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然而，将认知的视野拓宽到细胞层面也带来了新的挑战。正如西德尼·布伦纳所言：“我们沉溺于数据，却渴求知识。”他担心太多生物学家花了太多时间去记录和描述生物化学的细节，却并不能透彻地理解那一切究竟意味着什么。要将所有数据转化为有用的知识，其重点就在于理解生命如何处理信息。
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这就是生物学里第五个伟大的概念，也是我们接下来要细说的。
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注释：
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[1] 盖伦（129—约200），古罗马医师、自然科学家。他基本继承了从希波克拉底以来希腊医学的唯物主义传统，但对肌体内进行的各种无法解释的过程，他将其归结为非物质力量的作用，如宗教神秘论、信仰梦兆等。
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[2] 袋鼠法庭（kangaroo court）始见于19世纪50年代的美国西部，当时常规法庭的触角还没有延伸到尚未开发的西部边境地区，人们只得临时设立“袋鼠法庭”来解决一些突发或紧急的争端事件。现在我们常用该词表示“所做裁决不够公正透明的法庭”。
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[3] 路易斯·巴斯德（1822—1895），法国微生物学家、化学家，近代微生物学和免疫学的奠基人。他首次证明发酵和腐败是微生物所致，进而否定了自然发生说，并确立了加温灭菌技术。
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[4] 马塞林·贝特洛特（1827—1907），法国化学家和政治家，首创合成有机化合物，推翻了一般人认为有机物有“生命力”的论点。
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[5] 蒂姆·亨特（1943—），英国生物化学家、分子生理学家，因发现细胞周期中的关键调节因子，他和利兰·哈特韦尔、保罗·纳斯一起获得了2001年诺贝尔生理学或医学奖。
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五堂极简生物课 [:1700270915]
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五堂极简生物课 五 生命的信息Life as Information
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五堂极简生物课 [:1700270916]
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以整体来运作Working as a Whole
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是什么原因让那只黄色蝴蝶在多年前闯入我童年的花园？是它饿了，还是在寻找产卵的地方？是在被鸟儿追赶，还是只是在顺应探索世界的内在冲动？当然，我不知道那只蝴蝶为什么会飞进花园，但我可以肯定的是，它正在与其世界互动，继而行动。要做到这一点，它必须处理信息。
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信息处于蝴蝶生存的中心，实际上，也是所有生命的中心。生物体要作为一个有组织的复杂系统有效运作，就必须不断地收集、利用外部世界和内部状态的信息。当世界——无论是外部还是内部——发生变化时，生物体要有办法探测到变化，并做出反应。否则，它们的未来可能时日无多。
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就蝴蝶而言是怎样的情形呢？当蝴蝶四处飞舞时，它的感官正在勾勒我的花园，画面里充满了细节。它的眼睛在探测光线；它的触须在采集身边各种化学物质的分子；它的毛发在监测空气的振动。总而言之，我坐在花园里时，它收集了很多花园的信息。然后，它把各式各样的信息汇总在一起，其目的是把所有信息转化为有用的认知，以便它有的放矢地采取行动。这种认知可能是探测到了一只鸟的影子，或一个好奇的孩子的影子，或识别出了一朵花的花蜜味。进而催生出一种结果：蝴蝶扇动翅膀移动，以避开鸟儿或落在花上进食。蝴蝶综合了许多不同的信息来源，以便做出对其未来产生有意义的后果的决定。
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与生物体对信息的依赖密切相关的是，生物体是带着目的性去行动的。蝴蝶收集的信息都是有意义的。蝴蝶要靠这些信息帮助它决定下一步该怎么做，以便达到某种特定的目的。这就意味着它的行动是有目的的。
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作为科学的一个分支，生物学探讨目的性常常是很有意义的。相反，在物理科学中，我们不会问一条河流、一颗彗星或一个引力波的目的。但是，问酵母中的cdc2基因有何目的，或者问蝴蝶的飞行有何目的，却是有意义的。所有生物体都在维持和管理自身，它们生长并繁衍。这些都是得到进化的有目的的行为，因为它们提高了生物体实现其基本目标——使它们自己和后代得以延续——的概率。
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有目的的行为是生命的特征之一，但是，只有当生命系统作为一个整体运行时，才可能出现这种行为。最早理解生物体这一显著特征的人之一，当数19世纪初的哲学家康德。在《判断力批判》（Critique of Judgement ）一书中，康德认为生物体的各个部分是为了整个生命体而存在的，整体也是为了各个部分而存在的。他指出，生物体是有序的、有凝聚力的、能自我调节的实体，掌握着自身的命运。
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让我们从细胞的层面来思考这个问题。每个细胞里都有大量不同的化学反应和物理活动。如果所有不同的反应过程都混乱运行，或针锋相对，事态就会迅速崩解。只有通过管理信息，细胞才能在极端复杂的操作中建立秩序，从而实现维持生命和繁衍的终极目的。
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要搞明白这种运作机制，就要先记住：细胞是作为一个化学和物理机器的整体运作的。你可以通过研究细胞的各个组成部分来更多地了解细胞，但要让细胞正常运作，活细胞内的众多不同化学反应就必须相互沟通、协同工作。这样，当环境或内部状态发生变化——细胞的糖分不足，或是碰到有毒的物质——时，细胞就能感觉到变化，并调整自己的行为，从而使整个系统尽量保持最佳运行状态。就像蝴蝶收集周边世界的信息，并利用这种认知来改变自己的行为，细胞也始终在评估内部和外部的化学、物理条件，并用这些信息调节自己的状态。
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为了更好地领会细胞利用信息来调节自身的意义，我们不妨先试想一下人类设计的机器是如何直截了当地实现这一点的。举例来说，最早由荷兰的跨界科学家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）[1] 为了配合磨石使用而研发的离心式调速器，于1788年被苏格兰工程师、科学家詹姆斯·瓦特（James Watt）[2] 加以改造并取得了巨大成功。这种装置可以安装在蒸汽机上，以确保发动机以恒定的速度运行，不至于过速运转，或因故障停转。离心式调速器由两个围绕中心轴旋转的金属球组成，由蒸汽机提供动力。当发动机运行速度加快时，离心力将球向外及向上推动。这就起到了打开阀门的作用，将蒸汽从发动机的活塞中释放出来，使蒸汽机减速。当发动机减速时，重力又会拉回调速器的钢球，关闭阀门，使蒸汽机再次加速，达到预想的速度。
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要理解瓦特调速器的原理，信息学是最好的角度。钢球的位置作为一个可以被读取的信息，展示了发动机的速度。如果速度超过了预期水平，开关，也就是蒸汽阀，就会被激活，从而降低速度。这就形成了一个信息处理装置，机器可以自我调节，不需要人类操作者输入任何指令。瓦特设定的这个简单的机械装置表现得带有目的性。它的目的就是确保蒸汽机以恒定的速度运作，并且它出色地实现了这个目的。
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在活细胞内广泛使用的系统，其运作的概念与此类似，只是机制更复杂，也更灵活。这种机制提供了一种有效的方法来达到体内平衡——这是一个动态过程，用以维持各种有益于生存的条件。举例来说，通过体内平衡，身体才能维持温度、体液量和血糖的稳定。
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