菲利普·鮑爾/文

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

他錯了，但錯的地方不（只）是你想的那樣。

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

許多科學家都會因為這些言論宗教色彩濃重而感到憤怒，但實際上，這還不是問題所在。（除非你是無神論者，或是神學家。）時至今日，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，一是人類基因組計劃（HGP）這個國際項目，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劃。文特爾也出席了克林頓宣布這項成就的儀式，他曾公開聲明自己是個無神論者。

20多年過去了，事實表明，人類基因組計劃聯(lián)盟提供的信息，以及后續(xù)對數(shù)萬個人類個體基因組的測序結(jié)果，正是生物醫(yī)學研究的重要資源。當然，這就是人類基因組計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目標稍近了一點兒，更是在某些方面向我們證明：人類與真正實現(xiàn)這個目標之間的距離比我們預(yù)想的遠得多。因為，即便真的存在某種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，這類帶有誤導性的基因組比喻一如既往地流行。其中，“藍圖”的比喻是流傳最廣的，其背后的含義是：這30億個字符串構(gòu)成的“密碼”中蘊含著構(gòu)筑人體的方案，我們只要知道如何破譯密碼就好了。

實際上，“密碼”這個概念本身就暗示基因組類似計算機程序，是生命運行的某種神秘算法。我們甚至賦予“生命之書”這個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個字母（A，T，C，G）按各種順序組成的文字，這4個字母就是構(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作機制。我這本書的目標就是詮釋為什么上述比喻都不恰當，為什么它們需要更新，以及為什么只有拋棄這些不恰當比喻，才能理解生命的運作機制。另外，本書也會嘗試用更合適的比喻代替現(xiàn)有的誤導性比喻。實際上，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，但沒有一個是完美的。關(guān)鍵在于，為了解釋生命的運作機制而探究基因組，很像是為了理解文學作品而查閱字典——當然，這個比喻也不完美。

當生物學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識所謂的生命過程提供多少真知灼見時，他們通常會表示，事實證明，解碼基因組比預(yù)想的復雜得多。荷蘭生物學家貝·維林加整個職業(yè)生涯都在研究基因如何影響生命與健康。 2018年，他在退休時說：“（完成人類基因組計劃后）我們覺得搞定了一切。當然，現(xiàn)實證明并非如此。實際上，不確定的問題反而更多了?！?/p>

維林加還相當尖銳地補充說：“說實話，我之前真的認為細胞和分子之間的關(guān)系應(yīng)該會簡單一些（就像基因及其編碼的分子之間那樣）。”實際上，我們都是這么認為的。人類基因組計劃很大程度上也是基于這種想法啟動的。諷刺的是，這個項目本身反而成了一個證明我們應(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，人類基因組計劃的發(fā)現(xiàn)恰恰像是一封邀請函，上面寫著：“這個問題當然不簡單！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??！”

不過，拋棄“說明書”這樣的比喻確實很難?；蚪M的“說明書”比喻之所以經(jīng)久不衰，恰恰是因為有關(guān)DNA和其他分子生產(chǎn)并維系細胞與器官的真實故事一點兒也不簡單。這個比喻提供了某種程度上的安慰，它暗示這個故事雖然不簡單，但有跡可循。即便這很可能并非真實情況，似乎也比喃喃自語“實際情況比這更復雜”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，甚至完全錯誤。

盡管如此，我仍舊相信我們可以做得更好。我會在本書中介紹，過去幾十年里的分子生物學和細胞生物學研究通過何種方式描繪了一幅比冷冰冰的過時機械比喻豐富得多、震撼得多的畫面。誠然，這幅畫面有時顯得非常怪異且復雜，但它終究卸下了基因組背負的控制全部生物過程的重擔，轉(zhuǎn)而求助于自組織的原理和過程。也正是因為這類原理和過程不需要嚴格的遺傳指導，所以可以避免由此產(chǎn)生的脆弱性。我必須強調(diào)，這種新觀點與新達爾文主義理論—進化塑造了人類及其他所有生物，而進化的基礎(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，在這種新觀點中，基因并不是專制的自私獨裁者。基因從來都不具備任何真正的能動性，因為僅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，這種不完備且實際上剛剛起步的新生物學觀點取決于某種信任。你可以這么說：基因應(yīng)當相信，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、繁榮并進化。（生物學家也需要培養(yǎng)這種信任。）當情況變得復雜、任務(wù)變得困難時，這種運作機制已經(jīng)在生物學領(lǐng)域多次出現(xiàn)。當生命第一次出現(xiàn)多細胞形式時，當它們能夠借助視覺、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，當它們對環(huán)境的敏感與接受成為真正的認知時，生命就逐漸放棄了一種讓機體一一回應(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)計并即時解決各種生物問題的系統(tǒng)—這樣的系統(tǒng)彼時才剛剛出現(xiàn)，卻體現(xiàn)出了相當強的全面性、適應(yīng)性和可靠性。

長期以來，主流觀點始終認為必須把生命系統(tǒng)視作機器，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器能像細胞那樣運作。生命終究是由沒有知覺的分子（而且這些分子實際上是無生命的）構(gòu)成的，否認機械論生命觀并不是否認這一點。我們也并不是要轉(zhuǎn)向活力論，即認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算機這種特殊的機器。誠然，生命會執(zhí)行某種計算，也確實可以用信息論（這個理論的提出是為了描述現(xiàn)代信息技術(shù)）相當好地理解生物學的關(guān)鍵特征。此外，將生命比作機器，有時是一種思考生命過程中各個部分具體運作方式的有效途徑，我偶爾也會做這樣的類比。稱我們的細胞擁有類似泵、發(fā)動機、傳感器、存儲器和讀出設(shè)備的功能，確實是一種淺顯易懂的說法。然而，這迥然不同于現(xiàn)代生物學研究的一種發(fā)展趨勢—通過將生物體與電路、計算機或工廠類比，來討論生物體的基本特征。就目前的情況而言，沒有任何計算機的運作方式與細胞類似，至于計算機未來是否會向此方向發(fā)展（或者說，仿照細胞工作模式是否會成為設(shè)計和制造計算機的一種好方法）則更是遠沒有定論的事。實際上，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器都不同的實體，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)，只是在生物層級結(jié)構(gòu)的另一個層面上重現(xiàn)我們體內(nèi)運轉(zhuǎn)了無數(shù)次的生物過程：我們正在利用生命運作模式的智慧。

這種新生命觀的核心在于生命概念的轉(zhuǎn)變。在整個生物學歷史中，如何定義“生命”始終是一個懸而未決的問題，并且至今都沒有形成公認的答案。不過，描述生命實體的最佳方式之一就是不借助我們通常認為可以定義生命的任何特征或?qū)傩裕热缱晕覐椭?、新陳代謝和進化。相反，生命實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，對人類來說，這些有意義的事中還有一件是愛。

把生命類比成機器之所以會失效，一大關(guān)鍵在于，細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。分子運動隨機、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。要是分子失去了這種混亂的特性，生命就無法運作。

因此，沒有任何特別的地方供我們尋找生命運作方式的答案。生命是一種多層級過程，每個層級都有自己的規(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、重要性之分。就像諾貝爾獎得主、生物學家弗朗索瓦·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?！?/p>

因此，正如法國巴黎高等師范學院生物學教授米歇爾·莫朗熱所說：“生物功能是在跨越全部生命尺度（從分子到整個生物，甚至要囊括所有生物群落）的各種復雜組織結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的。只有在這種層級結(jié)構(gòu)中才能找到復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，這確實令人驚詫。如果你和比爾·克林頓一樣，認為創(chuàng)造生命的榮耀屬于上帝，那么我希望你能體會到一點：上帝應(yīng)該比人類基因組計劃所體現(xiàn)的聰明得多，創(chuàng)造力也強得多。如果你覺得不必將生命同上帝聯(lián)系在一起，那么我建議你細細品味生命的精巧與神奇。

（作者為科學作家；本文為《生命傳》一書序言）

責任編輯：劉錦平 主編：程凱