普魯斯特是個神經學家:藝術與科學的交融2

在喬治·艾略特遭受心碎的折磨時,她對實證主義的信念開始漸漸減退。這種苦惱的感覺就在心頭,沒有什么邏輯能把它解決。她的悲傷源自于赫伯特·斯賓塞(Herbert Spencer),就是這位維多利亞時代的生物學家創造了“適者生存”(survival of the fittest)這個術語。艾略特搬到倫敦,在海濱的一所公寓住了下來,那段日子正是她與斯賓塞相好的時候。他們一起在公園里漫步,一起訂票去看歌劇。她愛上了他,但他卻沒有。

斯賓塞對艾略特的情書不以為意。他的回絕十分堅定。斯賓塞后來這樣寫道:“缺乏身體的吸引力這一點是致命的。”

在被斯賓塞回絕后的幾個月里,艾略特決定要“滋養自己飽滿光潤的樂觀主義心態”,她拒絕讓自己沉浸在悲傷之中。不久,艾略特又一次墜入愛河,這一次是與喬治·亨利·劉易斯(George Henry Lewes)。

在許多重要方面,劉易斯都與斯賓塞大相徑庭。斯賓塞開始他的事業時是一位充滿激情的實證主義者,徒勞地為世界上的每一種事物都尋找著一個使之合理存在的理論依據。實證主義消退以后,斯賓塞成了一位忠心耿耿的社會達爾文主義者(Social Darwinist),他樂于把從蠕蟲到文明的一切存在都以物競天擇的理論來詮釋。

與之相反,劉易斯作為知識分子而聞名,憑借的是他的多才多藝,他寫的文章涵蓋了詩歌、物理學、心理學和哲學等諸多領域。在學術越來越趨于專業化的時期,劉易斯還停留在文藝復興時代。然而他靈光閃現的思想卻掩蓋著一個令人絕望的不幸。像艾略特一樣,劉易斯也同樣懷有一顆破碎的心——他的妻子阿格尼絲(Agnes)懷上了他最好朋友的孩子。

劉易斯在《生命與心智之謎》(The Problems of Life and Mind)這篇文章中對心理學做了總結性的回顧(這篇文稿是艾略特在劉易斯死后完成的)。

他認為,大腦始終都會是一個謎,“因為它是復雜基礎上的和諧統一”。實證主義者可能會勸別人同意他們索然無味的構想,然而劉易斯寫道:“難以想象,要是任何一件事情都用這種理論來解釋,世界會變成什么樣?而實際上,生命和生存還會如以往一樣令人難以琢磨。”留一些神秘給生命吧,哪怕沒有其他益處,心靈的自由也將是我們“無知”的必然結果。

當艾略特寫完最后一部小說《丹尼爾·德隆達》(Daniel Deronda)時,就已經認識到拉普拉斯和斯賓塞以及余下的那些實證主義者們都是錯誤的。宇宙不能夠被提純為一張一切注定、錯落有致的因果之網。無論偶然和自由有多么脆弱,它們還是無處不在的。“好一個‘必然論’,”艾略特寫道,“我痛恨這個丑陋的詞匯。”

雖然喬治·艾略特摒棄了她那個時代的社會物理學,但卻欣然地把達爾文物競天擇的理論稱為“新紀元”的開始。在《物種起源》(On the Origin of Species)一書剛剛出版的1859年,艾略特就閱讀了這本書,之后,她立即意識到漫長浩繁的生命歷史現在終于有了一個連貫的結構骨架,它可以還原我們的生命本真。

實證主義者相信生命的混沌只是虛假的表象,世界上的每一個事物都有必然性的物理學法則作為基本原理;而達爾文主義則認為偶然性是自然界一個不可爭辯的事實。

按照達爾文的觀點,在一定的人口中,純粹是偶然的機緣決定了他們多樣性面貌的形成。基因突變(genetic mutations)——達爾文原把它們稱作“saltations”,是不遵從任何自然法則的。

這種多樣性在有機物中創造了不同級別的繁殖種類,從而導致了適者生存的情況。正是因為有了混亂,才有了生命的發展進化,所以說混亂并不是生命進化的阻力。

為什么自然蘊含著諸多苦難和不測?這個讓神學家犯難的問題,成了達爾文為世人闡釋生命萬象時所揭示的謎底。

讓艾略特對達爾文如此著迷的是偶然性所敞開的那令人心曠神怡的擁抱。眼前的敘述本身就是未知的,因為它是被各種構成因素肆意的變化所左右的。生命的進化依賴于那些無法辨清原因的事件。

斯賓塞認為達爾文的進化論能夠解決生物學上的一切奧秘(物競天擇也被斯賓塞納入了所謂新的社會物理學),但艾略特卻不以為然,她認為達爾文的進化論反倒讓這個奧秘更加撲朔迷離了。

正如艾略特在日記中所透露的那樣:“于是,世界一步步地走向了大膽的明晰和坦誠!可對于我來說,發展理論(即達爾文的進化論)和對于事物產生過程的所有其他解釋,若是與這些過程下隱藏的奧秘總量相比,都顯得如此缺乏說服力。”

因為進化沒有目的,也沒有計劃方案——它只不過是無數錯誤累積的總和,生物學仍舊是不可測知的。

艾略特坦承:“甚至是科學這個嚴格的測量者,為了方便研究問題,都被迫以一個虛構的單位作為開始。” 生命內部固有的奧秘是艾略特藝術的最意味深長的主題。她的藝術反對實證主義的自夸——他們以為總有一天,一切奧秘都會被幾個萬能公式所定位。

然而,艾略特總是對我們不能知曉的事物最感興趣,對于現實中不能被簡化的那些方面最感興趣——“如果我們對所有平淡的人類生活持有一種敏銳的洞察力和熱切的情感,”

她在《米德爾馬契》中提醒我們說,“那就好像聽到青草生長和松鼠心跳的聲音,我們應該強烈地感受到這寂靜背后的呼嘯聲。照這樣看來,我們中因走得最快而聽不到那些聲音的人簡直是蠢到家了。”

她的小說中有一些人物否認了世界的神秘性,他們堅持認為自由只是幻覺,現實是被抽象的法則所支配的(他們正巧發現了這個法則)。這些人阻礙了社會的發展,是反派角色,相信那些“缺乏說服力的思想”。

艾略特很喜歡引用丁尼生(Alfred Tennyson)在《悼念集》(In Memoriam)中的話——“真誠的懷疑中往往懷有更多信念,相信我而不是相信那些不堅定的所謂信條”。

艾略特的杰作《米德爾馬契》包含了對被拉普拉斯稱為“世界最終法則”的兩項還原理論公式的探究。書中多蘿西婭·布魯克(Dorothea Brooke)自命不凡的丈夫愛德華·卡蘇朋(Edward Casaubon)日日夜夜寫著一本名為《世界神話索引大全》(Key to All Mythologies)的書,這本書可以揭示各種宗教體驗之間的內在聯系。

艾略特認為,他的作品注定會失敗,因為他已經“迷失在狹窄的密室和旋轉樓梯里了”。卡蘇朋最后因“心臟脂肪變性”瀕臨死亡,這種病難得一見,這似乎也是艾略特宣告此類理論“必死無疑”命運的寓意象征。

此書中野心勃勃的鄉村醫生特蒂斯·利德蓋特(Tertius Lydgate)也正致力于一項同樣徒勞無功的研究,他一直在不遺余力地尋找所謂“生命的原始組織”(primitive tissue of life)。他的愚蠢探求是此書作者影射斯賓塞生物學理論的又一處妙筆,艾略特很喜歡嘲笑這一類換湯不換藥的理論。

就像卡蘇朋一樣,利德蓋特一直高估了自己所堅持科學的解釋效力。然而,無情的現實最終侵入了他的美夢,他的科學事業一落千丈。經歷了幾場財政災難以后,利德蓋特最終成了一位痛風病醫生,并且“認為自己是一個廢物——他沒有完成自己本該做的事情”。他的生活恰恰驗證了實證主義科學的局限性。

如果科學真的能夠看見自由,那么自由會是什么樣子呢?如果它想要找到意志,它將去哪里尋覓呢?艾略特相信,憑借大腦改變自己的能力是我們的自由之源。

生物學一直沒有認同艾略特對于大腦可塑性的信念,這種情況直到最近才得以扭轉。拉普拉斯和實證主義者把我們生存的環境看作監牢——它限制我們,讓我們沒有出路;而在達爾文之后的時代,決定論又發現了一個新托詞。

按照生物學的說法,大腦比一個由基因控制的機器人還多了那么一點兒東西,神經連接被超越我們掌控的其他力量所支配。這正如赫胥黎(Thomas Huxley)輕蔑地宣稱的那樣,“我們是有意識的自動機”。

這一主題最明確的表達便是,人類生來就具備全套神經元。這種理論認為,腦細胞與我們身體的所有其他細胞不同,它們不會進行分裂。一旦度過了嬰兒期,大腦的發育就完全停止了,它的命運就此劃上了句號。這一觀念一直都是腦神經學的基本原則之一,歷經了整個20世紀。

這一理論最具說服力的辯護者就是耶魯大學的神經生理學家帕斯科·拉奇克(Pasko Rakic)。1980年,拉奇克意識到神經元從不裂變這一觀點似乎經不起推敲,因為它從未在靈長類動物中被充分驗證過,這一信條完全是從理論上得出的。于是,拉奇克便開始著手進行研究。他以12只獼猴作為研究對象,給它們注射了放射性胸腺嘧啶脫氧核苷(radioactive thymidine,簡稱胸苷),這樣就可以觀測獼猴大腦中神經元的生長狀態。

拉奇克后來在不同階段殺死了注射過這一藥物的獼猴,并力圖尋找到新的神經元的生長跡象。他沒有找到任何跡象。“獼猴大腦中的所有神經元都在出生前以及出生后的早期形成。”拉奇克在他1985年發表的影響深遠的論文《靈長類動物神經生成能力的局限性》(Limits of Neurogenesis in Primates)中寫道。

拉奇克承認他的論據并不完美,但為這一信條進行了令人信服的辯護。他竟然構建了一個貌似合理的進化理論用以解釋神經元為什么不會分裂。拉奇克認為,在我們遙遠的過去,靈長類動物就已經放棄了產生新神經元的能力,取而代之的是,它們擁有了變更自己舊神經元之間聯系的能力。

按照拉奇克的說法,靈長類動物的“社會性和認知”行為并不需要神經形成能力。當他完全展示了所有人都已經相信的那些說法后,他的論文似乎已經成了這一學說的定論。自此,他的實驗也從未被獨立地核實過。

可是,科學方法的精髓在于它從來不會接受永久性的解答方案。懷疑主義是溶解一切妨礙科學前行梗阻的溶劑,因為一切理論都不是完美的。科學事實的意義恰恰是因為它們很短暫——一個新的觀察或一個更加屬實的觀察總會將它們改變。這一改變同樣也發生在拉奇克固定不變的大腦理論上。用卡爾·波普爾(Karl Popper)的動詞說,拉奇克的理論是“被歪曲過的”(falsified)。

1989年,紐約市洛克菲勒大學布魯斯·馬克伊文(Bruce McEwen)實驗室的一位年輕博士后伊麗莎白·古爾德(Elizabeth Gould)正從事著應激激素(stress hormones)對鼠腦影響的研究。

長期的精神壓力對于神經元有破壞作用,而古爾德的實驗則致力于研究鼠腦中的海馬體細胞是如何死亡的。但是在記錄大腦惡化的同時,古爾德偶然發現了一件神奇的事情——大腦還會自己愈合。

這一反常現象使古爾德十分困惑,她去了圖書館。她本以為自己犯了什么簡單的實驗錯誤,因為神經元是不會分裂的——這是長期以來地球人都知道的事實。可是后來,在古爾德翻閱一本落滿灰塵的、27年前的科學期刊時,她發現了一個令人驚愕的線索。從1962年開始,麻省理工大學的一位研究員約瑟夫·奧特曼(Joseph Altman)連續發表了幾篇論文,聲稱成年的鼠、貓、豚鼠的腦部都出現了新神經元形成的現象。

盡管奧特曼應用的技術與拉奇克后來在猴腦上應用的相同——注射胸苷,但他的這一實驗結果卻在當時遭到了嘲笑,之后便被遺忘了。

結果,神經生成這一新領域就這樣在搖籃中被扼殺了。又過了10年,新墨西哥大學的邁克爾·卡普蘭(Michael Kaplan)才用電子顯微鏡觀察到了舊神經元能夠產生出新神經元的現象。

卡普蘭發現哺乳動物的大腦中到處都有這些新生細胞,甚至在大腦皮質中也一樣。然而就算有這些看得見的證據,科學還是固執地堅守著它以前的學說。歷經了多年的嘲諷和懷疑后,卡普蘭就像先行于他的奧特曼一樣,放棄了在神經生成學這一領域的研究。

讀過奧特曼和卡普蘭的論文后,古爾德意識到自己的錯誤并不是錯誤——它是一個長期被忽視的事實。反常現象一直都被隱藏著。在古爾德發現費爾南多·諾特博姆(Fernando Nottebohm)的作品時,這一直缺席著的謎底拼圖的最后一塊才從天而降。巧合的是,這個人也在洛克菲勒大學。

在對鳥類大腦進行的一系列讓人嘆服的研究中,諾特博姆向世人展示了神經生成是鳥兒能夠歌唱所必備的生理條件。歌唱如此復雜的旋律,雄鳥需要不斷地更新腦細胞。事實上,鳥類的歌唱中樞每天都有多達1%的神經元得到更新。

“那時候,這是一個非常激進的想法,”諾特博姆說,“人們原本以為大腦是一個固定不變的器官。發展一旦結束后,科學家們便以為大腦已經被塑造成了類似水晶一樣的固定結構。就是這樣,你被塑造成了一勞永逸的成品。”

諾特博姆通過他對鳥類真正棲息地的研究獲得了針對這一信條的反證,如果他把鳥兒放在鐵籠里,剝奪它們的自然生存環境的話,就永遠不會觀察到他所發現的那些大量生成的新細胞。鳥兒會因為過多的精神壓抑而唱不出歌來,這樣新生成的神經元就會大大減少。

正如諾特博姆所言,“剝奪了自然環境,你所有的見識都會處于生物學的真空中”。只有把目光投向實驗室真空之外的鳥兒,才能夠探索神經生成學,起碼在燕雀和金絲雀那里,神經生成蘊含著真正的進化目的。

盡管諾特博姆的數據巧妙而又優雅,但他的科學還是被邊緣化了。當時的人們認為,鳥類大腦與哺乳類動物的大腦相去甚遠。鳥類神經生成學被解釋成了一個異乎尋常的適應性行為,只是反映了“飛行需要大腦重量減輕”這個事實。

在《科學革命的結構》(Structure of Scientific Revolutions)一書中,科學哲學家托馬斯·庫恩(Thomas Kuhn)書寫了科學是如何傾向于將自相矛盾的例子排除在外的:“在科學家們學會以不同視角審視自然之前,新的事實對于他們來說根本算不上是科學事實。”神經生成學的證據就這樣被系統地排除在“正常的科學世界”之外了。

古爾德被自己實驗中所遇到的怪現象所驅使,把點連成了線。她意識到奧特曼、卡普蘭和諾特博姆都獲得過關于哺乳類動物神經生成學的有力證據。

面對這些已經獲得但被忽視了的大量數據,古爾德放棄了她原來的研究項目,開始致力于研究神經元的生成。

在接下來的8年中,她量化了無數個放射性鼠腦的有關數據。值得慶幸的是,冗長乏味的腦力加體力勞動終于讓她獲得了回報——古爾德的數據終于轉變了這一科學研究的范式。此時距奧特曼第一次瞥見新神經元,已經過去30多年了,但是神經生成終于成了一個科學事實。

在古爾德充滿沮喪的博士后生涯期中,她的科學研究一直都飽受抨擊。在這之后,她受聘于普林斯頓大學。

在接下來的一年中,她寫成了一系列具有里程碑意義的論文,開始記錄靈長類動物中的神經生成現象,而這與拉奇克的數據完全相反。

她證實了狨猴和獼猴在一生中都在不斷地生成新神經元。大腦遠不是固定不變的,而是一直處于細胞激變的狀態中。

到了1998年,連拉奇克本人都承認了神經生成學是有真實依據的,他的報告也指明,在獼猴身上同樣也觀察到了新神經元。教科書就這樣被改寫了:大腦在持續不斷地生成它自己。

古爾德繼續展示了神經生成的數量也會被環境所左右,而不僅僅是受基因所控制的事實。高強度的壓力會使新細胞的數量減少,就算是在等級上占有相對優勢的低等生物也同樣如此(在它們的屬類中相當于靈長類動物的低等生物)。

實際上,居住在壓抑環境中的母猴會產下神經生成能力較低的后代,甚至是在那些猴子寶寶還沒有親自體驗到壓抑的時候,神經生成能力就已經呈現出了萎靡狀態。

但是,希望還是有的——壓抑留下的傷疤是能夠愈合的,當靈長類動物被轉移到更加豐富的圍場環境中——擁有繁茂的樹木、隱藏的食物,還有會轉的玩具時,它們的成年大腦便會開始迅速地恢復。

在不到4周的時間里,它們受損的細胞就會得到徹底的修復,形成豐富的新連接,而神經生成的速率也恢復到了正常水平。這一現象和數據意味著什么呢?

它們似乎在證明,大腦永遠都能夠得到救贖,因為沒有什么環境能夠讓神經生成能力徹底消失。只要我們還活著,大腦的重要部位就還在進行著細胞分裂。大腦不是大理石,它是活性黏土,永遠都不會硬化。

當時,腦神經學剛剛開始探索這一發現所產生的深遠后果。

研究發現,新神經元一直供應著海馬體——大腦中調節學習和記憶的部分。新神經元幫助我們學習并將新想法和新行為通過記憶強化為我們的習性,其他科學家們則發現抗抑郁藥是靠刺激神經生成(至少是在嚙齒目動物身上)而奏效的,這暗示了抑郁實際上是由于新神經元數量減少而形成的,而不是因為缺乏血清素所致。

因此,一種作用于神經生成途徑的新型抗抑郁藥正處于研發中。

不知何故,新生的腦細胞成了我們快樂的源泉。

迄今為止,自由還只是一個抽象的概念,神經生成現象卻成了一個由活細胞構成的明證——我們已經進化到了永遠不會停止進化的程度。

艾略特是正確的:活著就意味著要不斷地開始。正如她在《米德爾馬契》中所寫的,“大腦就如啟明星一樣活躍”。因為我們每個人都以一個略新的大腦開始每一天,神經生成學確保了我們永遠都處于變化之中。在我們腦細胞持續不斷的騷動中,在我們大腦無法抑制的可塑性中,我們尋獲了自由。

繼沃森和克里克之后,科學家們發現了DNA的原始語言是如何拼寫出命令來操縱人體這一復雜有機體的運作的,他們為這一發現取了一個簡單的稱號,那就是“中心法則”(Central Dogma)——DNA創造了生成蛋白質的RNA。

因為我們僅僅是在雕琢蛋白質這個“雕像”,生物學家們便以為我們就是自己DNA的總和。克里克曾這樣簡要地闡述了這一發現:“‘信息’一旦(從DNA)傳到了蛋白質中,就再也出不來了。”

從遺傳學的角度來看,生命變成了一條雖然很規則但卻沒有經過預先設計的長鏈,我們的有機體終于能夠被還原成文本信息,而這些纖弱的雙螺旋結構就漂浮在細胞的原子核內。

這一生物學體系的邏輯延伸便是人類基因組計劃,這項計劃從1990年開始啟動,試圖解開人類這一物種的基因圖譜。科學家們要確定每一個染色體、基因和堿基對的次序,并理解其中的含義。

我們信息文本的基礎結構將不再是一個謎,我們被遺傳因素所禁錮的原因也最終會被攻克。只要微不足道的27億美元,從癌癥到精神分裂癥等一切疾病都會因這一成功而被根除。

那只是一個樂觀的假想。

另一方面,自然寫下的卻是一部令人嘆為觀止、極其復雜的詩篇。如果DNA能夠在文學方面找到一個等價作品的話,那么它便是《芬尼根的守靈夜》(Finnegans Wake)。人類基因組計劃剛開始為我們底層的基質解碼不久,就不得不對以往分子生物學中一向被珍視的一些設想進行質疑。

基因組計劃發現的第一個令人大吃一驚的事實是,人類基因組讓人頭暈目眩的宏偉規模。嚴格地說,我們只需要9 000萬個DNA堿基對就能夠為人類身體中100 000個不同蛋白質進行編碼,但事實上我們擁有的堿基對則有30多億。這過量的文本信息中多數都沒有實際作用。

實際上,95%以上的DNA都是由被科學家稱為“內含子”——那些大量重復、沒有編碼能力的垃圾型基因材料所構成的。

但是當人類基因組計劃完成了這一史詩般恢宏的解碼工程后,基因與基因填充物的分界線卻開始模糊起來,生物學甚至都無法定義基因到底是什么了,而中心法則這一可愛的單純性原則在人類基因現實的復雜狀況下轟然倒塌。

在基因現實中,基因被捻接、編輯、甲基化,有些還在染色體中越級提升(這些被稱為外遺傳效應)。

科學發現,與任何文學作品一樣,人類基因組是一段需要被解說的文本,因為艾略特對于詩歌的評論同樣適用于DNA:“所有意義都依賴于‘詮釋’這把鑰匙。”

使我們成為人類、讓我們成為自己的并不單單是隱藏在堿基對中的基因,而是我們的細胞是如何通過與環境的能量進行交換,為DNA提供定型的依據,從而決定我們理解自己的方式的。

生命是辯證的,比如代碼序列GTAAGT可以被轉換為“嵌入氨基酸和絲氨酸”這一指令;如果作為一個間隔基(Spacer)被讀取,基因停頓可以使蛋白質彼此間形成一個合適的距離,或者它們還可以被解釋為在轉譯文本的過程中,有節奏地在那一間隔點上切斷的指令信號。

人類DNA的主要特征便是它潛在的隨機多重性,它是一個需要在特定語境中被破解的密碼。

這就是為什么雖然人類基因中可以有42%與一只昆蟲相同,或可以有98.7%與一只黑猩猩相同,但是我們仍然與兩者完全不同的原因所在。

通過展示基因決定論的局限性,人類基因組計劃最后反倒令人啼笑皆非地成了對我們個體特征的肯定。基因組計劃未能對我們人類的奧秘予以周全的解釋,它只告訴我們人類的特征不只是單純的文本信息,迫使分子生物學致力于研究基因是如何與真實世界進行能量交換的。

結果說明,人類的天性會隨著后天的培育而不斷改變。面對人類奧秘的未知領域,這一“剪不斷,理還亂”的難題開始變得更加有趣(也更為撲朔迷離)。

以人類的大腦為例,人們普遍認為有凹回的大腦皮質是宇宙中已知的最為復雜的造物,如果人的大腦皮質基因已經編寫好了,那么它起碼應該比鼠腦之類的大腦含有更多的基因。

可是事實并非如此。實際上,鼠腦中含有的基因與人腦基因的數量大體相當。在為許多物種的基因組解碼后,科學家們發現基因組的規模大小與大腦復雜性幾乎沒有什么關聯。

(幾個品種的變形蟲擁有的基因組遠比人類的基因組要龐大得多。)這一現象強烈暗示了這樣一個理念,人類大腦并不是按照制定好的具體方案以嚴格的基因編碼順序發展下去的。

如果DNA不支配人類大腦,那么它做些什么呢?答案很簡單——什么也不做。盡管基因對大腦總體的解剖結構負責,可是可塑性極強的神經元所肩負的使命卻契合了我們的經歷和體驗。

免疫系統在與病原體真正短兵相接的時候會作出反應,改變自己(我們可能恰恰沒有父母的B細胞)。就像免疫系統一樣,大腦也一直在適應生活中的特定環境。

這就是為什么盲人能夠用視覺皮層讀盲文,兩耳失聰的人能夠在聽覺皮層中處理手語信息的原因。而在人失掉一個手指后,由于神經系統的適應性,其他手指會接管與之對應的大腦空間。在一個大膽的實驗中,腦神經學家姆里干卡·蘇爾(Mriganka Sur)將雪貂的大腦重新裝配了一番,以至于從視網膜接受的信息被錯位傳導到了聽覺皮層。令蘇爾驚奇的是,雪貂們仍舊擁有視覺能力。更甚的是,它們的聽覺皮層此時與雪貂典型的視覺皮層非常相似,就連空間地形意識和適合發覺斜射光線的神經細胞都很完備。

適應性研究領域的創始人之一邁克爾·默策尼希(Michael Merzenich)把這項實驗稱為“這是你所能看到的最令人信服的一次演示,它證實了大腦是可以由經歷塑造的這一觀念”。

正如艾略特一直主張的那樣,大腦適應其自身內部改變的韌性是它的主要特征之一。[15] 這是我們對DNA科學認識的新勝利——DNA創造我們,卻不支配我們。

神經適應性是由基因組編碼而成的,它的發現讓我們每個人都具備了超越自己基因的能力。就像小說中的一個個人物會從著作中那模糊的字母中浮現出來一樣。

當然,接受人類大腦中天賜的自由,同樣也相當于接受我們解決問題不可能只有單一方案這一事實。作為命運的禮物,我們每一個人在每一天都會被賜予新神經元和可塑的腦皮質細胞。因此說,決定我們大腦的只有我們自己。

我們對DNA最貼切的比喻恐怕就是文學了,就像所有經典文學著作一樣,我們基因的主要特征并不是它意義的確定性,而是它語言的不穩定性以及由它激發出的多種解讀的能力。

一部小說或一首詩歌之所以能夠不朽,在于它內在的復雜性,在于它能讓每一位讀者在相同的文字中讀到不同的故事。例如,許多讀者都覺得小說《米德爾馬契》以多蘿西婭和威爾私奔為結尾是婚姻戰勝邪惡的一個傳統式的完美大結局。然而有些讀者,比如弗吉尼亞·伍爾夫則把多蘿西婭喪失獨立生活的能力看作“比悲劇更傷感”的情節轉折。

同樣一本書激發出了兩種截然不同的結論。而且對一部小說的解讀不存在所謂正確與錯誤之分,每個人都有自由在這本小說中尋找到屬于自己的意義。我們的基因也是如此。由此看來,生命似乎模仿了藝術。

盡管在我們的邏輯觀念中,生命是一個設計完美的造物(我們的細胞組成就好像一塊塊瑞士表那樣精妙復雜),可真實的情況卻是,我們的零件卻都是不可預測的。

鮑勃·迪倫(Bob Dylan)曾說過:“我接受混沌的世界,但是我不曉得它是否接受我。” 面對著難以梳理出平整頭緒的生命現象,分子生物學同樣也被迫要接受混沌現象。物理學界發現了不確定的量子世界,這項發現瓦解了時間和空間是固定不變的客觀事實這一古典概念。

如同量子世界的發現一樣,生物學也在未知與混亂的核心處揭開了顯現它本質的面紗——生命是建立在隨機性這一龐大的建筑根基之上的。

1968年,日本的偉大遺傳學家木村資生(Motoo Kimura)將“分子進化中性學說”(neutral theory)引入了進化生物學領域,這是射進混亂生命這一黑暗洞穴中的第一縷光芒。“分子進化中性學說”這個名字聽上去古板而又一本正經,可是卻被許多科學家尊為繼達爾文之后對進化論最有趣味和最具價值的補充和修訂。

木村的發現以一個悖論開始,自20世紀60年代早期起,生物學家們終于能夠測量物種在經歷自然選擇期間時基因變化的概率。正如科學家們所預料的那樣,推動進化的發動機是任意的基因突變——雙螺旋結構持續遭受著錯誤編碼密集的火力攻擊。

然而,這一數據卻掩藏著一個令人不安的新事實:DNA的變化幅度實在是太大了。按照木村的計算,一個普通基因組是以進化方程式原本預算出來的100倍的速率變化著的。實際上,DNA改變得太多了,以至于連自然選擇都沒有辦法顧及到全體,無法為所有這些被稱為“適應性行為”的活動都做出一個滿意的說明。

但是,如果自然選擇并不是推動基因進化的驅動力,那么它到底是被什么所驅動的呢?木村的答案很簡單——是混沌,是純粹的機緣,是進化突變的骰子和遺傳漂變(Genetic Drift)的撲克牌。在DNA這個層面上,進化大多數時候是偶然發生的,[16]基因組只不過是一連串偶然錯誤的記錄。

盡管分子生物學曾以為情況正是如此,但其實并不是這樣的,生命是隨機而無序的。在人類細胞中,核酸與蛋白質的碎片和微屑漫無目的地漂浮著,等待著相互作用的時刻,似乎沒有什么無形的手去指引它們,也沒有什么能夠保證它們對接的精確性。

2002年《科學》雜志刊登了一篇名為《一個單細胞的隨機性基因表達》(Stochastic Gene Expression in a Single Cell)的文章,作者加州理工大學的邁克爾·伊洛維茲(Michael Elowitz)在文中展示了生物“噪聲”(“混沌”一詞在科學中的同義語)是基因表達自身時所特有的一項內在本性。

一開始,伊洛維茲將從螢火蟲體內盜取的兩組單個DNA序列插入了大腸桿菌的基因組中。一組基因能夠編碼,發出指令生成能讓生物放出霓虹綠光的某種蛋白質;而另一組基因則可以讓細菌放出紅光。伊洛維茲知道,如果兩組基因以同等地位在大腸桿菌中表達自身的屬性(正如經典生物理論所預言的那樣),那么占主導地位的則會是黃色光(因為光波的原因,紅光加綠光會顯現為黃光)。

也就是說,如果生命中沒有了內在特有的“噪聲”,那么所有細菌都會被浸染成同樣的霓虹色調。

伊洛維茲發現,當紅綠光的基因在一般水平上被表達出來,而不是被過度表達出來時,系統中的噪聲會一下子變得可見。一些細菌本來應該發出黃光,但是其他細胞在它們固有混亂的影響下,則發出了黛青色或橙色的光亮。所有顏色的變化都是由于發熒光的蛋白質表面上存在的難以解釋的差異所導致的——這兩種基因并沒有順理成章地獲得均等的表達機會。

本來,在每一項分子生物實驗中都包含著這樣一個簡單的前提——生命必須遵循著有條理的規則,它應該讓DNA忠實而又準確地轉譯信息,可是這樣的合理前提卻因為原核生物(prokaryote)的多彩性(因其不和蛋白質結合,故染色體裸露于細胞質中)而灰飛煙滅了。

盡管嚴格來說細胞都是相同的,但是植入它們系統的隨機性卻產生了大量熒光式的變異。這種細菌顏色的差異是不可還原的,因為其噪聲并不是來自一個單一的源頭。它不容忽視地就出現在了那里,構成了讓生命鮮活起來的必要驅動力。

另外,基因轉譯過程中固有的混沌會向上彌散,熏染并影響生命的所有方面。例如,果蠅的身上有被用作感覺器官的長長的絨毛,這些絨毛的位置和密度在果蠅兩側之間分布不均,而且分布得也并不系統。雖然果蠅兩側的器官都是被同樣的基因編碼,并且在相同環境中發育,但果蠅細胞中原子之間隨機的碰撞卻形成了這般不可預測的差異,生物學家把它稱作“發育噪聲”(developmental noise)。(這也是為什么你的左手和右手有著不同指紋的原因。)

人類大腦中甚至也蘊含著同樣的原理,腦神經學家弗雷德·蓋奇(Fred Gage)發現,反轉錄轉座子(retrotransposon)——那些在人類基因組周圍隨意“蹦跳著”的所謂垃圾基因,在神經細胞中出現得異常多。實際上,這些制造麻煩的DNA碎片充斥了我們腦細胞80%的空間,任意地篡改著它們的基因程序。

起初,蓋奇對這一數據大惑不解,因為大腦看上去好像有意要自我破壞似的,仿佛決意要模糊和瓦解自己精確的指令。

可是后來,蓋奇頓悟過來,他意識到,所有這些對基因連續式的破壞恰恰陰錯陽差地創造出了一個完全獨特的大腦群體,因為每一個大腦都以自己的方式對反轉錄轉座子作出了反應。

換句話說,混沌創造了個性。蓋奇的新學說是,大腦中的所有這些混亂狀態都具有適應性,因為正是它們才使人類的基因能夠生成無限多樣的大腦樣式。

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