bélyegkép|jobbra|220px|Ernst Haeckel 1866-os Generelle Morphologie der Organismen c. művében az "élet fája"
Az élet – a materialista világnézet szerint – az anyag legmagasabb rendű szerveződése, definiálása a természettudományok legnehezebb feladatai közé tartozik. Nem rendelkezünk az élet olyan tömör, pontos meghatározásával, amelyet a tudományos közösség egyöntetűen elfogadna, de van olyan világnézet-semleges meghatározás is, miszerint az élet nem más, mint a világ fejlődési folyamata.
Biológiai értelemben az élet a biológiai rendszerek, vagyis az élő szervezetek létezési módja.
Az élet fogalma
A legkisebb olyan biológiai rendszert, amely már önállóan életjelenségeket mutat, sejtnek nevezzük. A legkisebb olyan biológiai rendszert pedig, amelyik más élő rendszerektől függetlenül képes fennmaradni, bioszférának nevezzük. Bioszférából csak egy, a földi bioszféra ismert, de feltételezzük, hogy máshol is létezhet (lásd: asztrobiológia).
Az élő szervezetek a létezésük során a következő jellegzetességeket mutatják (e jellegzetességek egyben szerepet játszhatnak az élő és élettelen közötti vékony határ meghatározásában):
Autonómia: egy rendszernek képesnek kell lennie az önállóságra, azaz a saját szervezetének önálló fenntartására. Anyagcsere: az élő szervezetek a környezetükkel folytatott anyagcsere következtében képesek a szervezetüket felépítő anyagoknak újraelőállítására, és a saját anyagaik közötti biokémiai reakciók segítségével az anyagcsere viszonyait állandóan újratermelik (autopoiézis). Ennek eredménye a szervezetük autonóm fenntartása. A környezetükből felvett tápanyagok átalakításai során energiához is jutnak; ez az energia szükséges a biokémiai folyamatok lezajlásához és számos más életműködéshez is. Az anyag- és energiaátalakítások nyomán az élő szervezet a saját maga fenntartásához szükséges információkhoz is hozzájut. A kémiai anyagátalakítások során felszabadult energia egy része hőenergiaként elvész (az nem hasznosítható másra, egyedül a test melegítésére). A saját test felépítésében és energianyerésre már nem hasznosítható hulladékanyagokat az anyagcsere folyamán az élő szervezetek kiiktatják magukból (kiválasztás). Az anyagcsere biokémiai reakcióinak irányai és sebességei változhatnak bizonyos határok között, de az anyagok áramlásának alapvető szerkezete nem módosulhat. Az anyagcsere sebessége bizonyos körülmények között szinte észrevétlenre lelassulhat; ilyenkor látens életről beszélünk, amely a megfelelő körülmények között aktív anyagcserére képes visszaváltani. Egyes állatok (például békafajok) képesek rendkívül alacsony hőmérsékleten lelassítani, utána pedig újraindítani életfolyamataikat, viszont a folyamat egésze során élőnek tekintendők.
Az anyagcserét biokémiai szempontból megfelelően ragadja meg az alábbi idézet: „Az anyagcsere egy átfogó folyamat, melyen keresztül az élő rendszerek szabad energiát használnak fel a különböző életfolyamataik működése érdekében. Ezt úgy teszik, hogy a tápanyag oxidációjának exergonikus reakcióit az élő állapot fenntartásához szükséges endergonikus folyamatokhoz használják fel. Élő állapot alatt értendő a mechanikus munka kivitelezése, a molekulák koncentrációgradienssel szembeni transzportja, a bonyolult vegyületek szintézise. Ezért lehet kijelenteni, hogy a tűz nem élő, hiszen minden tüzelőanyagának oxidatív energiáját kibocsátja mint hőt.”Donald Voet és Judith Voet, Fundamentals of Biochemistry, A biológiai szerveződésű anyagcserét azért kell legalapvetőbbnek tekinteni az élet szempontjából, mert az élet a bonyolultan szerveződött anyagcsere biokémiai reakcióhálózata működésének emergens következménye. Nem azonos magával az anyagcserével, de a biológiai anyagcsere létrehozza azokat az életműködéseket, amelyek epifenoménje az élet maga. Állandóság és változékonyság (variabilitás): mivel a darwini kényszer alatt áll egy élőlény, ezért tudnia kell alkalmazkodni, különben a környezeti változások miatt elpusztul. Az állandóságot az anyagcsere biokémiai hálózata adja, de ennek folyamatai bizonyos határok között változhatnak. Az állandósággal és a változékonysággal függ össze az élő szervezeteknek az a képessége, hogy a környezet hatótényezőit detektálni képesek (azaz ingerek hatásai érik őket), ezekre jellegzetes válaszreakciót is tudnak adni, vagyis ingerlékenységet mutatnak. Az ingerlékenység éppen az anyagcsere-reakcióik bizonyos mértékű eltolódásait és az életműködéseik olyan mértékű megváltozásait jelentik, amelyeket az élő szervezet még elvisel (tolerál). Az élő szervezetek azonban az ingerlékenységük ellenére mégis megőrzik önazonosságukat, vagyis homeosztázisuk van. Az élet csak addig áll fenn, ameddig a szervezet homeosztatikus. Amint a környezet hatótényezői olyan intenzívekké válnak, vagy olyan tartós hatásúak, hogy a rájuk adott változások már az önazonosság megőrzését fenyegetik, akkor a hatótényezővel való kölcsönhatás már nem inger, hanem stresszor, a rá adott belső válasz nem ingerület, hanem stresszválasz. Ez a stresszválasz a szervezet önépítő képességét kimerítheti, így ha a stresszor hatása továbbra sem szűnik, a szervezet elpusztulhat (megszűnik élni, mert elveszti homeosztatikus képességét). Előfordulhat azonban az is, hogy a stresszor hatására vagy a stresszválasz következtében az élő szervezete egy másik homeosztatikus állapotba jut, és ezt a másik állapotát képes megőrizni (ez a krónikus betegség állapota).
Bár sokan és sokszor vélték úgy, hogy az élő szervezetek önreprodukciója, azaz szaporodása mint az élő szervezetek alapvető életműködése szükséges az élet létezésének megállapításához, a valóságban a reprodukció magának az életnek sem nem szükséges, sem nem elégséges feltétele. Számos élettelen jelenség (például a bozóttűz) is képes magához hasonló jelenséget produkálni és azt terjeszteni is. Másrészt viszont az élő öszvér vagy a hangya egyed nem képes szaporodni. A reprodukció csak az egyedek fölötti szerveződések önmegőrződéséhez szükséges, az egyedi szervezetek életéhez nem; ez azt is jelenti, hogy az élet és a biológiai evolúció egységei nem azonosak.
A fogalomalkotást nehezítő tényezők Nyelvfilozófiai értelemben: Könnyen összekeverhető a meghatározásban az élet és a lét fogalmak jelentése. Kulturális értelemben: Nem minden kultúrának van olyan kifejező nyelvi szóhasználata ahol e két fogalom élet és lét jelentésükben elkülönülnek. Önmagukban az egyes életjelenségek sem definiálják megfelelőképpen az életet. Például Táplálkozás: a hurrikán is „táplálkozik”, hiszen anyagot vesz fel és növekszik általa, mégsem tekintjük élőnek. Ezért az élő szervezetek táplálkozását szigorúan specifikusan kell meghatározni, az nem pusztán anyag- és energiafelvétel. Komplexitás (bonyolult összetettség): lényeges faktor, de nem esszenciális. Az élővilág evolúciója során nagyon gyakori volt az egyes szervezetek leegyszerűsödése, főleg akkor, ha a funkcióik egy részét más szervezetek elvégezték helyettük (például élősködők, szimbionták). Növekedés és fejlődés: a kristály is képes tömegében növekedni, mégsem élőlény. Még a minőségi változások sorozata (a fejlődés) sem csak az élő szervezetek vagy biológiai rendszerek sajátossága, hanem egyetemesnek látszó jelenség lehet (fejlődik például a körülöttünk levő világegyetem is). Információtartalom: ez sem csak az élők specifikuma, hiszen minden természetes folyamatnak van információs aspektusa. Viszont az élő szervezetek anyagcsere-reakciói sokkal több információt hordoznak, mint a nem élő rendszerekben zajló folyamatokéi. Hardver–szoftver keveredése: a „szoftver” és „hardver”, azaz a főleg információtároló nukleinsav és a működéseket irányító fehérje szoros kapcsolata elengedhetetlen. „Földhözkötöttség”: jelenleg csak egyetlen kifejezett életformát ismerünk, a szén alapra épülő földit.
Ezen tényezőket figyelembe véve, az élet definíciójára azt lehetne mondani, hogy a különlegesen szerveződött anyagcsere, az állandóság és variáció képessége, sőt, ezek szervezett kölcsönös kapcsolata, a homeosztázis tűnik esszenciálisnak, ezen túl az információtartalom és a szaporodás szemiesszenciális tényezők.
Biológia-orientált definíció
Az élőlények sajátos biológiai molekuláris komponensekből állnak, úgymint szénhidrátok, lipidek, nukleinsavak és fehérjék. Mind energiára, mind kémiai anyagra, mind információra szükségük van az élet fenntartásához. A kémiai anyagok átalakításaiból nyerik az élő szervezetek a saját anyagaikat is; az anyagátalakításuk energiát szabadít fel vagy nyel el. Legalább egy sejtből kell, hogy álljanak, mert csak a legalább ilyen komplexitású rendszer képes homeosztázisra és ingerlékenységre az életműködések fenntartása mellett. Homeosztázissal rendelkeznek, vagyis a rájuk ható környezeti tényezők változtató hatásai ellenében megőrzik az önazonosságukat (ha azok nem haladnak meg egy kritikus értéket).
Kémiai megfontolások
A földi élet szén alapú. Szerves vegyületeink szén alapvázat tartalmaznak. Nem zárható ki azonban az alapként más kémiai elemet felhasználó életforma léte az univerzumban (földönkívüli élet), viszont a szén univerzális jellegét hangsúlyozó elméletet carbon chauvinism-ként („szén-sovinizmus”) említik. A szén tárgyhoz kapcsolódó különlegességét olyan tulajdonságai adják, mint a viszonylagos gyakoriság, a kis atomméret, illetve legfőképpen az a jellegzetessége, hogy négy vegyértékelektronjának köszönhetően rendkívül változatos módon képes – önmagával, valamint számos más kémiai elemmel és vegyülettel – kémiai reakcióba lépni, stabil vegyületeket alkotni. A szénhez való kémiai hasonlóság miatt a szilícium alapú élethez fűznek nagy reményeket.
Egyéb meghatározások Néhány elmélet olyan rendszernek tekinti az élőlényt, mely önszervező: a saját anyagainak átalakításai úgy vannak szervezve az anyagcsere reakcióhálózatában, hogy képes legyen a felvett tápanyagokból állandóan gyártani a saját felépítő vegyületeit, és azoknak a segítségével tartja fenn a homeosztázisát. Az élő rendszer továbbá potenciálisan képes magához szervezettségben hasonló homeosztatikus lényt létrehozni, azaz potenciálisan képes önmagát reprodukálni (de ez nem abszolút kritériuma az életnek). Bár az élő szervezetek is disszipatív (hőenergia-szétszóró) rendszerek, azonban nem tévesztendők össze a csak disszipatív rendszerekkel, l. tűz. A következő variációk jelentek meg:
Francisco Varela és Humberto Maturana meghatározása szerint (melyet Lynn Margulis is használt) az élőlény egy önálló, önreprodukáló, vízalapú, lipid-fehérje burokkal rendelkező, szén anyagcserés, nukleinsavval replikáló fehérje kiolvasó rendszer, amely minden felvett tápanyagból saját magát építi (autopoietikus). A belső negatív visszacsatolásokat egy magasabbrendű pozitívvá átalakító rendszer tekinthető élőlénynek. Tom Kinch: Az élet egy magasan organizált rendszer, mely replikátorok populációjából áll, melyek képesek mutálódni; ezen replikátorok körül egy-egy homeosztatikus rendszer épült, aktívan segítve a szaporodást, vagy éppen megvédve a replikátorokat. Ez a meghatározás az élet és az evolúció egységeit összekeveri. Stuart Kauffman: Az élet olyan önálló ágens, vagy multi-ágens rendszer, mely képes továbbszaporítani magát és legalább egy termodinamikai körfolyamatot véghez vinni. Robert Pirsig: Az élet egy olyan rendszer, mely próbálja maximalizálni jövőbeli lehetőségeit, azaz olyan döntéseket hozni, melyek a jövőbeli lehetőségeinek tárházát a lehető legszélesebbre változtatják. Az élet egy rendszer, mely az energia áramlásával az entrópiát negentrópiává változtatja. Ez a megfogalmazás önmagában kevés, mert számos élettelen nyílt rendszer is képes erre. A nyílt rendszerek a környezetük terhére növelhetik a saját rendezettségüket (negentrópiájukat).