圖源：Pixabay

導讀：

“生命是一種與任何機器都不同的實體，有自己的邏輯，無法拿別的事物做類比。”

在過去幾十年里，我們對生命運作模式的敘述模式已經發生了變化，而且現在是時候把這種變化說出來了。科普作者菲利普·鮑爾認為，科學家們有責任向公眾闡述這種認知模式的變化。

于是，他撰寫了《生命傳》（

How Life Works

[英]菲利普·鮑爾 | 撰文

王喬琦| 翻譯

2000年6月26日，美國總統比爾·克林頓（Bill Clinton）宣布，科學家繪制了第一幅人類基因組草圖。也就是說，他們推導出了構成人類脫氧核糖核酸（DNA）的全部基本化學成分（接近30億個）是按照何種順序串聯在一起的?？肆诸D說：“此時此刻，我們正在學習上帝創造生命的語言?！?/p>

他錯了，但錯的地方不（只）是你想的那樣。

當然，政客說錯話（包括但不限于科學領域），大家都司空見慣了。不過，當時在場的兩名科學家也沒有立刻糾正克林頓。相反，其中之一——彼時美國國家衛生研究院院長、如今喬·拜登（Joe Biden）總統的科學顧問弗朗西斯·柯林斯（Francis Colins）——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”“人類的說明書”這兩個比喻仍舊是出現得最多的。完成（幾乎）全面分析人類基因組任務的一是國際人類基因組計劃（HGP），二是生物技術企業家克雷格·文特爾（Craig Venter）私人自主的并行計劃。文特爾也出席了克林頓宣布這項成就的儀式，并且，他曾公開聲明自己是個無神論者。

20多年過去了，事實表明，人類基因組計劃聯盟提供的信息，以及后續對數萬個人類個體基因組的測序結果，正是生物醫學研究的重要資源。當然，這就是人類基因組計劃一直以來的愿望和重要組成部分。不過，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，更是在某些角度上告訴我們：人類與真正實現這個目標之間的距離比我們之前想的遠得多。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——基因組與任何人類制作的說明書都不一樣。

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，其背后含義是：這30億個字符串構成的“密碼”中蘊含著人體構筑方案，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，是生命編譯的某種神秘算法。我們甚至賦予了“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四個字母（a，t，c，g）按各種順序組成的文字，這四個字母就是構成DNA的基本組分（見圖0.1）。我很樂意讓讀者自行判斷哪本書——這本或圖中的那本——更清楚地描繪了生命的運作機制。這本書的目標就是詮釋為什么上述這些比喻都不恰當，為什么它們需要更新，為什么不拋棄這些不恰當比喻就無法理解生命的運作機制。另外，本書也會嘗試用其他更合適的比喻代替現在的誤導性比喻。

實際上，關于基因組本身的其他比喻從來就沒有少過比如樂譜或劇本。這么多比喻中，有一些比我們最常見到的“密碼”和“生命之書”更為貼切，但沒有一個完美。關鍵在于，為了解釋生命的運作機制而探究基因組很類似為了理解文學作品而查閱字典——當然，這個比喻也不完美。

圖0.1 “生命之書”？人類基因組計劃用109本“書”記錄了人類基因組。圖片設計：Kerr/Noble 圖片來源：Wellcome Collection

當生物學家被問到為什么基因組（既有我們人類的，也有許多其他物種的）的解碼工作沒有為我們認識所謂“生命”過程提供多少真知灼見時，他們通常會表示，事實證明，解碼基因組比我們原來預想的復雜得多。荷蘭生物學家貝·維林加（Bé Wieringa）整個職業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，現實是我們沒有。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（比如基因及其編碼的分子）之間的關系應該會簡單一些?！睂嶋H上，我們都是這么認為的。人類基因組計劃很大程度上也是因為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該放棄這種幻想的絕好證據。

然而，放棄這種幻想的另一面并不一定就是投降——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現恰恰像是一封邀請函，上面寫著：“這個問題當然不簡單！我們怎么能想象得到生命本身究竟是什么樣子呢？但是，我們在基因組中發現了多么光榮、巧妙且有用的知識??！”

不過，拋棄“說明書”這樣的比喻也確實很難?；蚪M的“說明書”比喻之所以經久不衰，恰恰是因為有關DNA和其他分子生產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，生物學看上去就更是讓人完全找不到頭緒了。正如我將在本書中介紹的那樣，研究人員經常講述的關于生物細胞如何工作的簡潔故事幾乎都是不完備、有缺陷，甚至完全錯誤的。

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，這幅畫面有時確實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生的脆弱性。我必須強調，這種新觀點與新達爾文主義理論——演化塑造了我們人類以及其他所有生物，而演化的基礎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?；驂焊筒痪邆淙魏握嬲哪軇有?，因為僅憑基因自身做不了任何事而且基因也根本沒有做決策的能力。基因是仆人，而非主人。

從基礎層面上說，這種新生物學觀點——絕不完備，而且實際上只是剛剛起步——取決于某種信任。你可以這么說：基因應當相信，存在某些過程超出了它們直接掌控的能力范疇，恰恰是這類過程讓生命得以成長、繁榮并演化。（生物學家也需要培養這種信任。）當情況變得復雜、任務變得困難時，這種運作機制已經在生物學領域反復出現。當生命第一次出現多細胞形式時，當它們能夠借助視覺、嗅覺等感官渠道適應并利用周遭環境的全部有利條件時，當它們對環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每個外部刺激的策略，轉而為可以設計并即時解決各種生物問題的系統——這樣的系統彼時才剛剛出現，卻已經體現出了相當強的全面性、適應性和可靠性——提供基本要件。

長期以來，主流觀點始終認為必須把生命系統視作機器，這幅新圖景打破了這種思維定勢。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沒有生命的）的構成的，否認生命的機器觀并不是否認這一點。我們也并不是要轉向活力論——這個理論提出，某種神秘的基本力量（活力）決定了生命體與非生命體的區別。拋卻生命的機器觀可以讓我們看到生命世界與非生命世界的真正差異。這種差異就像宇宙本身的形成一樣基本且奇妙——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，生命的確會執行某種計算，并且，也確實可以用信息理論（這個理論的提出是為了描述現代信息技術）相當好地理解生物學的關鍵特征。此外，將生命比作機器有時也是一種思考生命過程各個部分具體運作方式的有效途徑。我本人偶爾也會做這樣的類比。稱我們的細胞擁有類似泵、發動機、傳感器、存儲器和讀出設備的功能，確實是一種有意義的說法。然而，這與現代生物學研究的一種發展趨勢——通過將生物體與電路、計算機或工廠的類比討論生物體的基本特征——迥然不同。就目前的情況來說，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發展成這樣（或者說，仿照細胞工作模式是否會成為設計制造計算機的一種好方法）則更是遠沒有定論的事。實際上，迄今還從未出現任何與生命系統頗為類似的人類技術制品。生命是一種與任何機器都不同的實體，有自己的邏輯，無法拿別的事物做類比。

我們也多少已經熟悉了這種邏輯。我們知道，要解決艱巨的挑戰，有的時候最好不要通過還原法尋求某種規定答案，而是要授予人們相關技能，然后相信他們可以找到有效的解決方案——一種可以根據實際情況改變并適應的方案。我們現在可以看到，通過這種方式組織人體系統，就能在生物層級的另一個層面上重現我們體內運轉了無數次的生物過程：我們正在運用生命運作模式的智慧。

這種新生命觀的核心在于生命本身概念的轉變。在整個生物學歷史中，如何定義“生命”始終是個懸而未決的問題，并且至今都沒有形成大家公認的答案。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屬性，比如自我復制、新陳代謝和演化。相反，生命實體本身就是意義的產生者。生命從環境（包括他們自己的身體）中挖掘對它們有意義的事物：水分、營養成分、適宜的溫度。毫不矯情地說，按同樣的邏輯推導，對我們人類這種生命來說，另一件有意義的事便是愛。

把生命類比成機器之所以會失效，一大關鍵原因在于，細胞在分子尺度上工作，而在分子世界中，情況與日常世界大為不同。分子運動隨機、不可預測、充斥著噪音——在這樣混亂的特性面前，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。生命蓬勃發展的基礎便是分子層面的噪音與多樣性，就是好偶然出現的意外和波動。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則和原理：基因有基因的規則，蛋白質有蛋白質的規則，細胞、組織以及其他身體模塊（比如免疫系統和神經系統）也各有規則。對生命來說，這些規則都不可或缺，而且沒有優先級、重要性之分。就像諾貝爾獎得主、生物學家方斯華·賈克柏（Fran?ois Jacob）寫的那樣：“生命可不只是一種單一組織，而是一系列像俄羅斯套娃那樣互相嵌套的組織。在其中一種組織內部，另一種就隱藏了起來?！?/p>

因此，正如巴黎高等師范學院生物學教授米歇爾·莫朗日（Mcihel Morange）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）的各種復雜組織結構中產生的。只有在這種層級結構中才能找到復雜生物功能的起源與解釋，而不是在基因表達的直接產物——簡單分子組分——中?！鄙鷣砭团c“眾多”二字聯系在一起。

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：上帝應該比人類基因組計劃體現的聰明得多，創造力也強得多。如果你覺得不必將生命同上帝聯系在一起，那么我建議你細細品味生命的精巧與神奇。

SAIXIANSHENG

修理生命的收音機

我們解決問題的方式很大程度上反映了我們如何看待問題的本質。2002年，當時在紐約冷泉港實驗室工作的生物學家尤里·拉澤布尼克（Yuri Lazebnik）發現了一種令人難忘的方法，這種方法可以闡釋我們通常是如何學習生物學的。

拉澤布尼克敘說了自己在擔任助理教授期間是如何向一位資深同事打聽他們的研究領域（自發細胞死亡，或者說細胞凋亡）當時發生的各種令人費解的突發事件的。那位同事告訴拉澤布尼克，所謂生物學研究，無非研究人員在各自隱秘的角落中辛勤耕耘，直到某些意外觀測結果讓許多人認為之前的某個未解之謎終究還是可以解答的——另外，這番努力或許還能催生某種奇跡藥物。然而，隨著這一研究領域的蓬勃發展以及新增的數百、數千篇論文，差異和矛盾開始出現，預測開始失敗，問題看上去比以往任何時候都更加難以解決。至于那些奇跡藥物，更是永遠不會成為現實。

拉澤布尼克寫道，這種情況普遍存在“意味著生物學家處理問題的方式存在某種普遍的根本性缺失?！睘榱瞬槊鬟@種缺失究竟是什么，他采納了一位高中老師的建議，用已知答案的某個問題測試生物學家的常用方法。拉澤布尼克嘗試用生物學中常用的方法論展示晶體管收音機的工作原理。這種研究模式一般是怎么開展的？他寫道，首先，研究人員會說服資助方允許他們購買一大堆工作原理、方式相同的收音機。接著，他們就會把一部分收音機“解剖”了，并同壞了的收音機做比較：

我們最終會查明怎么打開收音機，然后發現形狀、顏色、大小各不相同的各種部件。接著，我們會根據這些部件的外觀描述它們的性質并做分類。舉例來說，我們會把這些收音機部件分類成方形金屬物、色彩鮮艷的兩腳圓形物、三腳圓形物，等等。因為這些部件顏色各不相同，所以我們會研究使用不同顏色的部件是否會影響收音機的性能。雖然結果證明，使用不同顏色的部件只會些微影響效果（收音機仍舊能播放音樂，但是耳朵靈敏或是受過訓練的人能分辨出聲音的扭曲），但這種研究模式能夠產出大量論文并且引發熱烈討論。

另一種生物學常用的方法則是逐次逐個地移除部件。偶爾，某些幸運的研究人員會發現移除某個部件后，收音機就根本無法工作了?！斑@個興高采烈的家伙會把電線命名為‘意外恢復組件’（Src），并且發現Src是必需品，因為它是一種長長的擴展部件與收音機其余部件之間唯一的聯系。這個長部件會被恰如其分地命名為收音機的‘最重要部件’（Mic）?！币来祟愅啤＠瓭刹寄峥苏f：“最終，我們會把所有部件歸類，會描述部件之間的相互關系，還會記錄移除某個部件或是某種部件組合產生的后果?！?/p>

只有到了這個時候，生物學家才會問出這個至關重要的問題：“我們現在積累的信息是否能幫助我們修理收音機？”另外，收音機可以修理嗎？走運的時候（非常少見），確實能修理——但生物學家真的不知道背后的原因。大多數時候，這些信息根本沒法讓我們修理收音機。

那么，問題出在哪兒？拉澤布尼克認為，生物學使用了錯誤的語言——一種描述“這個部件同那個部件對話”的定性語言，有時甚至是個性化的，而不是電氣工程師繪制的那種真正的電路圖。拉澤布尼克的這篇文章多少有點半開玩笑的性質，但確實提出了一個相當中肯的觀點：許多實驗生物學的操作手法并不能真正增進我們對這些生物系統運作方式的認識。為此，他提出基于生命系統與收音機的類比開發一種升級版形式化工程風格語言。拉澤布尼克也預料到會出現反對的聲音——“工程學方法不適用于細胞，因為這些小小的奇跡在本質上就與工程師的研究對象不同”。不過，拉澤布尼克認為，他想要的這種語言更像是某種活力論的觀念。

然而，反對意見根本沒有抓住重點。如果收音機根本不是正確的類比怎么辦？如果生物學的運作方式與我們創造的任何工程系統都不一樣，怎么辦？如果生物系統的操作邏輯在本質上就與任何工程系統不同，怎么辦？那么，我們需要的就不只是一種升級版形式語言，而是一種全新的思考方式——只不過不需要召喚任何形式的神秘生命力量。我認為，這就是我們目前面對的情況，而且，過去二三十年中或成功或失敗的眾多生物學研究都指向了這個結論。

2000年，細胞生物學家馬克·基施納（Marc Kirschner）、約翰·格哈特（John Gerhart）和蒂姆·米奇森（Tim Mitchison）在呼吁開發認識生命的更好方式（而不僅僅是像現在這樣細致描述生命的各個組成部分及其相互之間的聯系模式）時半開玩笑地影射了活力論。他們“隨心所欲地”把這種更好的視角稱為“分子活力論”：

20世紀與21世紀之交，我們最后一次充滿渴望地審視了活力論，結果只是凸顯了，我們最終還是要超越針對細胞蛋白質和RNA組分的基因分析（這種分析很快就會成為過去），并且轉向分子、細胞和有機體功能“活力”特性的研究。

換句話說，我們不需要老生常談的“生命力”，但確實需要思考究竟是什么讓生命與其無生命的組件產生了那么大的差異。只有得到了這個問題的答案，我們才有希望真正掌握修理“生命收音機”的能力。

為了讓生命保持運轉，我們必須做許多修理工作。人體經常出問題，大多時候是小問題，但有時也會是大問題。我們現在已經相當熟練地掌握了我們稱之為“醫學”的修補過程，但實現方式通常是試錯，因為我們沒有優秀的操作手冊可以參考，只是偶爾才能窺見人體的這個部分或是那個部分的運作方式。

目前涌現的關于人體內部生命運作方式的新觀點已經開始促使我們重新審視醫學——例如，思考我們設計藥物的方式，以及為什么某些疾病（比如癌癥）很能預防或治愈。部分研究人員現在提出疑問，覺得也許是時候改變支撐醫學研究的整個理論基礎了：舉例來說，我們或許可以不再一次研究、攻克一種疾病，不再試圖開發定制的靈丹妙藥以殺死特定的病原體（一般來說，病原體比我們更聰明，適應藥物的速度比我們開發新藥、新療法的速度更快），而是從統一的視角看待所有疾病。許多疾病都是通過相同的渠道產生影響，而且對抗多種疾病的策略也許涉及類似甚至完全相同的方法，這點在牽涉免疫系統時體現得尤為明顯。

另外，隨著我們越發了解何時、何處干預生命過程，我們也開始想到生命本身也是可以重新設計的。這方面的系統性工作發軔于20世紀70年代的基因工程，但通常只適用于最簡單的生命形式，比如細菌。此外，基因工程技術從原理上就受到限制，因為它只能干預生命眾多層級中的一個：遺傳學層級。當時，我們壓根不清楚不是所有想要達成的目標都能通過修補基因實現。而現在，我們知曉了原因：基因通常不會在細胞和有機微生物層級上產生特定的結果。

時至今日，我們已經開始在多個層級上重新設計、重新配置各種生物實體、組織和器官。我們可以重新編程細胞，使其能夠執行新任務并且長成新結構。我們可以創造出部分學者稱為“多細胞工程生命系統”的事物：它們不僅是培養皿中由營養物喂養的小生物，而是具有結構、形態和功能的實體，比如類似微型器官的“類器官”。不過，這項事業在很大程度上還處于剛剛起步的階段，主要工作還停留在辨明決定細胞自我組織形式的規則。隨著相關知識的積累、技術的提高，我們就可以掌握更為深入的指導并選擇遺傳結果的能力。有些研究人員認為，我們最后能讓四肢與器官再升，甚至可能創造出演化過程從未想象過的新生命

SAIXIANSHENG

一窺后文

這本用戶指南內容豐富，因為生命這個話題就是有很多很多值得討論的東西?，F代生物學是出了名的復雜，充斥著各種微小的細節、晦澀難懂的術語和令人費解的首字母縮寫，還有各種各樣煩人的警示和例外，結果就是幾乎不可能在不加限定條件和腳注的情況下成功解釋任何內容。

不過，我的觀點是，生命不只是一大堆東西。對于任何一般化生物學的嘗試，最常見的反應就是“啊，那X這個例外怎么說”，幾乎像是一種文法邏輯上就錯誤的嘗試：透過所有樹木看到整個樹林（要是你在美國，那這里的用詞應該是森林）。然而，生命肯定不只是一堆令人眼花繚亂且每個方面都同等重要的細枝末節。這不可能是真實情況，因為沒有任何高度復雜的系統是這么運作的。如果有生命是這個樣子，那么它們在任何時代都不會成功：在生命的變遷面前，它們異常脆弱。這就像是用十億個互相咬合的小齒輪制造某種機械裝置，只要其中一個斷裂、卡住或掉落，整個裝置就會停滯——并且，我們還盼望著這么一種裝置要持續工作80年左右，其間還要時常經受猛烈的搖晃。

不會是這樣，肯定有更高層級的規則約束著生命，這種規則不需要所有部件保持完美、完整且始終處于準確的位置。然而，如果沒法用“我們是由基因制造、定義和控制的機器”來總結這種機制，那么它到底是什么？

最近這些年，生命運作的原理變得愈發明顯，但同時，它們又常常淹沒在雪崩般涌入的海量數據下。這是一個奇怪的悖論。就辨別普適性規則和模式來說，數據可能非常有價值，實際上也確實是必不可少的，但前提是我們不能耽于數據本身（比如，只是把數據匯編成書）。

我們已經變得極其擅長收集各種生物數據，尤其是關于基因組序列、蛋白質及其他生物分子結構、細胞中分子成分多樣性及其相互關系的數據。仿照“基因組”（genomics）這個科學術語，我們給上述數據集也冠上了“組”的后綴，有：蛋白質組、連接組、微生物組、轉錄組、代謝組，等等。隨著人工智能和機器學習算法提供的幫助越來越多——它們分析數據集的能力比人類強得多——我們可以深入挖掘這些“組”，探索它們內部的規律性和相關性。如此種種都價值巨大，但說到底，它們提供的往往是描述，而非解釋。人們有時能感覺到，部分生物學家就是偏愛這種方式——他們希望充分挖掘數據，挖掘到足以做預測的程度，這樣我們就不用真正理解所有數據，也不用去尋找能夠闡釋這些數據的邏輯自洽的故事。相反，我們只需要依靠計算機就能找到數據庫之間的相關性。然而，目前還不清楚，是否僅憑計算機分析數據就能讓我們制定出有益人類健康的更多更好的干預措施，更不清楚這么做是否能真的取代我們理解生命真實運作方式的努力。

考慮到這一點，我想先在此簡要介紹一些在后文中會頻繁出現的主題和原理，并且希望能夠借此提供一些本書的線索，從而引導我們更好地閱讀這部頗有挑戰性的作品。

復雜性和冗余。我曾聽《自然》（Nature）雜志前編輯說過一句很睿智的話：在生物學中，答案永遠為“是”。（即便有人要發表反對意見，他也會說：“是，但是……”）她這么說的意思是生物過程的發生方式可以有很多——信號可以在細胞內傳遞，基因可以打開也可以關閉，細胞可以組裝成某種特定的結構。在生物學傳統上，常常把這種特征視作一種故障安全機制：因為無法保證某個分子與另一個分子之間的相互作用總能發生，演化提供了備用方案。不過，實際上，我們會發現生物冗余背后的邏輯其實是另一套：生物系統具有某種模糊性，所以不同相互作用的組合可能產生相同結果，并且相同的某種組合也可能會因為環境的不同而產生不同結果。這似乎是一個在充滿隨機性、噪音和概率波動的微觀世界中實現目標的更優方法。

模塊化。生命從來不是從零開始的。演化利用已有的材料展開工作，即便這意味著吧走向新的終點。我們或許可以（非常謹慎地）把演化比作電子工程師。他們用已有的二極管、電阻器等電路部件以及振蕩器、存儲單元等標準電路元件來制造新設備。類似地，生命也有模塊化結構。這方面最明顯的例子就是我們人類這樣由細胞構成的大型生物，都有心臟、眼睛這樣的結構特征。模塊化是一種高效的構筑方式，因為它以已經經受過嘗試和檢驗的部件為基礎，并且允許修改或替換那些或多或少獨立于其他部分的模塊化組件。

穩健性。生命的韌性非凡。經過一個夏天的嚴重干旱，整個英格蘭都變成了黃褐色，但只需要幾場大雨，綠色就會重新出現。生命并非無懈可擊，但生命非常善于在逆境中尋找出路——這個世界充斥著令人沮喪的逆境。我們在充分認識生命穩健性的來源之前永遠也無法徹底解釋生命。前面提到的冗余無疑就是穩定性的一種，但生命的穩定特征遠不止體現在這一處：大多數胚胎發育成“正確”的形狀，傷口愈合，抑制感染，無不體現生命的穩定性；另外，從更廣泛的意義上說，地球生命已經持續不斷地存在了近40億年，這更是穩定性的體現。

渠限化。物理學家會把生命稱作某種“高維系統”——這是他們表達同時有很多事情發生的一種滑稽方式。光是在單個細胞中，不同分子之間可能發生的相互作用數量就是天文數字，而我們人體中大約有37萬億個細胞。如此復雜的系統存在方式有限，否則就不可能保持穩定。我們的細胞能夠出現的狀態數量遠遠小于細胞與細胞之間可能出現的差異數量。類似地，胚胎能夠發育形成的組織和身體形式數量也有限。1942年，生物學家康拉德·瓦丁頓（Conrad Waddington）稱這種可能出現的結果數量的驟減現象為“渠限化”。有機體可以在少數幾個定義明確的可能狀態之間切換，但不能以這些可能狀態之間的任何中間態存在，就像是崎嶇地面上的球最后只可能滾入一個坑或另一個坑中一樣。我們在后文中會看到，健康和疾病也有渠限化特征：導致疾病的原因有許多，但它們在生理和癥狀層面的表現往往驚人地相似。

多層級、多維度與分層結構。僅僅考察某個位置是不可能理解生命的運作法則的。你永遠沒法在單一放大倍率（無論從字面角度，還是從比喻角度，都是如此）下找到生命的所有解釋。更重要的是，生命組織的每一層結構都有自己的運行規則，而且它們對下層結構規則的細節不敏感。每一層結構都擁有某種自主權。與此同時，生物影響可以通過這些層級結構沿兩個方向傳播：基因活動的變化可以影響所有細胞和整個生命體的行為，而后者反過來也能影響前者。

組合邏輯。據估計，人類可以區分大約1萬億種氣味。這個數字究竟意味著什么還是個很值得討論的問題，但它顯然比我們嗅覺系統含有的“受體”分子數量（區區400種）大得多：毫無疑問，氣味與人體感受氣味的分子之間不是一一對應的關系。我們能區分如此之多的氣味，一定是因為這些數量相對較少的受體分子互相組合、形成不同的激活模式。也就是說，我們的大腦接收到的氣味信號是組合而成的。做個類比，視覺顯示屏上的三種光源（紅、綠、藍紫）通過相對亮度的調整就能創造出整個色域。分子信號組成形成，而非依賴某種獨特分子提供專屬感官輸出，這種策略在生物學中應用廣泛。究其原因，大概是因為這種策略對組件的需求經濟，用途廣泛，適應性強，并且對隨機噪聲不敏感：所有這些特點都對生命有利。

動態場景下的自組織。生命允許許多事發生，但并非全部。演化選擇的調色板擁有的顏色不是無限：生物系統不同組成部分之間復雜的動態相互作用催生了生物在空間與時間上特定的幾種模式與外形，就像人類城市、動物群落、晶體結構和宇宙星系總是具有某些共同特征一樣。這就與落在地表上的雨水很是類似：雨水自身絕沒有收到朝某個特定方向流動的指令，但地表的形狀導致雨水從某些地方流出并匯聚到另一些地方。平地、盆地、河道的比喻在生物學中常常有用。

能動性和目的：在某些生物學文章中，“能動性”正逐漸變成一個流行詞匯，這一點在那些與認知過程相關的文章中體現得尤為明顯。問題在于，目前看來我們還沒法在這個詞的內涵上達成一致。從直覺上說，我們猜測能動性的概念能區分生命體和非生命物質：生命體可以操控環境、自身以達成某些目的。這就使得能動性與目的這兩個概念形成了不可割裂的緊密關系。這很可能也是生命科學（荒謬地）長期忽視能動性概念的原因，因為一直以來，生命科學總是把目的問題視作某種接近神秘學的話題，故而避而不談。忽視和回避的結果就是，我們最后或許會錯過所有生命的最典型特征。我認為，是時候擁抱目的概念，擁抱能動性概念了——而且，這么做沒什么好怕的。

因果關系。認識生命運作方式的最大障礙之一就是無法掌握其中的因果關系。因果關系確實是個難題，尤其是這個概念本身就很棘手，哲學家對因果概念的觀點仍存在分歧。我們從日常經歷中就已經知道，找到某種現象的起因絕對是一件非常困難的任務。我面前屏幕上的文字是怎么出現的？是因為我的手指敲擊鍵盤？是因為計算機硅芯片中的電脈沖？還是因為我的思想和感受具備的更為抽象層面的能動性？不過，這些問題并非不能解決，而且我們確實已經掌握了一些足以處理它們的概念和數學工具。我們常常認為，生物學中的因果關系，就像世界上其他更普遍的因果關系一樣，從“底層”開始向上滲透——例如，我們認為，生物體遺傳特點上的特征是“基因”引起的。正如我們將在本書中看到的那樣，在我們用更為復雜的視角看待生物學因果關系時，就可以更好地理解生命的運作機制以及有效干預這種機制的方法。

如果本書中的一切都正確，那會是一個非常幸運的奇跡，并不能說明我的見解有多深刻，更不能說明我的智力有多超群。我想，這樣的說法很難讓你對即將讀到的東西充滿信心，但我不得不誠實地說明，我在本書中撰寫的都是連專家都在爭論的議題，有些議題上的爭議甚至還很大。不過，我認為有一點是毫無疑問的：在過去幾十年里，我們對生命運作模式的敘述模式已經發生了變化，而且現在是時候把這種變化說出來了。鑒于生命科學——從基因組學到精準醫療，再到衰老、生育、神經科學等領域的研究——在我們的生活中變得越發重要，我覺得向公眾闡述這種認知模式的變化完全是一種責任?？茖W史家格雷格·雷迪克（Greg Radick）認為，我們應該“教授學生他們這個時代的生物學”，而不是半個世紀甚至更久之前炮制出的那些看上去簡潔的簡化內容。他是對的——但我們應該把最新生物學內容教給所有人，而不只是生物學學生。

沒錯，這個新的故事有時候聽上去比原來那個半真半假的故事更為復雜。但我認為，這個故事是自洽的、令人信服的，并且連續不斷地得到了遺傳學和分子生物學、細胞生物學和生物技術、演化理論以及醫學等諸多獨立研究領域的支持。故事中有許多細節仍舊不太清楚且存在爭議，但大體輪廓現在看上去無懈可擊，而且我興奮地認為，這個故事告訴了我們一個驚人的生物學過程，正是這個過程創造了一種能夠逐漸理解自身的物質：我們人類。更重要的是，這種新的生命觀讓我們重新與宇宙相連。它并沒有取代或推翻原先那些基于自然選擇的舊觀點，反而深化了它們，從而幫助我們看到生命體的真正不同與特殊之處，也就是：“活”的真正意義。

BOOK TIME

《生命傳》

[英]菲利普·鮑爾 著

王喬琦 譯

中信出版集團

2025年7月 出版

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