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当前生物学主流观点认为生命是化学过程，但该观点难以解释生命与非生命的本质区别。研究人员围绕生命本质展开研究，发现生物信息（BI）具有非物理化学特性，打破了物理定律中的时间反演对称性等。这为 “生命是化学加信息” 的范式提供依据，意义重大。
在生命科学的探索之路上，人们一直在追问：生命究竟是什么？为何生命与非生命有着天壤之别？长久以来，主流生物学界秉持 “生命是化学” 的观点，像美国国家航空航天局（NASA）将生命定义为 “能够进行达尔文进化的自我维持化学系统” 。然而，这一观点虽在一定程度上解释了生命的部分特征，但面对生命与非生命本质差异这一关键问题时，却显得力不从心。为了破解这一谜题，来自未知研究机构的研究人员踏上了探索之旅，其研究成果发表在《BBA Advances》上。
研究人员主要采用了实验观察和理论分析的方法。在研究遗传信息传递过程时，通过对核糖体沿 mRNA 模板翻译过程的实验观察，深入探究了其分子机制；在分析信号转导时，同样基于对离子通道连接受体等相关实验的研究，剖析信号传递过程中的因果关系和特性。
生物信息的定义：研究人员在众多信息定义中探索，最终基于哲学家查尔斯?皮尔斯（Charles Peirce）的符号学三元模型，将生物信息定义为分子机器连接符号与对象的过程。例如，核糖体、膜受体等分子机器在遗传信息和信号转导过程中发挥关键作用，连接基因核苷酸序列与蛋白质氨基酸序列、细胞外信号与细胞内第二信使，体现了生物信息的本质。
生物信息是非物理化学的
- 信号转导：以离子通道连接受体的信号转导为例，配体与受体结合引发通道开放、离子流动，这一过程整体不可逆。从微观层面看，其违背了物理定律中的时间反演对称性和化学中的微观可逆性原理。因为按照物理和化学的可逆过程，离子流动停止应导致通道关闭、配体解离，但实际情况并非如此，而是配体与受体的结合或解离决定通道开闭，进而决定离子流动，这种单向因果关系使得信号转导成为非物理化学过程。同样，G 蛋白偶联受体和酶联受体的信号转导也基于类似的单向因果机制，属于非物理化学过程。
- 遗传信息：在翻译过程中，核糖体沿 mRNA 模板单向移动，将 mRNA 核苷酸序列翻译为蛋白质氨基酸序列。细菌中的延伸因子 G（EF - G）和真核生物中的延伸因子 2（eEF - 2）通过布朗棘轮机制确保了这一过程的不可逆性。同时，遗传信息还打破了物理定律中的平移对称性，如 mRNA 上相同的 CCA 三联体，因其位置不同在翻译中功能各异，这表明遗传信息也是非物理化学的。
符号与对象的联系不能简化为物理定律
- 信号转导：在信号转导过程中，配体与离子通道连接受体结合后，虽然受体赋予配体打开通道的功能，但配体无法决定膜两侧离子的种类和流动方向。而且，G 蛋白偶联受体和酶联受体连接的配体与第二信使之间，其对应关系并非由物理定律决定，而是依赖生物环境。例如，多种配体可激活有限的几种第二信使，同一配体也能激活不同的第二信使。
- 遗传信息：实验表明，密码子与相应氨基酸之间的物理化学亲和力较弱且不具有特异性，它们之间的连接是通过 tRNA 间接实现的。tRNA 作为适配器，一端的反密码子与 mRNA 模板上的密码子碱基配对，另一端携带相应氨基酸。并且，密码子与氨基酸的对应关系具有化学任意性，并非遵循物理定律，而是建立在类似语言的符号关系之上。
生命是化学加信息
- 化学与信息在本体论上的区别：化学系统中，粒子通过库仑相互作用直接连接，形成各种化学键和分子间力，属于二元系统，所有过程遵循物理定律，具有时间反演对称性。而生物信息是由符号、分子机器和对象组成的三元系统，分子机器实现符号与对象的单向连接，且这种连接不能简化为物理定律，打破了时间反演对称性，这是生命不能单纯被视为化学系统的根本原因。
- 时间箭头：化学系统在微观层面时间可逆，宏观封闭系统中热力学第二定律定义了时间箭头，但生物体是开放系统，不能用该定律解释其时间箭头。生物信息的不可逆性和单向性使其具有时间箭头，这对生物体时间箭头的出现有重要贡献。
- 生命与非生命的区别：从化学角度看，刚去世的人与生前化学组成差异不大，但从生物信息角度，生前体内分子机器活跃处理各种生物信息，遵循生物信息规则；死后生物信息处理停止，分子机器变为普通分子，仅受物理定律支配。生物信息是生命具有适应、遗传等特征的根本原因，是生命区别于非生命的关键所在。
研究结论表明，生物信息具有独特的非物理化学特性，与化学系统在本体论上存在显著差异。“生命是化学加信息” 这一范式更准确地描述了生命的本质，打破了传统 “生命是化学” 观点的局限，为理解生命现象提供了全新视角。它让人们认识到生命不仅包含遵循物理定律的化学过程，还包含具有特殊机制和功能的生物信息过程，这对生命科学的发展意义深远，有助于推动人们对生命起源、进化以及生命与环境相互作用等问题的深入研究，为相关领域的探索开辟了新的道路。
