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生物观察的经典手记 认知世界的细致入微

2021-01-19作者:wy资讯
资讯原创

美国科学院院士刘易斯·托马斯是一位医学科学家,曾被誉为现代免疫学和实验病理学之父。1971年,时任《新英格兰医学杂志》的主编邀请他为杂志撰写名为“生物学观察者手记”的专栏,每月1篇。1974年,他将其中的29篇随笔结集出版为《细胞生命的礼赞》一书。该书一经问世便好评如潮,当年就荣获美国国家图书奖。托马斯是一位学术造诣高深的博学鸿儒,更是秀出班行的观察家。他自诩为一位生物学观察者,总是以一种意想不的独特视角敏锐地观察芸芸众生,而书中收录的所有文章都出自他的观察手记。身为医学大家,托马斯的文学功底之深令人惊叹,他如诗人一般描绘了自然界的诗意,用睿智的视角捕捉到自然界的谐趣,洞悉了大自然中无处不在的共生关系。在这些文章里,所涉及的内容包括生死,人间,地狱,民主和自由的社会设计,水獭、金鱼和疣子,疾病,思维,诗词,语言学及标点符号等。他似乎有一把神奇的刻度尺,丈量的范围几乎无所不包,从外太空到深海,从分子到思想,从细胞器到物种,从语言学到有机体,从音乐到社会关系,从自然生态到学术生态。书中讨论了科学、环境、生物、人类、甚至宇宙,在免疫学、社会学、生物学和语言学等各领域之间不断穿梭,他既能见微知著,又能化整为零,博学却不显卖弄。在饱含诗意的文字背后,无不透着作者的哲思,即地球上的万物都是彼此相连,地球也是一个细胞,所谓的一个细胞便是这个世界。书中没有晦涩的语言、华丽的词藻,唯有质朴的表达,但海量的双关、类比和隐喻,信手拈来,如行云流水,一气呵成,处处透着科学家的严谨、缜密和幽默。尽管本书问世已近半个世纪,但在当下信息爆炸的时代,他许多的远见卓识仍不失针砭时弊之功效,依然能发人深省,值得有识之士开卷获益。


1

生物观察的经典手记



作者不仅对生物进行细致入微的观察,而且有着精美的文学描述。他指出,人体的细胞不再是使我们生长发育成人的纯种实体,它们是比人类想象还要复杂的生态系统,地球上生命的同一性比它的多样性还要令人吃惊。最让我们不安的是,蚂蚁、蜜蜂、白蚁和群居性黄蜂,它们似乎都过着两种生活。它们既是一些个体,做着今天的事而看不出是否还想着明天,同时又是蚁、蚁穴、蜂窠这些扭动着、思考着的庞大动物体中细胞样的成分。白蚁更神奇的特点是随着队伍的壮大,智慧似乎也在增强。作者认为,正是由于这一层,我们才最希望它们是异己的东西。我们不愿看到,可能有一些集体性的社会,能够像一个个生物那样进行活动。即使有这样的东西,它们也决不可能与我们相关。不管怎么说,这些东西还是存在。蜜蜂同时过着几种生活:既是动物,又是动物的组织、细胞或细胞器。在生物学上,从无序中理出秩序的是。在我们生存的世界上,只有才能处理这样的事务。地球活起来之后,它就开始构造自己的,其基本的目的就是处理太阳能。地球是世界上最大的膜,它看上去就是一个有组织的、独立的生命体,满载信息,以娴熟的技巧操纵着的太阳。正是膜在生物学的紊乱中理清了意义,你得以获得能量,保存能量,准确地按需储存能量,然后把它按照比例定量地释放出来。每一个生命集合都徘徊在太阳能的流动中,从太阳的代谢物中攫取能量。为了活着,你必须能够跟稳态抗争,维持不平衡的状态,积聚能量以抵抗熵的增加。作者认为地球非常像一个单细胞,地球的彩色照片比外面的任何东西都更让人惊叹:我们生活的地方是一座蓝色的屋子,是我们自己吹出的一个气泡。外层天空漆黑一团,令人惊骇,那是一片开放的乡野,让人不由得要去探索一番。地球为我们呼吸,它也保护了我们的福祉。每天有几百万个陨石落入这层膜的外层,由于摩擦,它们被燃尽,化为乌有。


2

认知世界的细致入微



托马斯一直关注着自然界和人类社会中的共生、依存和合作的现象。他指出,世上有无数种植物和动物的结合体,其中大多数生活在海洋里,由绿色植物细胞为动物提供碳水化合物和氧气,而自己获得一部分能量作为回报。细胞融合现象是这一倾向中最简单、最壮观的表现,这是最生物学规律的一种现象,并且违背了19世纪最基本的神话,因为它否定了生物特异、完整和独立的重要性。只要有可能,在适宜的条件下,不管人、动物、鱼、鸟或虫,任何细胞在与其他细胞接触的情况下都会与之融合。单个彼此分离的细胞凑到一起构成原生动物,而最终形成玫瑰花、海豚及人类,或许最终还会证明生命体融入群落,群落融入生态系统,生态系统融入生物圈,也是同样的趋势。我们已经普遍承认,人类并不是大自然的主人。我们对其他生命的依赖与树叶和鱼并无二致,我们是大自然的一部分。人类作为地球上的大型后生动物,提供能量的是居住在细胞内的共生微生物,遵从的指令来自可能追溯到最古老的膜性生物的核酸,传送信息的神经元与地球上其他生物基本无异,其结构与乳齿象和地衣相同,其生命的维持离不开太阳。我们既非主人,又不是操纵者,我们把自己看作一种专司信息接收的能动组织,其功能相当于整个有机体的神经系统,这可能已是最好的图景。无论是否为大自然的主人,我们都不可能罔顾所处的生态系统而生活。而我们要做的是维持自然面貌,保护野生动物,终止贪得无厌的技术,保护地球的完整。如果我们真的认为自己是自然界不可或缺的一部分,这将意味着我们看待彼此的态度得有一番根本的改变。我们最为忧心的环境将一定是我们自己,我们将从自己身上发现神奇和快乐,过去我们是从大自然的其他部分来寻找。我们有着生物高度分化所伴生的脆弱性和易感性,甚至可能会把自己当作濒危物种,掀起一场保护人类的运动。


3

自然科学的本质探究



作者指出,科学作为人类行为的表现,其本质存在盲目性,你永远无法预知何时能从寻常事物中发现新鲜事物。当我们从科学中遴选有价值的新事物时,我们也不断地发现,有些活动似乎需要有更好的控制、更高的效率、更少的不可预测性。我们想要少花钱赚取相应的收益,并且按部就班、有条不紊地经营科学事业。在理想状态下,科学活动存在某种近似无法制约的生物学机制,这一点是不容忽视的。只有当科学摆脱最初由震惊带来的动荡,才能找到问题的解决之道。科学事业的安排,必须使汇及所有人的智慧和想象力成为可能,但这更像一场博弈,而不是系统的事业。科学的高光时刻都不过是顿悟的、偶然的、无法解释的奇想和直觉,即所谓科学的好点子。科学最为神秘的一面还是研究科学的方式,不是所谓的常规,不是用常人想不到的方式拆分组装,更不是建立所谓的关联性,而只是指日常中的细节及操作方法。科学研究诚然有趣,却不如终极奥秘那样令人着迷,它正是我们投身科学、埋头苦干、孜孜不倦的原因。从事科学研究的人无不深陷其中,毫无闲暇,只得倾其所有,殚精竭虑。科学研究有时看起来似乎是孤独的,但却是人类活动中最不孤独的活动,没有任何其他活动具有如此高的社会性、集体性和依赖性。科学的热门领域就像一个巨大的智慧蚁穴,每个人几乎都淹没在后浪推前浪的滚滚洪流之中,他们各自携带着信息挤来挤去,光速般地彼此传递着信息。科学活动具有某种侵略性,但与其他侵略行为不同,因为它不以破坏为目的。科学活动在进行过程中给人的观感类似侵略:瞄准它,暴露它,抓住它,它就是我的了。就其本质而言,它更像一种原始的角逐,但到头来并没有伤害什么。


4

人类疾病的真知灼见



作者认为,人类疾病的肇事者是一群有组织的、现代化的魔鬼,其中稳坐军中大帐的便是细菌。疾病似乎是不可避免的,是人类的自然状态。假如我们成功消灭了一种疾病,总会有一种新的疾病环伺在旁,等候取而代之。事实上细菌致病的频次是非常低的,而且只涉及较少种类的致病菌,考虑到地球上细菌数量之多,这种现象看上去似乎有点古怪。疾病通常是共生谈判无果所致,是共生双方的一方或双方越过了边境线,是对生物界中边界协定的误解。对大多数细菌来说,致病性也许反倒是它们的劣势,它们所要冒的生命危险比我们的危险更大。任何生命似乎都是以死亡为代价换来的,正如一个细胞换一个细胞。当我们认识到这是一个齐头并进的过程,了解到我们是彼此陪伴、殊途同归时,也许会稍感宽慰。他认为疾病也有可能是身体免疫系统的一种有缺陷的反应,而不是外来病原体的入侵。炎症不单纯是身体的防御机制,也是身体给自己造成的一种不自在。当出现炎症时,各种防御机制可能出现互不相容的局面,造成的结果常常是对宿主的损害大于对入侵者的杀灭,导致出现生物学上的事故。炎症与免疫机制的强大设计,一定是为了让我们彼此分离。作者坦言,人类远不如我们身上的肝脏等器官聪明,人体的禀赋注定了我们没有能力器官做出决定。不管它们干什么,没有我们的干预,它们都会做得更好。作者认为,信息是我们的能源,为我们提供驱动力,通常我们输出的信息比接收的要多。信息流基本上是单向的,我们都着迷于尽量快的速度输入信息,但缺乏回收信息的认知机制。在我们获得关于至少一种生物真正完整的信息之前,先别采取进一步的行动。


5

鲜为人知的动物世界



作者介绍了动物世界中许多鲜为人知但又引人入胜的知识,如嗅觉灵敏的狗不仅能气味追踪一个人,还能分辨出载玻片上指纹气味。即便6周之后气味变更淡,但它依然能记住这些载玻片,并能将其从其他载玻片中辨出。另外,狗能嗅出同卵双生子的身份,并且可以寻索两人中任意一位的踪迹。1只野兔大约有1亿个嗅觉感受器,而且这些感受器细胞以恒定的、快得惊人的速度更新。群居性昆虫聚居成群后,会不同于它们独居或成双成对时的样子,会发生质变。单个蝗虫是安静、审慎、固着的动物,直到足够多的蝗虫摩肩接踵地紧挤在一起时,它们就会振动,嗡嗡叫,于是便轰然起飞。放在一起的白蚁会变得越来越友好和活跃,但没有产卵和交配的意向;相反,它们会缩减摄水量,注意自己的体重,其飞行肌肉内的线粒体代谢活动将增加。最具群居性的动物只能适应群体行为,离群之后的蜜蜂和蚂蚁,除了死亡别无选择。与其说蚂蚁是独立的实体,不如说它像是组成某种动物的部件。它们是活动的细胞,连接彼此是致密的结缔组织,它们在由其他蚂蚁组成的树枝状网络中循环。蚂蚁群中的个体每天死亡3%~4%,大约1个月之内,一代蚂蚁就会销声匿迹。除了人类的城市,白蚁的巢穴大概要算自然界最庞大的建筑。蚁穴的内部如同一座三维的迷宫,里面布置着旋转长廊、回廊和穹顶,通风良好,冬暖夏凉。其中有的大洞穴作为真菌农场,白蚁靠它们获得营养补给,也许还会用它取暖。一般而言,蚁穴可续存60年之久;若无天灾,则永世不坏。作者指出,人类的集体行为恰恰是我们最神秘的地方。在理解人类的集体行为之前,我们不可能造得出和自己一样的机器,而我们现在连接近理解都谈不上。我们需要一切失败、挫折的机会,最重要的是,我们需要大脑保留绝对的不可预测性和完全的不确定性,如此才能一如既往地对所有的可能选择保持开放的态度。


6

遥遥无期的征服之路



如果从物理学的角度来看,人类存在的统计学概率低得吓人,我们的本性是违背概率论的。整个宇宙之间物质可预测的常态便是随机性,是某种灵活的稳态,构成物质的原子与粒子呈现为无序的分散状态。与此形成鲜明对比的是,我们具有组织完好的结构,每一条共价键上都有左右流动的信息。真正出乎我们意料之外,令我们错愕、跌破眼镜的总是那些突变型的出现。人们普遍承认,生物学的研究进展绝对成绩斐然。但面对同一时期医学的进展,公众的态度却有所保留,甚至是大打折扣,喜忧参半。基础科学一开始需要的就是高度的不确定性,否则就无法称之为重要问题。尽管新知识层出不穷,但有些疾病依然无法被攻克,既没有让人满意的解释,也没有令人满意的治疗手段。实际上,基础科学的研究进展和应用新知识解决实际问题之间有着相当明显的差距,生物医学还远没有达到普遍适用于疾病机制的阶段。医学行业自诞生以来就一直深陷一个陷阱中,自从人猿相揖而别之后,我们就一直痴迷于凡事都要试一把的己见,罔顾希望多么渺茫,成功的概率有多低,单凭经验或一腔热血,结果一次又一次地证明此路不通。一代又一代充满热忱和想象力的研究者殚精竭虑,一生都致力于研究这些问题,所谓现代医学始自抗生素时代的说法,实则忽略了此前浩如烟海的基础研究。不管怎样,得营造出一种气氛,即犯错误的不安感是研究者在征服之路上的正常心态。应该理所当然地认为,成功的唯一途径就是摆脱约束,驰骋想象,特别要大胆承认有些事可能性极低,甚至几乎是不可能的,但同时又是真实的。作者坦言:时至今日,我们距离真正解决问题尚有很长的路要走,需要经过漫长的岁月,付出更多的辛勤努力。如果前景果真如此,对于任何加速进程的方法,都必须给予开放的胸怀和谨慎的考察。

撰写 | 游苏宁(中华医学会继续教育部)


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