای شیمیایی (سوخت‌وساز حیات)

موجودات زنده مانند آزمایشگاه‌های شیمی‌اند! فرایندهای شیمیاییهمه واکنش‌های زیست‌شیمیایی ضروری برای تداوم حیات را در بر می‌گیرند. در بدن ما و همه موجودات زنده دیگر، در هر لحظه هزاران واکنش رخ می‌دهد. برای مثال، هنگامی که نفس می‌کشیم و انرژی تولید می‌کنیم، در میتوکندری سلول‌هایمان مولکول قندی به نام گلوکز با استفاده از اکسیژن تجزیه می‌شود و مولکول جهانی انرژی به نام ATP (آدنوزین تری‌فسفات) پدید می‌آید. ATP انرژی لازم برای انجام کار سلول‌ها (انقباض عضله، انتقال پیام عصبی، ساخت مولکول و غیره) را تأمین می‌کند و به همین دلیل در زیست‌شناسی به «واحد انرژی» معروف است. بدن انسان روزانه مقداری نزدیک به وزن خودش — حدود 50 کیلوگرم — ATP تولید و مصرف می‌کند؛ البته همان مولکول ATP بارها بازیافت و استفاده می‌شود. این رقم شگفت‌انگیز نشان می‌دهد ترافیک شیمیایی سوخت‌وساز ما تا چه اندازه سنگین است.

فرایندهای شیمیایی موجودات زنده اساساً حول دریافت مواد غذایی، تبدیل انرژی و دفع مواد زائد می‌چرخند. موجودات فتوسنتزکننده مانند گیاهان و جلبک‌ها با استفاده از نور خورشید، دی‌اکسید کربن هوا را به غذا تبدیل می‌کنند (فتوسنتز) و به این ترتیب هم انرژی ذخیره می‌کنند و هم با تولید اکسیژن، جو را زیست‌پذیر می‌سازند. حیوانات نیز هنگام خوردن غذا، با کمک دستگاه گوارش مولکول‌های بزرگ را به واحدهای سازنده کوچک می‌شکنند؛ این مولکول‌ها سوخت سلول‌ها می‌شوند. همه این واکنش‌ها به کمک زیست‌کاتالیزگرهایی به نام آنزیم سرعت می‌گیرند و با تعادلی ظریف کنترل می‌شوند.

شیمی زندگی آن‌قدر دقیق تنظیم شده است که حتی تغییر اندک دمای بدن یا مقدار pH می‌تواند سرعت واکنش‌ها را مختل کند. مثلاً در تب شدید، آنزیم‌ها ساختار خود را از دست می‌دهند، فرایندهای شیمیایی دچار اختلال می‌شوند و ممکن است وضعیت‌هایی تهدیدکننده حیات پدید آید. به همین دلیل، موجودات زنده می‌کوشند شرایط محیط داخلی خود را ثابت نگه دارند تا واکنش‌های شیمیایی به‌درستی انجام شوند (این موضوع ما را به ویژگی بعدی، یعنی تعادل می‌رساند). در مجموع، فرایندهای شیمیایی در بنیاد حیات قرار دارند: از تنفس تا گوارش و از رشد تا ترمیم، همه چیز با برهم‌کنش‌های شیمیایی در سلول‌ها رخ می‌دهد. زندگی در واقع چیزی جز رقص عناصر و مولکول‌ها نیست.

5. جریان اطلاعات

یکی از شگفت‌انگیزترین جنبه‌های زندگی، شیوه استفاده از اطلاعات است. سامانه‌های زنده فقط با انرژی کار نمی‌کنند، بلکه به اطلاعات هم متکی‌اند. این اطلاعات بیشتر در DNA ذخیره می‌شود و تعیین می‌کند موجودات زنده چه زمانی، کجا و چه کاری انجام دهند. اما اطلاعات تنها به رمز ژنتیکی محدود نیست. همان‌گونه که Paul Nurse نیز تأکید می‌کند، حیات سامانه‌ای شبکه‌ای و پیچیده است که اطلاعات را ذخیره، پردازش و منتقل می‌کند.

در لایه نخست، جریان کلاسیک اطلاعات به شکل DNA → RNA → پروتئین قرار دارد. این فرایند، یعنی رونویسی و ترجمه، کارکردهای بنیادی سلول‌های زنده را هدایت می‌کند. DNA از طریق RNA تولید پروتئین در سلول را کنترل می‌کند و پروتئین‌ها به‌عنوان مصالح سازنده و ماشین‌های مولکولی سلول عمل می‌کنند. این اصل مرکزی، زبان جهانی حیات است.

اما جریان اطلاعات به این موارد محدود نیست. موجودات زنده با شبکه‌های پیچیده درون سلول نیز اطلاعات را مدیریت می‌کنند. برای مثال، اینکه در یک سلول کبدی کدام ژن‌ها فعال باشند، بر اساس سطح پروتئین‌های سلول، وضعیت انرژی و حتی پیام‌های تنش محیطی تعیین می‌شود. این فرایند مانند یک نرم‌افزار زیستی عمل می‌کند: اینکه کدام اطلاعات خوانده و کدام خاموش شوند، با حسگرهای داخلی سلول تعیین می‌شود.

همچنین سلول‌ها با یکدیگر نیز اطلاعات مبادله می‌کنند. پیام‌های شیمیایی آزادشده از بافت آسیب‌دیده، سلول‌های ایمنی را به محل حادثه هدایت می‌کنند. در رشد جنینی نیز مولکول‌های پیام‌رسانی که یک گروه سلولی تولید می‌کند، به سلول‌های مجاور دستور می‌دهند «نورون شو» یا «سلول عضلانی شو». این نوع جریان اطلاعات، سازمان‌یابی حیات و شکل‌گیری انواع مختلف سلول را ممکن می‌کند.

گیاهان نیز در فرایندهایی مانند رشد به سمت نور یا تشخیص وجود آب در خاک، بر اساس اطلاعات عمل می‌کنند. این اطلاعات با آنکه پایه ژنتیکی دارد، با پیام‌هایی منتقل می‌شود که میان سلول‌ها فرستاده می‌شوند. بنابراین اطلاعات نه‌تنها در توالی‌های DNA، بلکه در شبکه‌های درون‌سلولی، ارتباط میان سلول‌ها و شکل‌گیری الگوهای تکوینی نیز وجود دارد.

در سال‌های اخیر، برای درک و مدیریت این سامانه اطلاعاتی، فناوری‌هایی انقلابی توسعه یافته‌اند. با توالی‌یابی DNA می‌توان کتاب‌های ژنتیکی موجودات زنده را خواند؛ با ابزارهای ویرایش ژن مانند CRISPR می‌توان سطرهایی از این کتاب‌ها را حذف یا بازنویسی کرد. با زیست‌شناسی مصنوعی می‌توان مدارهای ژنتیکی‌ای طراحی کرد که در طبیعت وجود ندارند. همه این فناوری‌ها نشان می‌دهند که حیات تنها سامانه‌ای شیمیایی نیست، بلکه سامانه‌ای مبتنی بر اطلاعات نیز هست.

خلاصه: جریان اطلاعات سازوکار بنیادی حفظ هم موجودیت و هم تنوع حیات است. این اطلاعات که از رمز ژنتیکی آغاز می‌شود، در فرایندهای تنظیم سلولی، ارتباط و تکوین پردازش، منتقل و تفسیر می‌شود. حیات، سازمان‌یابی شگفت‌انگیز این سامانه اطلاعاتی چندلایه است.

6. تعادل (هم‌ایستایی)

موجودات زنده توانایی دارند هم محیط داخلی و هم رابطه خود را با محیطی که در آن زندگی می‌کنند در حالت تعادل نگه دارند. این تعادل داخلی در زیست‌شناسی هم‌ایستایی نامیده می‌شود. هم‌ایستایی یعنی یک جاندار برای نگه داشتن شرایط خود در نقطه‌ای پایدار (یا در دامنه‌ای باریک) پیوسته تنظیماتی انجام دهد. ثابت ماندن دمای بدن ما در حدود 36-37 °C، حفظ قند خون در سطحی مشخص و تغییر نکردن pH سلول‌ها، همگی پیامدهای هم‌ایستایی‌اند. اگر این تعادل با موفقیت حفظ شود، زندگی ادامه می‌یابد؛ اما با برهم خوردن آن، بیماری پدید می‌آید یا جاندار با خطرهای تهدیدکننده حیات روبه‌رو می‌شود.

برای نمونه‌ای روزمره از مفهوم هم‌ایستایی، دمای بدنمان را در نظر بگیریم. در یک فرد سالم، دمای داخلی بدن حدود 37 °C است. وقتی محیط بیرون سرد می‌شود، بدن احساس سرما می‌کند؛ سپس می‌کوشیم با واکنش‌هایی مانند لرزیدن (تولید گرما با حرکت عضلات)، تنگ شدن رگ‌های خونی پوست (کاهش اتلاف گرما) و پوشیدن لباس بیشتر، از اتلاف گرما جلوگیری کنیم. برعکس، در یک روز گرم هنگامی که دمای بدن بالا می‌رود، عرق می‌کنیم؛ عرق هنگام تبخیر بدن را خنک می‌کند و گرمای اضافی دفع می‌شود. همه این فرایندها به این دلیل رخ می‌دهند که مرکزی در مغز به نام هیپوتالاموس مانند ترموستات عمل می‌کند. به همین شکل، وقتی قند خون بالا می‌رود، پانکراس هورمون انسولین ترشح می‌کند؛ انسولین به سلول‌های بدن دستور می‌دهد «خون را پاک کنید، قند را به درون ببرید». وقتی قند خون پایین می‌آید، این بار هورمون گلوکاگون وارد عمل می‌شود و با گفتن «ذخایر پشتیبان را تجزیه کنید، قند را به خون بدهید» به کبد و عضلات، سطح آن را بالا می‌برد. به این ترتیب، قند خون بدون آنکه بیش از حد بالا یا پایین برود، در دامنه مطلوب می‌ماند.

هم‌ایستایی تنها به دما یا قند محدود نیست و تقریباً برای هر شاخص زیستی صدق می‌کند: فشار خون، تعادل آب و نمک بدن، سطح اکسیژن بافت‌ها و حتی مقدار پروتئین‌های تولیدشده درون سلول، با سازوکارهای هم‌ایستایی تنظیم می‌شوند. سلول‌ها به کمک سامانه‌های بازخورد، وقتی ماده‌ای بیش از حد زیاد می‌شود تولید آن را کم می‌کنند و وقتی کاهش می‌یابد تولیدش را افزایش می‌دهند. برای مثال، وقتی اکسیژن خون پایین می‌آید، مغز با افزایش سرعت تنفس، دریافت اکسیژن را بیشتر می‌کند؛ اگر اکسیژن بیش از حد برسد، تنفس را کند می‌کند. بدون این سامانه‌های تنظیم دقیق، بدن نمی‌توانست با وجود تغییرات محیط، به‌صورت پایدار کار کند.

هم‌ایستایی ویژگی‌ای است که حیات را در برابر محیط، انعطاف‌پذیر و مقاوم می‌کند. موش صحرایی در محیطی که آب پیدا نمی‌کند، کلیه‌های خود را چنان تنظیم می‌کند که با کمترین آب به زندگی ادامه دهد؛ خرس قطبی نیز در سرما با لایه ضخیم چربی و ساختار بدنی با سطح کم، بدون پایین آوردن دمای بدن از اتلاف گرما جلوگیری می‌کند. بدن انسان هم با احساس‌هایی مانند عرق کردن، سرما، تشنگی و گرسنگی پیام می‌فرستد تا ما را در تعادل نگه دارد. در مجموع، تعادل (هم‌ایستایی) برای تداوم زندگی ضروری است. بدون تعادل داخلی، زنده ماندن در شرایط متغیر دنیای بیرون ممکن نبود.

7. وابستگی متقابل (بوم‌سازگان و همزیستی)

هیچ موجود زنده‌ای نمی‌تواند به‌تنهایی و در انزوای کامل وجود داشته باشد. وابستگی متقابلبافت شبکه حیات است. در طبیعت، همه جانداران به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم با جانداران دیگر در تعامل‌اند. این تعامل‌ها می‌توانند شکل‌های بسیار گوناگونی مانند تغذیه، حفاظت، تولیدمثل یا فراهم کردن زیستگاه داشته باشند. برای مثال، درختان جنگل از طریق رشته‌های ظریف قارچی که دور ریشه‌هایشان پیچیده‌اند (میکوریزاها)، مواد غذایی و اطلاعات را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند؛ وقتی درختی به آب نیاز دارد، می‌تواند از همسایه‌اش «قرض بگیرد» یا درختی که مورد حمله حشرات زیان‌آور قرار گرفته، می‌تواند با فرستادن پیام شیمیایی به اطرافیان هشدار دهد. این تعامل‌های متقابل مانند شبکه‌ای از همیاری‌اند که در سراسر بوم‌سازگان گسترش می‌یابد.

یکی از روشن‌ترین نمونه‌های وابستگی، روابط گرده‌افشانی است. حدود دوسوم گیاهان گل‌دار زمین به جانوران گرده‌افشان نیاز دارند؛ همچنین حدود 35% محصولات غذایی جهان (یکی از هر سه لقمه ما!) به خدمات گرده‌افشانی جانورانی مانند زنبورها، پروانه‌ها، پرندگان و خفاش‌ها وابسته است. زنبورها هنگام جمع‌آوری شهد، ناخواسته سلول‌های تولیدمثلی گل‌ها را جابه‌جا می‌کنند و به این ترتیب گیاهان می‌توانند میوه و دانه بدهند. ما نیز با خوردن میوه‌ها از برکات این چرخه بهره می‌بریم. اگر گرده‌افشان‌ها ناپدید شوند، بسیاری از گیاهان نمی‌توانند تولیدمثل کنند و تولید کشاورزی به‌شدت آسیب می‌بیند؛ بنابراین بشریت هم مستقیماً تحت تأثیر قرار می‌گیرد. این نمونه‌ای چشمگیر از وابستگی زنجیره‌ای موجودات زنده به یکدیگر است.

افزون بر این، حتی بدن هر موجود زنده نیز یک بوم‌سازگان است. برای مثال، در روده انسان مجموعه‌ای متشکل از تریلیون‌ها باکتری، قارچ و دیگر ریزجانداران زندگی می‌کند که میکروبیومنام دارد؛ این مجموعه به گوارش کمک می‌کند، دستگاه ایمنی را آموزش می‌دهد و حتی ممکن است بر رفتار ما اثر بگذارد. تعداد سلول‌های باکتریایی تقریباً به اندازه سلول‌های بدن ماست — پس در واقع از نظر تعداد می‌توان گفت نیمی انسان و نیمی باکتری هستیم! بدون این میکروب‌ها نمی‌توانستیم بسیاری از غذاها را هضم یا بعضی ویتامین‌ها را تولید کنیم و در برابر بیماری‌ها آسیب‌پذیرتر می‌شدیم. آن‌ها به ما نیاز دارند (برایشان غذا فراهم می‌کنیم) و ما به آن‌ها نیاز داریم (از گوارش و سلامت ما پشتیبانی می‌کنند) — رابطه‌ای سودمند برای هر دو طرف داریم.

در طبیعت، شکل‌های نزدیک زندگی مشترک به نام همزیستی نیز رایج‌اند. برای مثال، ساختارهایی که گلسنگ می‌نامیم از ترکیب یک قارچ و یک جلبک تشکیل می‌شوند؛ قارچ آب و مواد معدنی فراهم می‌کند، جلبک با فتوسنتز غذا می‌سازد و با هم حتی روی سنگ‌های سخت هم زندگی می‌کنند. به همین شکل، آب‌سنگ‌های مرجانی زیر آب با مشارکت پولیپ‌های مرجانی و جلبک‌های تک‌سلولی وجود دارند؛ جلبک‌ها به مرجان غذا می‌دهند و مرجان هم برای آن‌ها پناهگاه فراهم می‌کند. روابط شکارگر–شکار, روابط انگل–میزبان یا روابط رقابتی نیز به جمعیت‌ها و تکامل موجودات زنده شکل می‌دهند. افزایش بیش از حد یک گونه با محدود شدن آن از سوی گونه‌های دیگر مهار می‌شود؛ به این ترتیب تعادل بوم‌سازگان حفظ می‌شود (مثلاً گرگ‌ها افزایش خرگوش‌ها را کنترل می‌کنند و شمار گرگ‌ها نیز با محدودیت یافتن شکار کنترل می‌شود).

تصویر بالانشان می‌دهد ریزجانداران (باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها) چگونه به‌صورت چرخه‌ای میان انسان‌ها، حیوانات، گیاهان، خاک، آب و هوا پخش می‌شوند. انسان‌ها با این بوم‌سازگان در تعامل متقابل‌اند؛ میکروب‌ها می‌توانند از محیط به انسان و از انسان به محیط منتقل شوند. این چرخه بر انتشار عفونت‌ها، راه‌های انتقال محیطی و پیوند نزدیک سلامت بوم‌شناختی با سلامت انسان تأکید می‌کند.

در نتیجه، وابستگی متقابلبیان می‌کند که در شبکه بزرگ حیات، هر موجود زنده به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم به موجود دیگری پیوند دارد. درک این شبکه وابستگی برای حفاظت از بوم‌سازگان‌ها نیز حیاتی است. مانند حلقه‌های یک زنجیر، اگر گونه‌ای از بین برود، بسیاری از گونه‌های دیگری که با آن تعامل دارند نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرند. اگر بر اثر فعالیت‌های انسانی، زنبورها در منطقه‌ای کم شوند، نه‌فقط تولید عسل بلکه بازده میوه و سبزی هم کاهش می‌یابد؛ اگر شکارگران بزرگ یک جنگل منقرض شوند، جانوران گیاه‌خوار ممکن است از کنترل خارج شوند و پوشش گیاهی را تخریب کنند. این نمونه‌ها نشان می‌دهند موجودات زنده در تعادلی مبتنی بر وابستگی متقابل وجود دارند و هیچ موجود زنده‌ای در واقع «جزیره‌ای تنها» نیست.

این هفت ویژگی به ما کمک می‌کنند پیچیدگی و تعادل شگفت‌انگیز زندگی را درک کنیم. این ویژگی‌ها که از سلول‌ها تا ژن‌ها، از تکامل تا شیمی و از جریان اطلاعات تا تعادل داخلی و روابط بوم‌شناختی را در بر می‌گیرند، بار دیگر به یادمان می‌آورند که زندگی چقدر ارزشمند و ظریف است. حیاتپدیده‌ای چنان غنی است که در یک تعریف نمی‌گنجد؛ بااین‌حال این اصول بنیادی، «امضای حیات» مشترک همه موجودات زنده را آشکار می‌کنند. با پیشرفت علم، شاید ابعاد تازه‌ای به تعریف زندگی افزوده شود، مثلاً موارد مرزی مانند ویروس‌ها بهتر شناخته شوند یا شکل‌های مصنوعی حیات توسعه یابند. اما در اساس، هفت ویژگی بنیادی که در اینجا برشمردیم، همچنان معیارهایی خواهند بود که حیات را از دیگر فرایندهای غیرزنده متمایز می‌کنند. درک این اصول تنها کنجکاوی ما درباره زیست‌شناسی را پاسخ نمی‌دهد؛ بلکه برای حفاظت از خودمان، طبیعت و همه جانداران آن و زندگی هماهنگ با آن‌ها نیز راهنمای ماست.