漫谈生命——揭密人类基因组工程[图文]

获狐子君

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1^# 大中小发表于 2007-1-26 20:28 只看该作者

漫谈生命——揭密人类基因组工程[图文]

科学家米勒　　在现代人的眼中，生命世界和非生命世界之间的区别是显然的，差别之大甚至到了无需言说的程度。不过这只是近现代的看法，在古代人们不仅相信其它的生命或许是神灵化身，而且即便是无生命的物体，比如石头等也同样可能是神灵，或者是神灵的居所。而和神灵处理好关系，是那时候人们的重大事情不可懈怠。这种泛神论的想法很快就被一神论所替代，在主要的宗教典籍和神话传说中，生命世界和非生命世界几乎都没有什么内在联系，人们理所当然的认为这样如此不同的两类事物怎么会有深刻的内在关系呢。　　然而，古希腊哲学家德谟克利特的原子论思辨在近代化学的发展中被重新唤醒，当人们用原子的眼光重新审视生命世界的时候，他们立刻发现生命世界和非生命世界在原子组成上并无区别。这多少让人诧异，面对如此不同的两个世界，我们有恰当的理由期望它们会拥有不同的原子种类，如果世界真的是由原子构成的话，然而生命的复杂性大大的捉弄了一次人们意图轻松理解生命本质的希望。不过，化学家们并不沮丧，因为原子虽然是构成世界的基本材料，不过依照常规经验材料往往需要经过合适的加工，才有用处，事实上原子彼此间结合成被称为分子的物质占据了我们很大一部分世界的物质组成。而化学家的主要工作之一，就是去发现分子和分子或者分子和原子之间，在适宜的条件下转变成何种分子以及如何转变的问题。

米勒实验流程图事实上生命世界中纷繁复杂的分子种类，足以使大家放心，或者说让有机化学家们非常烦恼。因为很快他们就遇到一类被称为蛋白质的分子，其复杂性是前所未有的，仅仅是搞清楚它的原子组成和比例就是“不可能任务”，更不要说搞清楚在蛋白质分子中各个原子之间是如何连接在一起的这个问题了。看来生命的不同不在于拥有无生命世界中没有的原子种类，而是拥有非生命世界中所没有的甚至不可能有的“有机分子”。人们用活力论来解释生命所拥有的复杂分子，在活力的或者干脆说是魔力的指引下生命世界安全运转。然而一个令人不安的消息很快传遍了化学界，年轻的德国化学家武勒在实验室成功的用无机原料合成了尿素，这是人们原来坚信的只能由生命的活力——而且必须是活着的肾脏——才能制造的一种有机分子。既然人们可以在实验室中不依靠什么活力就可以制造出有机分子，那有什么理由怀疑自然界不能够自然的产生有机分子呢。多年以后年轻的米勒按自己对地球初期所拥有的原始大气和条件，进行了一次简单的模拟，虽然人们对其所选择的条件是否符合真实有所异议，但其价值却是自不待言的，谁能相信，仅仅使用一些极其简单的化学分子在高压放电下进行反应，就可以得到构成蛋白质和核酸——生命世界中我们最感兴趣的两大类有机分子——的结构单元呢——氨基酸和核苷酸。

达尔文　有机分子这个名称虽然只是个历史的误会，但没有人知道为什么是这样的分子聚集在一起，表现出生命的特征。也没有人知道为什么是这样的一些分子聚集到一起而不是其他的分子。今天我们已经确切无疑的相信生命从本质上说是化学的，然而对生命和非生命之间微妙区别的洞察，确不是由化学家发现的，这也很让人惊奇。或许化学家们已经被层出不穷的有机分子的庞大阵营看花了眼吧，他们再无余力探索生命的微妙之处。或许在化学家眼中这不属于他们思考的问题。然而毫无疑问，我们对这个问题着迷。　　生命的另一个迷人之处在于，在生命世界中不同生命形式之间的差异有时候非常微妙。按一般的说法我们将生命世界分为几大类不同的形式，比如植物动物微生物等等，然而我们现在知道某些物种并不能确切无疑的将之归到某个种类中，生物学家们彼此之间吵吵嚷嚷，谁也不能说服谁。不过幸好这种情况在起初并不太严重，至少狗还是狗、猫还是猫，不至于惊扰到普通人的生活。人们当然认为动物的形态亘古不变，如果有什么变化的话，也只能是变得更糟。按照柏拉图的本质论哲学，现实是本质的映射，或者说是本质的影子。对于任何一个物种而言，都有一个基本的或者说完美的原型，而每一个具体的生物的形态都是该原型的现实反映，而我们当然都知道现实是不完美的，偏离原型越远畸形程度越大，而这样的生命个体是缺乏活力的。在现实的生活中我们可以找到很多这样的例子来支持这个观点。　　很显然不同的物种背后有其本质不同的原型，这就是我们所说的狗是狗猫是猫的含义。那我们怎样知道某个物种的具体本质呢？现实是本质的投影，虽然每一个个体都是有所偏差的，不过我们有理由认为这种偏差很有可能是随机的，那么按照统计学规则，比如说我们想知道一只成年公猫究竟本质上该有多长，那么我们可以通过测量比如说一百只符合条件的猫通过求平均值或者其它数学处理，来得到这个本质。然而有人对此提出了异议，无论如何生物个体之间的差异是客观存在的并非由测量误差引起，而所谓的平均值只是一个人为的抽象概念。这里存在一个严重的问题，对于生物个体之间的差异应作如何理解。如果差异真的是原型的误差那么这样的差异将没有理由传递下去，每一个新个体的性状只该和原型有关而和双亲没有关系，否则难免会出现后裔越来越漂离原型的情况发生。后裔和祖先之间可能会改变得面目全非，以至于在世代繁衍的过程中，某个物种有可能变化为一个新的物种。不过，那时候的人们并不为这个问题担心，他们认为总体上说来，个体的变化有一个界限，不会无限远离。伴随着本质论哲学观在物理学上的巨大成功，几乎没有人认为这种看法并不适合于复杂的生命世界。而且在日常生活中我们能够接触到的常见物种中，它们之间往往差异巨大。我们理所当然的认为它们彼此之间毫无关系，并且每个物种必然有一个原型，不然同一物种的个体彼此之间为什么如此相似，那时候没有人认识到物种个体之间微妙区别的重大意义和价值。

在这里我想有必要提到一个不太寻常的日子，1858年6月，正在写物种起源初稿的达尔文收到华莱士的一封信，信中附有华莱士的“论变种和原种永远分离的趋势”一文。华莱士在信中说道如果达尔文先生认为这篇文章有价值的话，请他转给莱伊尔先生发表。文章让达尔文非常吃惊，因为他曾经以为关于生命的这个秘密只有他一个人知道，然而年轻的华莱士通过仔细的观察和慎重的思考也同样发现了这个秘密，虽然他的发现比达尔文晚了差不多20年，但是达尔文从来没有正式发表过文章。这使达尔文陷入烦恼之中，因为如果在这时他发表同样观点的文章，难免会被人认为是剽窃了华莱士的观点。这个生物学史上著名故事的结局是，由达尔文的朋友出面将华莱士和达尔文的文章同时在伦敦的林奈学会上宣读。很快达尔文出版了他对生命世界的新观点《物种起源》一书。　　在这本书中，达尔文认为物种并无什么不变的本质，事实上物种这个观念只是我们认识上的一个幻觉，是生命凝固在时间中的一个快照。在遥远的过去我们所熟悉的物种的祖先和我们目前所见到的物种迥然有别，以至于你几乎不可能认出它，而更加让人倾倒的是对如今老死不相往来的各个物种追根溯源的话,那么它们的祖先必然会发生交叉，换句话说现存物种都来自于同一祖先。无论如何这样的结论都让人深感震撼，由此所引发的，对人类文化、道德和伦理的深远影响，已经并且还将继续改变我们看待生命和自己的观点。简单说来，达尔文所发现的生命的秘密是生命如同人类的文化一样是具有历史性的，我们知道任何一个社会的现状都和历史有相当大的关系，了解彼此的历史对促进不同文化的人们的交流具有重要的意义。要深刻理解生命和非生命之间的巨大鸿沟，离开了对生命历史的了解是不可能的。而非生命的物质可以说并不具有如生命这般特殊的历史性，虽然我们当然也可以说在自然条件下非生命世界也在变化之中，比如我们常说的水滴石穿。然而这种变化和生命的变化的一个重要区别在于，前者仅仅是按照物理和化学等因素的作用下变化而已，当然生命世界的变化并不违反任何物理和化学的自然法则。但是在生命的世界中确有成功的变化和不成功的变化的微妙区别，这就是达尔文所说的自然选择。只有成功的变化——通常将之称为适应——才能保存下来，而这决定了生命发展的方向，是生命世界中眩目的多样性和复杂性的源泉。

生命在世代传递中发生着微妙的变化，这些变化使一个物种走上了完全不同的分支，当然并非每一个分支都能够成功的生存下来。然而让达尔文烦恼的是，他并不知道在生命的世代传递中，究竟在传递什么？以及如何传递？生命在世代繁衍的过程中，传递的是什么这个问题，于1869年由瑞士生物化学家米歇尔偶然发现。而几乎在同时代稍早一些的时候，奥地利神父孟德尔利用豌豆作为实验材料发现了如何传递的一些基本规律。然而似乎发现生命秘密的过程注定了要有所艰难一样，所有这些发现的意义和价值都并不为同时代的人所把握。尤其是孟德尔的发现几乎被人们彻底遗忘，直到1900年由三位遗传学家再次发现遗传学基本规律为止，人们才知道了孟德尔的发现以及其重要价值。至于由米歇尔发现的核酸，一直处在人们的关注下。但是确切的说，随着时间的流逝，有些人已经越来越怀疑甚至肯定核酸就是生命世界中亲代向子代传递的携带最重要信息——遗传信息——的载体分子。可是直到1953年，由英国物理学家克里克和美国生物化学家沃森合作提出DNA分子双螺旋结构的时候，人们才逐渐接受了这个观点，以至于产生了我们如今称作分子生物学的一们学科。　　如今我们对生命和非生命的区别已经有了更加深刻的洞见，确实简单说来主要的秘密就在核酸这类分子上。核酸和其它分子最大的不同之处在于，它不仅可以复制自身而且复制并非完美。从同一亲代模板所产生的有着细微差别的子代核酸，在复制自己的能力上有所差异。正是这些差异导致某些核酸分子失去了复制自己的机会，于是它们消失在历史的长河中。而所有成功的子代核酸继续下一轮的复制游戏，无论它们彼此之间多么不同。科学家试图在试管中重演过去究竟发生了什么，实际上我们不需要真的重演细节，只需验证这个机制是否真实有效。目前核酸分子复制自身的表现形式千差万别，足以让人目瞪口呆，然而隐藏在复杂形式的背后依然是当初——生命诞生之初——的游戏规则：成功复制。用这样的观点回顾生命史，显然我们是成功者。一切现存物种都是成功者，这个星球上所有生命形式都是从一个成功走向下一个成功直到今天。　　很难想象生命在如此简单的规则上，竟变化得如此复杂，以至于有了我们这些发现这个规则的生物。生命第一次创造出一个可以理解自己的生物，这真让人惊讶。虽然有人强烈的怀疑甚至抵制这样的想法，他们无法理解思想和分子之间会有关系。然而，神经生物学家们正在试图发现和理解思维的秘密。确实在这个复制游戏中，最耀眼的光芒的就是自由意志的产生，我们将一如即往的运用时间和机遇赋予给我们的理解力去揭开这个星球上最让人震撼的秘密——思维。 [ 本帖最后由获狐子君于 2007-1-26 20:29 编辑 ]

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