只有一种样本很难说清生命究竟是什么。生命与非生命究竟有什么差别？其实，界定生命如同界定复杂性或信息一样绝非易事，因为生命与非生命之间似乎仅有非常模糊的界限。
现代科学对地球上生命的界定凸显了以下五个特征：
第一，生命体由细胞组成，而细胞由半透膜封闭；
第二，生命体须有新陈代谢的机制，即能够用来从周边环境汲取并使用自由能的机制，这样才能不断重新排列体内的原子和分子，以保障存活所必需的复杂动态结构；
第三，生命体要能够通过动态平衡机制——使用内外部环境信息并依此做出反应的机制——以适应不断变化的环境；
第四，生命体要能够使用遗传信息以实现自身基本的完全复制；
第五，复制的样品在某些细微的方面不同于父母，这样经过数代的调整，生命体伴随进化会改变自身以适应不断变化的环境。
下面我们依次考察上述特征。
地球上所有的生物都是由细胞组成的。每个细胞包含数以百万计的复杂分子，分子之间每时每秒都不停地在彼此互动，穿行在富含蛋白质的含水且略咸的化学泥状物之中，其间还有一个胶状的区域，称作细胞质（cytoplasm）。细胞质被一层薄薄的化学藩篱——细胞膜（cell membrane）——隔开，就像一道大门，控制着分子的进出。其实，细胞很像是一座座的城市。在一部有关细胞的著作中，彼得·霍夫曼（Peter Hoffmann）这样写道：
其中有个图书馆（即原子核，里面储藏着遗传信息）、多个发电厂（mitochondria，线粒体）、多条高速公路（microtubules and actin filaments，微管和肌动蛋白丝）、多辆卡车（kinesin and dynein，驱动蛋白与动力蛋白）、多个垃圾处理站（lysosomes，溶酶体）、四面城墙（细胞膜）、多个邮局（Golgi apparatus，高尔基氏体），此外还有多种执行其他重要功能的结构。而所有这些功能都是由分子机器完成的。8(www.zuozong.com)
所有生物都依赖机体能够悉心操控自由能流。能流中断，生物就会死亡，就像一座被围困断粮的城市不得不屈服一样，但能流过猛，生物也会死亡，就像城市遭空袭被狂轰滥炸一般。所以说能流的操控一定要备加小心。通常的情况是，细胞吸收和使用能流都是以微量单位计算的，一个一个的电子，或一个一个的质子。生物体吸收的能量不能太大，以至于干扰了机体的运行，也不能太小，以至于不能提供驱动化学反应所需的活化能。从词源上说，“新陈代谢”的本意是“更替”（change），我们由此足以领会：细胞是从不歇息的。就像飞行中的鸟，细胞要时刻根据环境的变化调整自我。
生物体必须不断监控周围环境的变化并做出及时、适当的调整。这种不断调整的行为被称作保持动态平衡。要在变动不居的环境中保持某种平衡，细胞一定要能够持续不断地接触、下载并解密来自内外部的信息，然后选择最佳的反应方式做出回应。“动态平衡”（homeostasis）的本意是“站定”，正好与“更替”相反。但我们可以这样设想：在细胞环境永无休止的分子飓风中，机体能够站定还是很不容易的。
上述能力虽令人惊艳，但假如生物体就像海上的浪花般稍纵即逝，那也就没有什么意思了。此前在某些恒星的行星上，甚至在地球史的早期，都可能有生物体稍纵即逝地划过时空。但在今日的地球上，生物体都不只能够在更替与熵的飓风中站定，而且还能够复制自我，以至于前面的细胞倒下去（最终所有的细胞都将倒下去），又有后面的能够站出来。繁殖即生物体复制活性细胞的能力。繁殖意味着即使某些个体的机体死去，其可供复制的模板（template，用现代科学的语言说就是基因组，genome）还会存留下来。基因组就像一部指导手册，里面储存着复制父辈所需蛋白质的信息及最基础的组装规则。如今，我们已经很清楚，这类信息被存储在DNA分子中。但在地球史的早期，这类信息可能存储在RNA分子中，RNA是DNA的一个近亲，至今在细胞中还有很多繁重的职责要履行。
虽然模板本身大致恒定不变，但复制过程却并非精确完美。这可谓是好消息，因为这样一来，模板也会伴随复制时出现的细微误差而慢慢被改变，而这正是适应与进化的关键。细微的基因变化使得生命体具有很强的韧性，因为随机地改变模板会使不同物种能够更好地适应自身所处的环境。环境改变了，决定生存与毁灭的模板规则自然也要改变。
这就是查尔斯·达尔文（Charles Darwin）所谓的自然选择（natural selection，或译“物竞天择”）。自然选择是现代生物学的一个基本观念，因为它解释了复杂性不断提升的强大动力的机制。自然选择滤掉了某些基因的可能性，只留下那些与本地规则相匹配的规则。所以说自然选择是一种棘齿（ratchet），就像物理学定律一样，因为它会锁定非随机的格局。但在生物的领地，只有特定环境下具体的本地规则，而不是物理学的普世规则，才能决定生物的生死。而且生物的本地规则还非常挑剔：千万不要跟我说长颈鹿能在水下长期生活！
就像生发宇宙最初结构的机制一样，自然选择同样把必然性和偶然性链接在一起。变异（variation）提供了多种可能性，而自然选择使用本地规则从中挑选出适合本地情况的那些规则。达尔文在《物种起源》（The Origin of Species）中这样写道：
我们能说……在伟大而复杂的生存斗争中为每一个体带来益处的某种变异不会在物种数千代的进化过程中时有发生吗？如果确实发生，我们还会怀疑（请记住：出生的个体远比可能成活的个体要多得多）具有某种优势的个体——哪怕这种优势微乎其微——不会比其他个体成活的概率要大一些，而且能够更好地延续自身的物种吗？另一方面，我们可以非常肯定地说，任何有害的变异定然会被严格剪除。我把这种保存优势变异、剔除有害变异的过程称作自然选择。9
达尔文的观念，若与现代遗传学理论相结合，便足以解释生命创造力的由来了，这是一种历经数代不断探索新的可能性的能力，努力探求新的能流，构建新型结构。它说明了，在生物领域，多种生物是如何历经数百万年，甚至数亿年，一代又一代，一步一步地，生发出那么多种复杂的结构，反复尝试，并同时滤掉各种不切实际的变异。
达尔文的自然选择观念震惊了他的同时代人，因为这种说法确定成立的话，那创世主就显得没有必要了。10而创世主的观念是基督教起源故事的根本所在，且为维多利亚时代大多数英国人所接受。甚至达尔文本人也很焦虑，而他的妻子艾玛（Emma）深怕她和丈夫死后会天各一方。但达尔文所描述的机制的确是生命进化至为根本的规律。我们且遐想：达尔文青年时代曾在加拉帕戈斯群岛（Galapagos Islands）见到一种雀鸟（finches），岛上有一种盛产坚果的树，那未来的前景肯定是：能够更高效率撬开坚果的雀鸟的成活率一定会更高一些，而且会比其他鸟生产出更多的子孙后代。用不了几代的时间，岛上的鸟都会生出类似上述雀鸟的利喙。伴随时间的推移，某些个体会被“大自然”（实际上是本地环境的规则）选中，一个新的物种最终由此诞生。这就是达尔文试图说明的生物进化机制，亦可谓达尔文的复杂性棘齿：生命体就这样一步步地变得更加复杂。
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