媒体报道 -- 正文

宇宙是善变而不羁的

看了一本名为《生命与非生命之间》的科普书,封面上印有日文版累计销售超过80万本的字样,书还获得过奖。作者是专攻分子生物学的日本学者福冈伸一,以自己在洛克非勒和哈佛大学的工作经历做主线,梳理二十世纪以来生物学界对于生命现象认识的一本科普读物。最让我注意的是,书中作者讲了一个失败的基因编辑实验的故事。

他要实验一种基因敲除小鼠(Knockout Mice),就是使用复杂的方法使小鼠体内的某一个基因不表达,从而使小鼠呈现这个基因缺失的状态,用于研究这个基因的功能。要特别说明的是,如果某个基因功能特别重要,这个基因缺失可能具有胚胎致死性,那就无法得到这种基因敲除的小鼠了,所以这是一种条件性基因敲除技术,这一技术可以实现在特定的时间、特定的细胞或组织内使某个基因沉默。

他把一个胰岛素合成相关的重要基因GP2,做干细胞基因敲除,再做干细胞移植进入胚,嵌合体(卡米拉)杂交产生纯合体,终于培养出了GP2敲除小鼠。DNA序列证明敲除成功,这种小鼠每一个细胞都无法合成GP2。换句话说,小鼠的体内没有一个GP2分子,按理说,它的胰脏细胞膜肯定会出现极为严重的异常。然而,GP2敲除小鼠看上去和普通的小鼠没什么区别!大量喂食、不喂食、不喂水,在各种条件下都和对照小鼠没什么区别,无论是行为、代谢水平还是化学指标都大同小异,也没有特别短命,直到生命的最后阶段也没有表现出特殊的神经症状。明明敲除了GP2蛋白质,本以为,小鼠可能无法顺利分泌消化酶,营养失调,甚至因胰岛素分泌异常患上糖尿病,可体内没有GP2蛋白质的转基因小鼠,一切正常!!!后来,这支团队又试着将不完整的朊蛋白基因敲入小鼠体内,刚刚出生的时候,它们好像还很正常,可是没过多久,它们就开始不对劲了,步伐混乱,瑟瑟发抖,这些症状统称为共济失调,是控制运动的大脑出现异常所致,不久,基因敲入小鼠就衰弱而死。(补充一下:更典型的转基因小鼠(Transgenic Mice),是使用分子生物学方法使小鼠表达了一种小鼠本来没有的基因,这个基因是人为敲入的,可能是人的,大鼠的或者其他物种的。我们这个星球上第一只转基因小鼠就表达了大鼠的生长素(growth hormone)基因,于是那只小鼠长到了大鼠的体型。)

被完全敲除了ES细胞里的GP2基因,小白鼠仍然能正常成长,而且和正常的小白鼠没有任何区别。但是,如果只是被敲除一部分ES细胞的GP2基因,小白鼠的生长则受到很大的影响,它最终衰弱而死。如果生命真的和机器一样,应该是完全敲除某些基因才会导致生命体受到威胁,而不是个别零部件坏掉就足以导致整个机器受损。这说明,把生命比做成可以随时更换零部件的机器是十分不妥当的。福冈伸一意识到,生命的本质也许就隐藏在这种神奇的现象之中。

他提及到第一个将做过标记的示踪同位素用于生物实验的科学家舍恩海默。舍恩海默认为,生命就是代谢的持续性变化,这种变化正是生命的本质。无论组成生命的分子是什么,都无法跳出流动的原则。福冈伸一用生命是动态平衡的流体这一理论,解释上述的基因小鼠现象。即便基因敲除技术能完全去除某种“零件”或某个部位,生命体也能用某种方法填补这一空缺,用“后备零件”顶上,让生命体正常运行。因为生命的动态平衡系统具有非常强的容错性,面对欠缺或不足,会想方设法弥补影响、优化系统。换句话说,“生命体=用无数零部件组装而成的模型”,这种推测不足以解释生命体的重要特性。这一特性背后,其实隐藏着另一套神奇的动态机制。生命的动态平衡系统具有灵活的适应能力和惊人的修复能力,能够对缺失作出各种应对与适应的连锁反应。

福冈伸一认为,名为生命的动态平衡系统始终保持着微妙的平衡,同时沿着时间轴,朝一个固定的方向不断折叠。生命无法倒退,每个瞬间都是完成态。胡乱介入,会对动态平衡系统造成难以修复的损伤。即便平衡系统看似没有太大的变化,那也是因为动态系统太灵活,太柔软,能暂时抚平介入带来的冲击。生命与环境的相互作用,是只能折叠却不能拆开的折纸,而介入会将只此一回的运动引向计划之外的岔路。在这本书的结尾部分,福冈伸一说,我们进行的种种研究与实验,其实只证明了一件事——人类不可能像操纵机器那样操纵生命。我们只能拜倒在自然的洪流面前,忠实记录生命的方方面面,别无他法。

《生命与非生命之间》是一部篇幅不长,但深入浅出、文笔流畅的科普作品。福冈伸一在这本书中,从生命的自我复制特性,到提出动态平衡系统,再到指出生命是不可逆的时间洪流,基于基因编辑实验的追踪观察,展开了他对生命的整合功能、对基因的代偿功能,所进行的严肃思考与深刻认识。我认同于他所说的生命是沿着时间轴的不断折叠,为什么世界上没有两棵完全一样的树?因为每个分杈都是选择的结果。一旦分杈,就没有第二次机会了,更没有回头路可走。每一个生物在时间中的演变都是独一无二的,只此一回。包括基因编辑所带来的种种现象,也都是与时间有关的函数。时间的流动中带来了生命现象千姿百态的不确定性。由于生命现象本身的复杂性,以及生命流变中时间的高度敏感性,很多基因敲除或敲入的实验结果,不一定能够再现或重复,有一定的不确定性,在这一点上去理解基因编辑婴儿,我们就可知道,那是多么的莽撞甚至野蛮的行为。

生命现象并不是简单的一组原子在做着重复的复制,而是具备更复杂的和环境的交互方式,它遵循的是不可逆的时间历程。所有生命现象的实现都是一个时间上的动态过程。如果恰好在一个“合适”的时间影响了功能的进行,生命体会用其他的实现方式来替代这种功能的缺陷;而如果这个破坏发生在特定的时间上,那么这个过程中产生的错误往往就很难被生命体自身的纠正。生命过程中的各种现象都是相互关联的过程,每时每刻,其中的原子、分子,都在找寻着一种精妙的动态平衡,正是这一个个不断在变化的平衡点,让生命体拥有了多姿多彩的形态、行为,拥有了作为生命的一切。福冈伸一把生命比喻为折纸,有一个既定的方向,即使出现了偏离与失衡,也不能拆开,而只能沿着这个路线继续折叠下去。如果一张折纸没有沿着既定对折,而是稍微错开一点,偏离了方向,必然导致折线的部位摇摇晃晃、松松垮垮,最终造成无法挽救的损失。

无法停止时间的流动,这是一种不间歇的流动,是过去的连续进展。过去总是紧紧咬住未来,始终处在无穷无尽的演化之中。在这种图景里,生命的各种动态过程就像一个自我运动的机器,将其中的各种分子调动起来各司其职地运动着。那么,究竟是“谁”,启动了这个过程呢?连达尔文都要在进化论里为造物主留一个位置,又有哪一位科学家可以未经慎思和检验,把自己狂妄地置于“第一推动力”的位置?

我只知道——

宇宙有趋于复杂的倾向

宇宙是个紧密联结的网络

宇宙以达到对称为目的

宇宙有自己的节奏

宇宙倾向于自成一体的组织系统

宇宙依靠反馈和回应维持

因此,宇宙是善变而不羁的

宇宙是善变而不羁的

posted @ 22-05-06 01:53  作者:admin  阅读量:

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