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从系统的角度回答生命是什么的问题

混沌巡洋舰  · 公众号  · 科学  · 2017-05-08 07:10

正文

在生物这个日新月异的学科,读老书是一件效率不那么高的事,书中的结论说不定多半已经被新的研究成果推翻了。但也不全是这样的,如果一本书说的不是具体的研究成果,而是指出研究的大方向,点明领域里的问题,那么这样的书就是有了历久弥新的生命力。《The music of life》这本书出版于2004年,作者是英国皇家科学院院士Denis Noble,这本书读起来有趣,但要写相关的读书笔记,却不那么容易。


这本书中有诸多比喻,也有很多基于直觉的思维跳跃,作者将生命的过程比作音乐。从系统,整体和动态的观点去考察自然界最复杂最奇妙的乐章。作者认为基因更像是一个惰性的数据库,而不是生命的指挥棒。如同汉字有很多组成方式一样,基因也有多种的组成方式,一旦脱离了机体这个背景,基因就变成了一堆无用的符号。我们不会说这个字是自私的,我们也不应说某个基因是自私的。


之所以要对基因给予一个不同的比喻方式,是因为基因这个词已经成为了我们日常语言中的一部分。我们谈论“创新者的基因”,“高效管理的组织的基因”,在这些情况下,我们用到的是文化中共同认可的基因的比喻,是将我们以为基因具有的特征当成了一个模子,套用在了各自的情况下。这意味着科学家所说的我们关于基因的认识,将不止影响和科学相关的话题,还会影响到管理,教育等诸多领域。


系统生物学不只是单独的一门学科,而更是一种研究生物问题的方法。在机体的每一个层次,其不同组分都被牢牢的嵌入到一个整体网络或者系统之中,系统生物学认为,像之前那样,分子生物学只关注细胞内部发生了什么,研究心脏的只关心血液循环系统,生态学家只看宏观的趋势,只能够认清楚每个系统的逻辑,却无法回答生命是什么的问题,和生命相关的那些显而易见的问题,例如生物为何会变老,为何会得病。需要考察的不止是单一的系统,需要综合而不是分解,关注结构与关系而不是还原后的组成部分。


这么说有些过河拆桥的意味,其实作者也承认。当代生物学的巨大成绩,来自于还原论的方法取得的巨大成功。然而作者强调的是,仅仅去做还原是不够的,虽然要想了解生命是什么的基础必须建立在多角度的将生命现象拆分到各个层次的努力上。而为了促成这样的整合,就必须避免某一个层次被过分的关注。而作者认为,为了能够开始整合式的思考生命的问题,需要改变的对基因的认识。作者将基因组看成是机体代代相传的数据库,而不是创造生命体的源代码,从而将自私的基因的比喻改成”基因若囚徒“。


要想弄清楚这一认知转轨背后的故事,作者在这本书中描述了一个思想实验。这个实验的设定具有普遍性,可以应用在其他的问题上,比如人工智能是什么,智慧是什么。学会使用一种通用性的思想实验的实验设计,是这本书带给读者的除了内容本身之外的一个额外的礼物。


假设外星硅人看到人类因为听音乐哭了,想弄清楚这背后的原因,那么其改变播放设备,发现听到同样的曲子,人们还是哭泣,但是改变了曲调,哪怕只是几个音符,人们就不再哭泣了,于是下结论是曲调让人类哭泣的。这样的解释对于我们来说显而易见是不够完整的。作者接着将故事中的曲调换成基因,从而顺理成章的指出还原论的从基因到表型的解释链条不能是生命这个故事的全部。当然作者可以举出很多科学上的发现,来支持自己的观点。但作者的论证起点在于通过一个思想实验打破了读者可能存在的成见,带给了我们新鲜的看问题的框架。


接下来可以学习的是反驳一种观点的方式。这里作者既然反对的是”自私的基因“,那不妨对书中的句子做做仿句。然后一句句的进行对比。这里被加粗的句子来自于《生命的乐章》的作者对《自私的基因》中的一段原文进行的模仿,然后将其一句句的对比着来看,是不是很新奇,很有挑战性。需要注意的是,无论将基因比作自私的还是”生理的囚徒“,都没有多少经验性的基础,你喜欢那种描述,和科学知识并没有多少关系。但是这些比喻可以使你对科学的描述和解释更加生动有趣,更加便于传播。 每种比喻都有一定的局限性,都有所侧重,因此需要明确使用比喻的目的,搞清楚比喻中的概念和实际的科学概念之间的异同。 而将基因比作囚犯,强调了基因之间的合作以及基因与环境相互之间的协调,善于和其他基因合作的基因,能够有更大的生存机会。







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