菲利普·鮑爾/文

2000年6月26日，時(shí)任美國總統(tǒng)的比爾·克林頓宣布，科學(xué)家繪制了第一幅人類基因組序列草圖。也就是說，他們推導(dǎo)出了構(gòu)成人類DNA（脫氧核糖核酸）的基本化學(xué)構(gòu)件（約30億個(gè)堿基對）是按照何種順序串聯(lián)在一起的。克林頓說：“此時(shí)此刻，我們正在學(xué)習(xí)上帝創(chuàng)造生命的語言?！?/p>

他錯(cuò)了，但錯(cuò)的地方不（只）是你想的那樣。

當(dāng)然，大家對政客說錯(cuò)話（包括但不限于科學(xué)領(lǐng)域的情況）都司空見慣了。不過，當(dāng)時(shí)在場的兩名科學(xué)家也沒有立刻糾正克林頓。相反，其中一人—彼時(shí)的美國國家衛(wèi)生研究院院長、曾任美國前總統(tǒng)喬·拜登的科學(xué)顧問的弗朗西斯·科林斯—表達(dá)了同樣的觀點(diǎn)，為人類掌握了閱讀“自身說明書”的新能力而歡欣鼓舞，畢竟，“此前掌握這項(xiàng)能力的只有上帝”。

許多科學(xué)家都會(huì)因?yàn)檫@些言論宗教色彩濃重而感到憤怒，但實(shí)際上，這還不是問題所在。（除非你是無神論者，或是神學(xué)家。）時(shí)至今日，提到人類基因組，“生命的語言”和“人類的說明書”這兩個(gè)比喻仍是最常出現(xiàn)的。完成（幾乎）全面分析人類基因組任務(wù)的，一是人類基因組計(jì)劃（HGP）這個(gè)國際項(xiàng)目，二是生物技術(shù)企業(yè)家克雷格·文特爾私人資助的并行計(jì)劃。文特爾也出席了克林頓宣布這項(xiàng)成就的儀式，他曾公開聲明自己是個(gè)無神論者。

20多年過去了，事實(shí)表明，人類基因組計(jì)劃聯(lián)盟提供的信息，以及后續(xù)對數(shù)萬個(gè)人類個(gè)體基因組的測序結(jié)果，正是生物醫(yī)學(xué)研究的重要資源。當(dāng)然，這就是人類基因組計(jì)劃一直以來的愿景和重要任務(wù)。這些信息不僅讓我們距了解生命本身這個(gè)目標(biāo)稍近了一點(diǎn)兒，更是在某些方面向我們證明：人類與真正實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)之間的距離比我們預(yù)想的遠(yuǎn)得多。因?yàn)椋幢阏娴拇嬖谀撤N類似生命語言的東西，我們也不可能在基因組中找到——基因組與人類制作的任何說明書都不一樣。

然而，這類帶有誤導(dǎo)性的基因組比喻一如既往地流行。其中，“藍(lán)圖”的比喻是流傳最廣的，其背后的含義是：這30億個(gè)字符串構(gòu)成的“密碼”中蘊(yùn)含著構(gòu)筑人體的方案，我們只要知道如何破譯密碼就好了。

實(shí)際上，“密碼”這個(gè)概念本身就暗示基因組類似計(jì)算機(jī)程序，是生命運(yùn)行的某種神秘算法。我們甚至賦予“生命之書”這個(gè)比喻更為具體的物理含義：基因組由總共109本不同的書構(gòu)成，分為23卷（每一卷代表一對人類染色體），每一頁上都密密麻麻地寫著由4個(gè)字母（A，T，C，G）按各種順序組成的文字，這4個(gè)字母就是構(gòu)成DNA的基本組分。我很樂意讓讀者自行判斷哪本書——你正在讀的這本或圖中的那本——更清楚地描繪了生命的運(yùn)作機(jī)制。我這本書的目標(biāo)就是詮釋為什么上述比喻都不恰當(dāng)，為什么它們需要更新，以及為什么只有拋棄這些不恰當(dāng)比喻，才能理解生命的運(yùn)作機(jī)制。另外，本書也會(huì)嘗試用更合適的比喻代替現(xiàn)有的誤導(dǎo)性比喻。實(shí)際上，關(guān)于基因組本身的比喻從來就沒有少過，比如樂譜或劇本。在諸多比喻中，有一些比我們最常見到的“密碼”和“生命之書”更為貼切，但沒有一個(gè)是完美的。關(guān)鍵在于，為了解釋生命的運(yùn)作機(jī)制而探究基因組，很像是為了理解文學(xué)作品而查閱字典——當(dāng)然，這個(gè)比喻也不完美。

當(dāng)生物學(xué)家被問到為什么基因組（既有我們?nèi)祟惖?，也有許多其他物種的）解碼工作沒有為我們認(rèn)識(shí)所謂的生命過程提供多少真知灼見時(shí)，他們通常會(huì)表示，事實(shí)證明，解碼基因組比預(yù)想的復(fù)雜得多。荷蘭生物學(xué)家貝·維林加整個(gè)職業(yè)生涯都在研究基因如何影響生命與健康。 2018年，他在退休時(shí)說：“（完成人類基因組計(jì)劃后）我們覺得搞定了一切。當(dāng)然，現(xiàn)實(shí)證明并非如此。實(shí)際上，不確定的問題反而更多了。”

維林加還相當(dāng)尖銳地補(bǔ)充說：“說實(shí)話，我之前真的認(rèn)為細(xì)胞和分子之間的關(guān)系應(yīng)該會(huì)簡單一些（就像基因及其編碼的分子之間那樣）?！睂?shí)際上，我們都是這么認(rèn)為的。人類基因組計(jì)劃很大程度上也是基于這種想法啟動(dòng)的。諷刺的是，這個(gè)項(xiàng)目本身反而成了一個(gè)證明我們應(yīng)該放棄這種幻想的絕好證據(jù)。

然而，放棄這種幻想并不一定就是投降—在令人困惑無比的諸多問題面前，維林加似乎屈從了。相反，人類基因組計(jì)劃的發(fā)現(xiàn)恰恰像是一封邀請函，上面寫著：“這個(gè)問題當(dāng)然不簡單！我們怎么能想象生命本身究竟是什么樣子呢？但是，我們在基因組中發(fā)現(xiàn)的是何等輝煌、巧妙且有用的創(chuàng)造力啊！”

不過，拋棄“說明書”這樣的比喻確實(shí)很難?；蚪M的“說明書”比喻之所以經(jīng)久不衰，恰恰是因?yàn)橛嘘P(guān)DNA和其他分子生產(chǎn)并維系細(xì)胞與器官的真實(shí)故事一點(diǎn)兒也不簡單。這個(gè)比喻提供了某種程度上的安慰，它暗示這個(gè)故事雖然不簡單，但有跡可循。即便這很可能并非真實(shí)情況，似乎也比喃喃自語“實(shí)際情況比這更復(fù)雜”更能為大家所接受。另外，一旦你放棄“生命的秘密”藏于基因組中（我們只要知道如何破譯就好）的想法，生物學(xué)可能就更讓人找不到頭緒了。正如我將在本書中介紹的那樣，研究人員經(jīng)常講述的關(guān)于生物細(xì)胞如何工作的簡潔故事幾乎都不完備、都有缺陷，甚至完全錯(cuò)誤。

盡管如此，我仍舊相信我們可以做得更好。我會(huì)在本書中介紹，過去幾十年里的分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究通過何種方式描繪了一幅比冷冰冰的過時(shí)機(jī)械比喻豐富得多、震撼得多的畫面。誠然，這幅畫面有時(shí)顯得非常怪異且復(fù)雜，但它終究卸下了基因組背負(fù)的控制全部生物過程的重?fù)?dān)，轉(zhuǎn)而求助于自組織的原理和過程。也正是因?yàn)檫@類原理和過程不需要嚴(yán)格的遺傳指導(dǎo)，所以可以避免由此產(chǎn)生的脆弱性。我必須強(qiáng)調(diào)，這種新觀點(diǎn)與新達(dá)爾文主義理論—進(jìn)化塑造了人類及其他所有生物，而進(jìn)化的基礎(chǔ)則是親代與子代之間的遺傳信息傳遞—完全沒有沖突。然而，在這種新觀點(diǎn)中，基因并不是專制的自私獨(dú)裁者?；驈膩矶疾痪邆淙魏握嬲哪軇?dòng)性，因?yàn)閮H憑基因自身做不了任何事，而且基因沒有決策能力?；蚴瞧腿?，而非主人。

從基礎(chǔ)層面上說，這種不完備且實(shí)際上剛剛起步的新生物學(xué)觀點(diǎn)取決于某種信任。你可以這么說：基因應(yīng)當(dāng)相信，有些過程超出了它們直接掌控的能力范疇，而恰恰是這類過程讓生命得以成長、繁榮并進(jìn)化。（生物學(xué)家也需要培養(yǎng)這種信任。）當(dāng)情況變得復(fù)雜、任務(wù)變得困難時(shí)，這種運(yùn)作機(jī)制已經(jīng)在生物學(xué)領(lǐng)域多次出現(xiàn)。當(dāng)生命第一次出現(xiàn)多細(xì)胞形式時(shí)，當(dāng)它們能夠借助視覺、嗅覺等感覺模態(tài)適應(yīng)并利用周遭環(huán)境的全部有利條件時(shí)，當(dāng)它們對環(huán)境的敏感與接受成為真正的認(rèn)知時(shí)，生命就逐漸放棄了一種讓機(jī)體一一回應(yīng)每次外部刺激的策略，轉(zhuǎn)而提供基本要件，支撐起一種可以設(shè)計(jì)并即時(shí)解決各種生物問題的系統(tǒng)—這樣的系統(tǒng)彼時(shí)才剛剛出現(xiàn)，卻體現(xiàn)出了相當(dāng)強(qiáng)的全面性、適應(yīng)性和可靠性。

長期以來，主流觀點(diǎn)始終認(rèn)為必須把生命系統(tǒng)視作機(jī)器，而新圖景打破了這種思維定式。從來沒有任何一款人類制造的機(jī)器能像細(xì)胞那樣運(yùn)作。生命終究是由沒有知覺的分子（而且這些分子實(shí)際上是無生命的）構(gòu)成的，否認(rèn)機(jī)械論生命觀并不是否認(rèn)這一點(diǎn)。我們也并不是要轉(zhuǎn)向活力論，即認(rèn)為某種神秘的基本力量（活力）決定了生物體與非生物體的區(qū)別。拋棄機(jī)械論生命觀，可以讓我們看到生命世界與非生命世界的真正差異。這種差異就像宇宙的形成一樣根本且奇妙，但比后者更適合科學(xué)研究，因而很可能更容易處理。

我們尤其不能把生命等同于計(jì)算機(jī)這種特殊的機(jī)器。誠然，生命會(huì)執(zhí)行某種計(jì)算，也確實(shí)可以用信息論（這個(gè)理論的提出是為了描述現(xiàn)代信息技術(shù)）相當(dāng)好地理解生物學(xué)的關(guān)鍵特征。此外，將生命比作機(jī)器，有時(shí)是一種思考生命過程中各個(gè)部分具體運(yùn)作方式的有效途徑，我偶爾也會(huì)做這樣的類比。稱我們的細(xì)胞擁有類似泵、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳感器、存儲(chǔ)器和讀出設(shè)備的功能，確實(shí)是一種淺顯易懂的說法。然而，這迥然不同于現(xiàn)代生物學(xué)研究的一種發(fā)展趨勢—通過將生物體與電路、計(jì)算機(jī)或工廠類比，來討論生物體的基本特征。就目前的情況而言，沒有任何計(jì)算機(jī)的運(yùn)作方式與細(xì)胞類似，至于計(jì)算機(jī)未來是否會(huì)向此方向發(fā)展（或者說，仿照細(xì)胞工作模式是否會(huì)成為設(shè)計(jì)和制造計(jì)算機(jī)的一種好方法）則更是遠(yuǎn)沒有定論的事。實(shí)際上，迄今還從未出現(xiàn)任何與生命系統(tǒng)足夠類似的人類技術(shù)制品。生命是一種與任何機(jī)器都不同的實(shí)體，有自己的邏輯，無法用別的事物做類比。

我們也多少熟悉了這種邏輯。我們知道，要應(yīng)對棘手的挑戰(zhàn)，有的時(shí)候最好不要通過還原法尋求某種具體的規(guī)范性答案，而是要讓人們掌握相關(guān)技能，然后相信他們可以找到有效的解決方案—一種可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整并適應(yīng)的方案。我們現(xiàn)在可以看到，通過這種方式組織人體系統(tǒng)，只是在生物層級(jí)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)層面上重現(xiàn)我們體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)了無數(shù)次的生物過程：我們正在利用生命運(yùn)作模式的智慧。

這種新生命觀的核心在于生命概念的轉(zhuǎn)變。在整個(gè)生物學(xué)歷史中，如何定義“生命”始終是一個(gè)懸而未決的問題，并且至今都沒有形成公認(rèn)的答案。不過，描述生命實(shí)體的最佳方式之一就是不借助我們通常認(rèn)為可以定義生命的任何特征或?qū)傩裕热缱晕覐?fù)制、新陳代謝和進(jìn)化。相反，生命實(shí)體本身就是意義的創(chuàng)造者。生物體從環(huán)境（包括自己的身體）中挖掘?qū)λ鼈冇幸饬x的事物，比如水分、營養(yǎng)成分、適宜的溫度。毫不矯情地說，按同樣的邏輯推導(dǎo)，對人類來說，這些有意義的事中還有一件是愛。

把生命類比成機(jī)器之所以會(huì)失效，一大關(guān)鍵在于，細(xì)胞在分子尺度上工作，而分子世界的情況與日常世界大為不同。分子運(yùn)動(dòng)隨機(jī)、不可預(yù)測、充斥著噪聲，在這些混亂的特性面前，生命與其說是在努力維持秩序，不如說是在嘗試充分利用這種特性。生命蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)便是分子層面的噪聲與多樣性，是偶然出現(xiàn)的意外和波動(dòng)。要是分子失去了這種混亂的特性，生命就無法運(yùn)作。

因此，沒有任何特別的地方供我們尋找生命運(yùn)作方式的答案。生命是一種多層級(jí)過程，每個(gè)層級(jí)都有自己的規(guī)則和原理：基因有基因的規(guī)則，蛋白質(zhì)有蛋白質(zhì)的規(guī)則，細(xì)胞、組織及其他身體模塊（比如免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)）也各有規(guī)則。對生命來說，這些規(guī)則都不可或缺，而且沒有優(yōu)先級(jí)、重要性之分。就像諾貝爾獎(jiǎng)得主、生物學(xué)家弗朗索瓦·雅各布寫的那樣：“生命可不是一種單一組織，而是一系列像俄羅斯套娃那樣互相嵌套的組織。每一種組織內(nèi)部都隱藏著另一種組織。”

因此，正如法國巴黎高等師范學(xué)院生物學(xué)教授米歇爾·莫朗熱所說：“生物功能是在跨越全部生命尺度（從分子到整個(gè)生物，甚至要囊括所有生物群落）的各種復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的。只有在這種層級(jí)結(jié)構(gòu)中才能找到復(fù)雜生物功能的起源與解釋，而不是在簡單分子組分這種基因表達(dá)的直接產(chǎn)物中尋找?！鄙鷣砭团c“眾多”二字聯(lián)系在一起。

這種模式竟然真的有效，這確實(shí)令人驚詫。如果你和比爾·克林頓一樣，認(rèn)為創(chuàng)造生命的榮耀屬于上帝，那么我希望你能體會(huì)到一點(diǎn)：上帝應(yīng)該比人類基因組計(jì)劃所體現(xiàn)的聰明得多，創(chuàng)造力也強(qiáng)得多。如果你覺得不必將生命同上帝聯(lián)系在一起，那么我建議你細(xì)細(xì)品味生命的精巧與神奇。

（作者為科學(xué)作家；本文為《生命傳》一書序言）

責(zé)任編輯：劉錦平 主編：程凱