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生命是什么

2023-01-14

华声 2022年12期
关键词:量子基因组物理

本书将人人都关心的基因科学知识娓娓道来,新冠病毒、基因编辑、免疫疗法、表观遗体、备份生命,梦想照进现实,打通阻隔科学与大众之间那道厚厚的墙。

生命是什么?在20 世纪前半叶,最热衷于解答这个问题的是物理学家,“养猫大神”薛定谔就是个中翘楚,他写了一本《生命是什么》,尝试从物理角度解答这个问题。这本书出版至今流行了70年,堪称经典。虽然书中种种只是薛定谔的大胆猜想,却也因此启发了不少杰出的物理学家因为寻找“生命力学”而最终投入遗传学研究。生命科学研究在分子层面开始突破,相当程度得益于此书。

作为一名投身生命科学领域20 多年的理科生,我对这个问题的理解是——生命的本质是化学,化学的本质是物理,物理的本质用数学来描述。化学统一在元素上,经典物理统一在原子上,量子物理统一在量子上,而生命统一在DNA(脱氧核糖核酸)上。在我看来,生命正是由一群元素按照经典物理和量子物理的方式组合起来的一个巨大且复杂的系统。

英国科学作家保罗· 戴维斯在《生命与新物理学》一书中,把生命和量子物理的结合提升到新的水平,隐隐揭开了分子生命(DNA以上水平,原子基础)+ 量子物理(脑科学,量子基础)+ 信息论[生命以信息为通用货币,以bit(字节)为基础] 融合的序幕。从麦克斯韦妖到薛定谔的猫,从哥德尔不完备定理到香农定理……生命的起源与本质、自由意识是否存在的答案似乎呼之欲出。

地球存在了46 亿年,已知生命的历史已有34 亿年,我们是谁,因何诞生,去往何处,学界有着不同的认识。

自诩处于食物链顶端的人类,放在地球亿万年尺度的背景来看,也只存在了短短的一瞬。莎士比亚的“人啊,你是宇宙的精华,万物的灵长”这句话在文学作品中无可厚非,但在生物圈中实在是自大之言,如果曾经的地球霸主们有灵性,听到了免不了对人类一顿鄙视加暴揍。即使是现在,人类在称王的道路上依然走得艰难。在我看来,地球之王是微生物,多细胞生物之王是昆虫,论生存实力,人类从来都是被碾轧的一方。

达尔文显然更客观,他说“人类的特征是两足直立行走、大的脑容量和高的智力”,侥幸站上食物链顶端,也只是演化的偶然。在今天看来,这个定义并不完善,我们或许应该说,人是具有23 对染色体,基因组为30 亿对碱基,基因总量约为22 000 个,以及携带了10倍于人体细胞数量的微生物的有机体。

虽然相较于过去,我们对“我”的理解,已经有了长足的进步,可这依然不一定是生命的真相。演化还在继续,“造物主”也可能随时喊停,而探索未知,正是科学的意义,也是人的独特性所在。

让电动车普及,火箭回收,并意欲移民火星的商业奇才马斯克,曾将自己独特的思维方式归结为第一性原理。这个概念最初源自哲学,就是透过表象看本质的思维方式。每个学科都有第一性原理,演化的思想,即遗传与变异是生命的本能,也是生命的第一性原理,是生命科学为我们提供的一种新的思维方式。

当你苦恼在人生选择方面,隔代如隔山的交流鸿沟时,演化历程会告诉你,这正是地球生命前进的动力——与祖先做出不一样选择的狼变成了忠诚的狗,两栖动物的出现也是因为有鱼选择离开水域,人之所以能够制造并使用工具,或是因为某些特立独行的祖先,选择了从树上下来解放了双手(前爪)……

当你自视甚高忘乎所以时,自然历史会告诉你,人虽然自诩万物之灵,也只是被无序的演化之手推上王座的生物之一,并不代表我们有权利凌驾于万物之上,或是对自然索取无度。用客人而非主人的心态看待自己与外界的关系,就能在生活中保持谦卑。

当你陷入生老病死的恐慌时,翻翻地球生命历史,正视生命的衰亡与正视生命的诞生一样,是再自然不过的事情。人类在疾病方面虽然存在认知局限,但在对抗疾病方面一直有突破与创新。比如现在我们知道,癌症是一种基因病,开始探索用免疫系统对抗肿瘤,从分子层面对肿瘤进行预防、早筛、诊断、治疗、预后监测,终有将癌症变为慢性病的一天。

自十几年前,人类基因组被破译以来,我们从分子层面了解了生命的组成,科技的发展又让个人基因组测序的时间和成本从13年、38亿美元到如今的2天、3800元人民币,我们甚至能用2019年的智能手机在不到一天的时间里分析15G的个人基因组序列,“人人基因组时代”日趋接近。这是人类攻克疾病战役中的集结号,也是科技引领下值得期待的未来。

如果说人与其他生命有什么本质的不同,那就是人类善于发现和利用身边事物。人类的历史时代被分为石器时代、红铜时代、青铜时代、铁器时代、蒸汽时代、电气时代、原子时代、信息时代……对应的是人类研究和创造新事物的不同阶段。人们不断掌握新技术,并凭借它来改变生活的世界。

作为21世纪三大科学计划之一的人类基因组计划,开启了生命时代的序幕,人们凭借前所未有的新工具,从微观角度探索自身,也为人类健康带来了新希望。

遗憾的是,信息世界里精华与糟粕齐飞的现状,为容易受信息影响的公众带来困扰。近到致癌食物,远到基因编辑,大多数人都一知半解,在信息的海洋里焦虑犹疑,对科技进步带来的新变化颇为抵触,但除了“不好”,也说不出什么道道来。可为了反对而反对,轻易将并不了解的事物拒之门外,既于己无益,又造成社会恐慌,实在是耽误科技发展。

事实上,技术本身的属性是中性的,一味为了避免负面效应就堵上所有进步的可能,是极不明智的。科技不断往前推进这一点并不以人的意志为转移,而科技究竟是天使还是恶魔,取决于我们如何使用它。

我对科技的未来持乐观态度,因为我相信人性中自有善良天使。百万年前,古人类聚集在一起,用口口相传的故事传递智慧,进而由智生慈,不断格物致知。人类开始交流、互助、创造、求知、向善,物质丰足之后,即寻精神寄托,不断思索人之为人的特殊意义。

科学发展到现今,科学家们在生命伦理方面已经有了公认的约束规则,绝大多数科学家都会守住伦理的红线,不触及科研的禁区。试管婴儿技术诞生四十多年,数百万个天使健康出生;多利诞生二十多年,克隆技术也并未带来人们曾经担心发生的后果。对于新技术的出现,我们应该秉持开放的心态,欢迎合理探讨,而不要杞人忧天。虽然真理不辩不明,但思想的碰撞应该在清醒的头脑间发生,了解新兴科学技术,是思辨交流的前提。

我一直说,已知圈越大,未知圈也越大,对于自然与未知,我们应保有敬畏之心。未来是不确定的,也正因此,未来充满无限可能。对未知怀有敬畏之心,守住底线推动技术进步,是迎接未來的应有心态。

《生命密码2:人人都关心的基因科普》

尹烨 著

中信出版社

2020年5月版

定价: 68.00元

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