Pojęcie „życie” (gr. βίος, bios, stąd – biologia) nie ma dotąd ogólnie przyjętej, uniwersalnej definicji. W różnych dziedzinach nauki różne są zadania, do których definicja życia jest potrzebna, różne aspekty uważane są za ważniejsze, inna jest tradycja podejścia do tego zagadnienia. Różni badacze w różny sposób określają zbiory tego, co uważają za żywe i do których dopasowują definicje. Z tego powodu trudno spodziewać się, że jedna definicja zaspokoi oczekiwania wszystkich. Poniżej głównym odniesieniem konstrukcji tego artykułu jest perspektywa biologiczna, ale dyskusja toczy się także wśród fizyków, chemików i filozofów, a obecnie coraz silniej widoczne jest odniesienie do informacji i sieci złożonych. Dyskutanci nie ograniczają się tylko do swojej dziedziny – próbują zbudować konsensus, ale perspektywy istotnie wpływają na propozycje.
W większości podejść głównym celem jest określenie obiektu żywego, co potrzebne jest głównie w astrobiologii i badaniu biogenezy ale też w określeniu tworów życia sztucznego. Jednak niewątpliwie życie jest procesem i powstaje problem, co jest pierwotne – proces czy obiekt, które należy definiować najpierw. Uzyskanie z definicji procesu życia definicji obiektu żywego jest zwane operacjonalizacją, ale nie jest pewne, czy z dobrej definicji procesu da się uzyskać dobrą definicję obiektu żywego. Głównym celem definiowania procesu życia jest zrozumienie istoty jego odrębności od innych procesów, niekoniecznie jednak ta granica jest ostra, szczególnie w procesie biogenezy, raczej wyłania się stopniowo.
Perspektywa biologiczna thumb|Rośliny w górach Ruwenzori (Uganda) thumb|Życie roślinne (Waitakere Ranges) thumb|Podwodny świat Morza Czerwonego thumb|Życie cechuje symetria thumb|Artystyczna wizja życia na Ziemi (Gaja) Życie (gr. βίος, bios) w biologii ma dwie, związane ze sobą definicje: zespół procesów życiowych – swoistych, wysoko zorganizowanych funkcjonalnie (w cykle i sieci), przemian fizycznych i reakcji chemicznych, zachodzących w otwartych termodynamicznie, wyodrębnionych z otoczenia układach fizycznych (zawierających zawsze kwasy nukleinowe i białka, według stanu współczesnej wiedzy), zbudowanych morfologicznie (o hierarchicznej strukturze), składających się z jednej lub wielu komórek (organizmach, osobnikach) oraz swoistych zjawisk biologicznych, zachodzących z udziałem tych organizmów – istniejący na Ziemi, a być może też na innych planetach właściwość pewnych układów fizycznych (→ organizmów), w których zachodzą procesy życioweJerzy A. Chmurzyński, W poszukiwaniu istoty życia, w: Organizm – jednostka biologiczna, 1977, s. 65.. W ciągu historii powstało wiele teorii nawiązujących do życia, m.in. materializm, hilemorfizm i witalizm. Do dziś nie ma jednej, uznanej przez większość definicji życia.
Najmniejszą jednostką życia jest organizm. Organizmy mogą składać się z jednej lub więcej komórek, przechodzą metabolizm, utrzymują homeostazę, mogą rosnąć, reagują na bodźce, rozmnażają się (płciowo lub bezpłciowo), oraz, drogą ewolucji, dopasowują się do otaczającego ich środowiska w ciągu kolejnych pokoleńKoshland, Jr., Daniel E. (22 March 2002). „The Seven Pillars of Life”. Science 295 (5563): s. 2215–2216.. W biosferze Ziemi można znaleźć wiele różnorodnych organizmów, których życie opiera się na węglu oraz wodzie. Organizmy dzielą się m.in. na rośliny, zwierzęta, grzyby, protisty, archeony i bakterie. Kryteria życia w niektórych przypadkach bywają niejednoznaczne, w związku z czym, w zależności od źródła, stworzenia takie jak wirusy, wiroidy czy sztuczne życie są niezaliczane do organizmów żywych.
Abiogeneza to naturalny proces życiowy zachodzący w materii nieżyjącej, np. w związkach organicznych. Wiek Ziemi wynosi ok. 4,54 mld latG. Brent Dalrymple, (2001). „The age of the Earth in the twentieth century: a problem (mostly) solved”.Special Publications, Geological Society of London 190(1): s. 205–221., jednak najstarsze formy życia ziemskiego powstały co najmniej 3,5 mld lat temuJ.W. Schopf, A. B. Kudryavtsev, A. D. Czaja, A. B. Tripathi, (2007). Evidence of Archean life: Stromatolites and microfossils. Precambrian Research 158: s. 141–155.J. W. Schopf (2006). Fossil evidence of Archaean life. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 29; 361 (1470) s. 869–885. w eoarchaiku, kiedy twardniała skorupa ziemska. Najstarszym fizycznym świadectwem istnienia życia na Ziemi jest biogenny grafit pobrany ze skał metaosadowych powstałych 3,7 mld lat temu w zachodniej Grenlandii oraz skamieniałości maty drobnoustrojowej (ang. microbial mat) znalezionej w piaskowcu w zachodniej Australii. Wiele teorii, takich jak np. Wielkie Bombardowanie, sugeruje, że życie na Ziemi mogło istnieć jeszcze wcześniej. Odwołując się do badań z 2015 roku, życie na Ziemi mogło istnieć 4,1 mld lat temu; odwołując się jednak do innych badań, mogło istnieć już 4,25 mld lat temu, lub nawet 4,4 mld lat temu. Według jednego z badaczy, „jeśli życie na Ziemi powstało wystarczająco szybko, to może ono być powszechne we wszechświecie”.
Mechanizm, dzięki któremu powstało życie na Ziemi, pozostaje nieznany, chociaż powstało wiele dotyczących go hipotez. Życie, od czasu jego powstania, rozwinęło się w wielu formach, które zostały sklasyfikowane i podzielone na jednostki zwane taksonami. Organizmy żywe mogą żyć i prosperować w wielu warunkach. Mimo to, szacuje się, że spośród 5 mld gatunków zamieszkujących Ziemię w ciągu całej jej historii, wyginęło ok. 99% gatunków. Szacuje się, że liczba obecnie żyjących na Ziemi gatunków wynosi 10–14 mln, z czego do tej pory zostało udokumentowanych 1,9 mln.
Odwołując się do hipotezy panspermii, życie mikroskopijne – rozprowadzone przez meteoryty, planetoidy i inne małe ciała Układu Słonecznego – może istnieć również w innych miejscach we Wszechświecie. Mimo że znane jest nam jedynie życie istniejące na Ziemi, jest możliwe, że istnieje również życie pozaziemskie. Projekty naukowe, takie jak SETI, poszukują sygnałów radiowych w przestrzeni kosmicznej, które mogły zostać wysłane przez pozaziemskie cywilizacje.
Definicja Próby określenia, czym jest życie, podjęto m.in., ponieważ definicja życia jest niezbędna w badaniach nad powstaniem życia i w rozważaniach nad ewentualnym życiem pozaziemskim (w egzobiologii).
Jednoznaczne zdefiniowanie życia jest wyzwaniem dla naukowców i filozofówA. Tsokolov, Serhiy A. (maj 2009). „Why Is the Definition of Life So Elusive? Epistemological Considerations” (PDF). Astrobiology Journal 9 (4).Leslie Mullen (19 czerwca 2002). „Defining Life”.Origin & Evolution of Life. Astrobiology.. Jest to trudne, ponieważ po części życie jest procesem, a nie czystą substancją, a ten proces niekoniecznie ma ostrą granicę, raczej wyłania się stopniowo. Definicja życia musi być wystarczająco ogólnikowa, aby obejmować zarówno wszystkie znane nam istniejące formy życia, jak i pozaziemskie formy życia, odmienne od tych zamieszkujących ZiemięChris P. McKay (14 września 2004). „What Is Life–and How Do We Search for It in Other Worlds?”. Public Library of Science – Biology 2 (9): s. 302.Michael N. Mautner (2009). „Life-centered ethics, and the human future in space” (PDF). Bioethics 23 (8): s. 433–440..
Cechy życia Początkowo życie określane było tylko opisowo poprzez wymienienie cech, które autor uważał za najważniejsze i dostatecznie wyróżniające to, co chciał uznać za życie lub żywe. Wśród tych cech były przede wszystkim:. Homeostaza – zdolność regulacji środowiska wewnętrznego w taki sposób, aby utrzymywać jego parametry przy stałych wartościach; dla przykładu temperatura naszego ciała jest zmniejszana przez pocenie oraz stężenie elektrolitów. Hierarchia – składanie się z jednej lub więcej komórek – podstawowych jednostek życia. Metabolizm – przemiana energii poprzez przeistoczenie substancji chemicznych i energii na składniki komórkowe (anabolizm) oraz rozpad materii organicznej (katabolizm). Istoty żywe potrzebują energii do utrzymywania stałych wartości środowiska wewnętrznego (homeostaza) oraz tworzenia innych zjawisk związanych z życiem. Wzrost – utrzymywanie wartości anabolizmu na wyższym poziomie niż wartość katabolizmu. U rozwijającego się organizmu powiększa się każda jego część. Adaptacja – umiejętność przystosowania się organizmu do nowych warunków z upływem czasu. Jest podstawą procesu ewolucji; jest regulowany przez dziedziczenie i dietę organizmu, a także czynniki zewnętrzne. Reakcja na bodźce – może przybierać wiele form, od kontrakcji organizmu jednokomórkowego po kontakcie z zewnętrzną substancją chemiczną do ciągu reakcji obejmujących wszystkie zmysły organizmu wielokomórkowego. Odpowiedź ta jest wyrażana w postaci ruchu; np. liście roślin rosnące w kierunku światła (fototropizm) oraz chemotaksja. Rozmnażanie – umiejętność wytwarzania nowych jednostek życiowych: bezpłciowo, przez jeden organizm rodzicielski, lub płciowo przez dwa organizmy rodzicielskie. Składowanie informacji – posiadanie informacji o organizmie, która steruje jego funkcjami życiowymi.
Te złożone procesy zwane są funkcjami fizjologicznymi.
Osiem cech życia Tibora Gánti
Tibor Gánti zaproponował następujący zbiór warunków, które powinien spełniać system, by uznać go za organizm żywy:
Cechy konieczne Cechy konieczne, by dany obiekt uznać za żywy: jest wyodrębniony ze świata zewnętrznego posiada metabolizm jest wewnętrznie stabilny, innymi słowy cechuje go homeostaza posiada podsystem przechowywania i przetwarzania informacji, użyteczny dla reszty systemu procesy wewnątrz systemu żywego są regulowane
Cechy potencjalne Cechy które nie są konieczne by system uznać za żywy, ale konieczne by zachodził proces życia na większą skalę obiekt żywy musi mieć zdolność do wzrostu i rozmnażania w replikacji musi zachodzić zmienność (warunek ewolucji) obiekt musi być śmiertelny.
Cechy konieczne definiują organizm żywy jako autonomiczną strukturę, cechy potencjalne zaś odpowiadają redukcjonistycznej definicji życia, dotyczą więc procesu życia.
Alternatywy Aby odzwierciedlić minimalną ilość potrzebnych zjawisk, zaproponowano szereg innych biologicznych definicji życia, z których wiele opiera się na układach chemicznych. Biofizycy spostrzegli, że istoty żywe polegają na negentropii (negatywnej entropii). Innymi słowy, procesy życiowe mogą być postrzegane jako „opóźnienie” spontanicznej dyfuzji lub dyspersji wewnętrznej energii cząsteczek biologicznych. Bardziej szczegółowo, odwołując się do fizyków takich jak John Desmond Bernal, Erwin Schrödinger, Eugene Wigner czy John Scales Avery, życie należy do grupy zjawisk, które są układami otwartymi lub ciągłymi, potrafiących zmniejszać swoją wewnętrzną entropię kosztem substancji lub energii swobodnej pobieranej ze środowiska, która ostatecznie zostaje odrzucona w rozłożonej formie. Na wyższym szczeblu, istoty żywe są układami termodynamicznymi posiadającymi zorganizowaną strukturę molekularną. To oznacza, że życie jest materią, która może się rozmnażać i ewoluować w celu przetrwania. Stąd życie jest samowystarczalnym układem chemicznym funkcjonującym tak, jak opisuje to teoria Darwina.
Inni przyjmują punkt widzenia, który nie do końca jest zależny od chemii molekularnej. Jedna z definicji życia mówi, że istoty żywe są samozorganizowane i autopoietyczne (samowytwarzające się). Jedną z wersji tej definicji jest wersja Stuarta Kaffmana, mówiąca o autonomicznym agencie lub systemie wieloagentowym potrafiącym kopiować siebie lub innych oraz wykonać co najmniej jeden obieg termodynamiczny.
Definicje życia jako zjawiska