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普鲁斯特是个神经学家:艺术与科学的交融2

普鲁斯特是个神经学家:艺术与科学的交融2

作者: 柯志雄 | 来源:发表于2015-09-09 12:15 被阅读155次

    在乔治·艾略特遭受心碎的折磨时,她对实证主义的信念开始渐渐减退。这种苦恼的感觉就在心头,没有什么逻辑能把它解决。她的悲伤源自于赫伯特·斯宾塞(Herbert Spencer),就是这位维多利亚时代的生物学家创造了“适者生存”(survival of the fittest)这个术语。艾略特搬到伦敦,在海滨的一所公寓住了下来,那段日子正是她与斯宾塞相好的时候。他们一起在公园里漫步,一起订票去看歌剧。她爱上了他,但他却没有。

    斯宾塞对艾略特的情书不以为意。他的回绝十分坚定。斯宾塞后来这样写道:“缺乏身体的吸引力这一点是致命的。”

    在被斯宾塞回绝后的几个月里,艾略特决定要“滋养自己饱满光润的乐观主义心态”,她拒绝让自己沉浸在悲伤之中。不久,艾略特又一次坠入爱河,这一次是与乔治·亨利·刘易斯(George Henry Lewes)。

    在许多重要方面,刘易斯都与斯宾塞大相径庭。斯宾塞开始他的事业时是一位充满激情的实证主义者,徒劳地为世界上的每一种事物都寻找着一个使之合理存在的理论依据。实证主义消退以后,斯宾塞成了一位忠心耿耿的社会达尔文主义者(Social Darwinist),他乐于把从蠕虫到文明的一切存在都以物竞天择的理论来诠释。

    与之相反,刘易斯作为知识分子而闻名,凭借的是他的多才多艺,他写的文章涵盖了诗歌、物理学、心理学和哲学等诸多领域。在学术越来越趋于专业化的时期,刘易斯还停留在文艺复兴时代。然而他灵光闪现的思想却掩盖着一个令人绝望的不幸。像艾略特一样,刘易斯也同样怀有一颗破碎的心——他的妻子阿格尼丝(Agnes)怀上了他最好朋友的孩子。

    刘易斯在《生命与心智之谜》(The Problems of Life and Mind)这篇文章中对心理学做了总结性的回顾(这篇文稿是艾略特在刘易斯死后完成的)。

    他认为,大脑始终都会是一个谜,“因为它是复杂基础上的和谐统一”。实证主义者可能会劝别人同意他们索然无味的构想,然而刘易斯写道:“难以想象,要是任何一件事情都用这种理论来解释,世界会变成什么样?而实际上,生命和生存还会如以往一样令人难以琢磨。”留一些神秘给生命吧,哪怕没有其他益处,心灵的自由也将是我们“无知”的必然结果。

    当艾略特写完最后一部小说《丹尼尔·德隆达》(Daniel Deronda)时,就已经认识到拉普拉斯和斯宾塞以及余下的那些实证主义者们都是错误的。宇宙不能够被提纯为一张一切注定、错落有致的因果之网。无论偶然和自由有多么脆弱,它们还是无处不在的。“好一个‘必然论’,”艾略特写道,“我痛恨这个丑陋的词汇。”

    虽然乔治·艾略特摒弃了她那个时代的社会物理学,但却欣然地把达尔文物竞天择的理论称为“新纪元”的开始。在《物种起源》(On the Origin of Species)一书刚刚出版的1859年,艾略特就阅读了这本书,之后,她立即意识到漫长浩繁的生命历史现在终于有了一个连贯的结构骨架,它可以还原我们的生命本真。

    实证主义者相信生命的混沌只是虚假的表象,世界上的每一个事物都有必然性的物理学法则作为基本原理;而达尔文主义则认为偶然性是自然界一个不可争辩的事实。

    按照达尔文的观点,在一定的人口中,纯粹是偶然的机缘决定了他们多样性面貌的形成。基因突变(genetic mutations)——达尔文原把它们称作“saltations”,是不遵从任何自然法则的。

    这种多样性在有机物中创造了不同级别的繁殖种类,从而导致了适者生存的情况。正是因为有了混乱,才有了生命的发展进化,所以说混乱并不是生命进化的阻力。

    为什么自然蕴含着诸多苦难和不测?这个让神学家犯难的问题,成了达尔文为世人阐释生命万象时所揭示的谜底。

    让艾略特对达尔文如此着迷的是偶然性所敞开的那令人心旷神怡的拥抱。眼前的叙述本身就是未知的,因为它是被各种构成因素肆意的变化所左右的。生命的进化依赖于那些无法辨清原因的事件。

    斯宾塞认为达尔文的进化论能够解决生物学上的一切奥秘(物竞天择也被斯宾塞纳入了所谓新的社会物理学),但艾略特却不以为然,她认为达尔文的进化论反倒让这个奥秘更加扑朔迷离了。

    正如艾略特在日记中所透露的那样:“于是,世界一步步地走向了大胆的明晰和坦诚!可对于我来说,发展理论(即达尔文的进化论)和对于事物产生过程的所有其他解释,若是与这些过程下隐藏的奥秘总量相比,都显得如此缺乏说服力。”

    因为进化没有目的,也没有计划方案——它只不过是无数错误累积的总和,生物学仍旧是不可测知的。

    艾略特坦承:“甚至是科学这个严格的测量者,为了方便研究问题,都被迫以一个虚构的单位作为开始。” 生命内部固有的奥秘是艾略特艺术的最意味深长的主题。她的艺术反对实证主义的自夸——他们以为总有一天,一切奥秘都会被几个万能公式所定位。

    然而,艾略特总是对我们不能知晓的事物最感兴趣,对于现实中不能被简化的那些方面最感兴趣——“如果我们对所有平淡的人类生活持有一种敏锐的洞察力和热切的情感,”

    她在《米德尔马契》中提醒我们说,“那就好像听到青草生长和松鼠心跳的声音,我们应该强烈地感受到这寂静背后的呼啸声。照这样看来,我们中因走得最快而听不到那些声音的人简直是蠢到家了。”

    她的小说中有一些人物否认了世界的神秘性,他们坚持认为自由只是幻觉,现实是被抽象的法则所支配的(他们正巧发现了这个法则)。这些人阻碍了社会的发展,是反派角色,相信那些“缺乏说服力的思想”。

    艾略特很喜欢引用丁尼生(Alfred Tennyson)在《悼念集》(In Memoriam)中的话——“真诚的怀疑中往往怀有更多信念,相信我而不是相信那些不坚定的所谓信条”。

    艾略特的杰作《米德尔马契》包含了对被拉普拉斯称为“世界最终法则”的两项还原理论公式的探究。书中多萝西娅·布鲁克(Dorothea Brooke)自命不凡的丈夫爱德华·卡苏朋(Edward Casaubon)日日夜夜写着一本名为《世界神话索引大全》(Key to All Mythologies)的书,这本书可以揭示各种宗教体验之间的内在联系。

    艾略特认为,他的作品注定会失败,因为他已经“迷失在狭窄的密室和旋转楼梯里了”。卡苏朋最后因“心脏脂肪变性”濒临死亡,这种病难得一见,这似乎也是艾略特宣告此类理论“必死无疑”命运的寓意象征。

    此书中野心勃勃的乡村医生特蒂斯·利德盖特(Tertius Lydgate)也正致力于一项同样徒劳无功的研究,他一直在不遗余力地寻找所谓“生命的原始组织”(primitive tissue of life)。他的愚蠢探求是此书作者影射斯宾塞生物学理论的又一处妙笔,艾略特很喜欢嘲笑这一类换汤不换药的理论。

    就像卡苏朋一样,利德盖特一直高估了自己所坚持科学的解释效力。然而,无情的现实最终侵入了他的美梦,他的科学事业一落千丈。经历了几场财政灾难以后,利德盖特最终成了一位痛风病医生,并且“认为自己是一个废物——他没有完成自己本该做的事情”。他的生活恰恰验证了实证主义科学的局限性。

    如果科学真的能够看见自由,那么自由会是什么样子呢?如果它想要找到意志,它将去哪里寻觅呢?艾略特相信,凭借大脑改变自己的能力是我们的自由之源。

    生物学一直没有认同艾略特对于大脑可塑性的信念,这种情况直到最近才得以扭转。拉普拉斯和实证主义者把我们生存的环境看作监牢——它限制我们,让我们没有出路;而在达尔文之后的时代,决定论又发现了一个新托词。

    按照生物学的说法,大脑比一个由基因控制的机器人还多了那么一点儿东西,神经连接被超越我们掌控的其他力量所支配。这正如赫胥黎(Thomas Huxley)轻蔑地宣称的那样,“我们是有意识的自动机”。

    这一主题最明确的表达便是,人类生来就具备全套神经元。这种理论认为,脑细胞与我们身体的所有其他细胞不同,它们不会进行分裂。一旦度过了婴儿期,大脑的发育就完全停止了,它的命运就此划上了句号。这一观念一直都是脑神经学的基本原则之一,历经了整个20世纪。

    这一理论最具说服力的辩护者就是耶鲁大学的神经生理学家帕斯科·拉奇克(Pasko Rakic)。1980年,拉奇克意识到神经元从不裂变这一观点似乎经不起推敲,因为它从未在灵长类动物中被充分验证过,这一信条完全是从理论上得出的。于是,拉奇克便开始着手进行研究。他以12只猕猴作为研究对象,给它们注射了放射性胸腺嘧啶脱氧核苷(radioactive thymidine,简称胸苷),这样就可以观测猕猴大脑中神经元的生长状态。

    拉奇克后来在不同阶段杀死了注射过这一药物的猕猴,并力图寻找到新的神经元的生长迹象。他没有找到任何迹象。“猕猴大脑中的所有神经元都在出生前以及出生后的早期形成。”拉奇克在他1985年发表的影响深远的论文《灵长类动物神经生成能力的局限性》(Limits of Neurogenesis in Primates)中写道。

    拉奇克承认他的论据并不完美,但为这一信条进行了令人信服的辩护。他竟然构建了一个貌似合理的进化理论用以解释神经元为什么不会分裂。拉奇克认为,在我们遥远的过去,灵长类动物就已经放弃了产生新神经元的能力,取而代之的是,它们拥有了变更自己旧神经元之间联系的能力。

    按照拉奇克的说法,灵长类动物的“社会性和认知”行为并不需要神经形成能力。当他完全展示了所有人都已经相信的那些说法后,他的论文似乎已经成了这一学说的定论。自此,他的实验也从未被独立地核实过。

    可是,科学方法的精髓在于它从来不会接受永久性的解答方案。怀疑主义是溶解一切妨碍科学前行梗阻的溶剂,因为一切理论都不是完美的。科学事实的意义恰恰是因为它们很短暂——一个新的观察或一个更加属实的观察总会将它们改变。这一改变同样也发生在拉奇克固定不变的大脑理论上。用卡尔·波普尔(Karl Popper)的动词说,拉奇克的理论是“被歪曲过的”(falsified)。

    1989年,纽约市洛克菲勒大学布鲁斯·马克伊文(Bruce McEwen)实验室的一位年轻博士后伊丽莎白·古尔德(Elizabeth Gould)正从事着应激激素(stress hormones)对鼠脑影响的研究。

    长期的精神压力对于神经元有破坏作用,而古尔德的实验则致力于研究鼠脑中的海马体细胞是如何死亡的。但是在记录大脑恶化的同时,古尔德偶然发现了一件神奇的事情——大脑还会自己愈合。

    这一反常现象使古尔德十分困惑,她去了图书馆。她本以为自己犯了什么简单的实验错误,因为神经元是不会分裂的——这是长期以来地球人都知道的事实。可是后来,在古尔德翻阅一本落满灰尘的、27年前的科学期刊时,她发现了一个令人惊愕的线索。从1962年开始,麻省理工大学的一位研究员约瑟夫·奥特曼(Joseph Altman)连续发表了几篇论文,声称成年的鼠、猫、豚鼠的脑部都出现了新神经元形成的现象。

    尽管奥特曼应用的技术与拉奇克后来在猴脑上应用的相同——注射胸苷,但他的这一实验结果却在当时遭到了嘲笑,之后便被遗忘了。

    结果,神经生成这一新领域就这样在摇篮中被扼杀了。又过了10年,新墨西哥大学的迈克尔·卡普兰(Michael Kaplan)才用电子显微镜观察到了旧神经元能够产生出新神经元的现象。

    卡普兰发现哺乳动物的大脑中到处都有这些新生细胞,甚至在大脑皮质中也一样。然而就算有这些看得见的证据,科学还是固执地坚守着它以前的学说。历经了多年的嘲讽和怀疑后,卡普兰就像先行于他的奥特曼一样,放弃了在神经生成学这一领域的研究。

    读过奥特曼和卡普兰的论文后,古尔德意识到自己的错误并不是错误——它是一个长期被忽视的事实。反常现象一直都被隐藏着。在古尔德发现费尔南多·诺特博姆(Fernando Nottebohm)的作品时,这一直缺席着的谜底拼图的最后一块才从天而降。巧合的是,这个人也在洛克菲勒大学。

    在对鸟类大脑进行的一系列让人叹服的研究中,诺特博姆向世人展示了神经生成是鸟儿能够歌唱所必备的生理条件。歌唱如此复杂的旋律,雄鸟需要不断地更新脑细胞。事实上,鸟类的歌唱中枢每天都有多达1%的神经元得到更新。

    “那时候,这是一个非常激进的想法,”诺特博姆说,“人们原本以为大脑是一个固定不变的器官。发展一旦结束后,科学家们便以为大脑已经被塑造成了类似水晶一样的固定结构。就是这样,你被塑造成了一劳永逸的成品。”

    诺特博姆通过他对鸟类真正栖息地的研究获得了针对这一信条的反证,如果他把鸟儿放在铁笼里,剥夺它们的自然生存环境的话,就永远不会观察到他所发现的那些大量生成的新细胞。鸟儿会因为过多的精神压抑而唱不出歌来,这样新生成的神经元就会大大减少。

    正如诺特博姆所言,“剥夺了自然环境,你所有的见识都会处于生物学的真空中”。只有把目光投向实验室真空之外的鸟儿,才能够探索神经生成学,起码在燕雀和金丝雀那里,神经生成蕴含着真正的进化目的。

    尽管诺特博姆的数据巧妙而又优雅,但他的科学还是被边缘化了。当时的人们认为,鸟类大脑与哺乳类动物的大脑相去甚远。鸟类神经生成学被解释成了一个异乎寻常的适应性行为,只是反映了“飞行需要大脑重量减轻”这个事实。

    在《科学革命的结构》(Structure of Scientific Revolutions)一书中,科学哲学家托马斯·库恩(Thomas Kuhn)书写了科学是如何倾向于将自相矛盾的例子排除在外的:“在科学家们学会以不同视角审视自然之前,新的事实对于他们来说根本算不上是科学事实。”神经生成学的证据就这样被系统地排除在“正常的科学世界”之外了。

    古尔德被自己实验中所遇到的怪现象所驱使,把点连成了线。她意识到奥特曼、卡普兰和诺特博姆都获得过关于哺乳类动物神经生成学的有力证据。

    面对这些已经获得但被忽视了的大量数据,古尔德放弃了她原来的研究项目,开始致力于研究神经元的生成。

    在接下来的8年中,她量化了无数个放射性鼠脑的有关数据。值得庆幸的是,冗长乏味的脑力加体力劳动终于让她获得了回报——古尔德的数据终于转变了这一科学研究的范式。此时距奥特曼第一次瞥见新神经元,已经过去30多年了,但是神经生成终于成了一个科学事实。

    在古尔德充满沮丧的博士后生涯期中,她的科学研究一直都饱受抨击。在这之后,她受聘于普林斯顿大学。

    在接下来的一年中,她写成了一系列具有里程碑意义的论文,开始记录灵长类动物中的神经生成现象,而这与拉奇克的数据完全相反。

    她证实了狨猴和猕猴在一生中都在不断地生成新神经元。大脑远不是固定不变的,而是一直处于细胞激变的状态中。

    到了1998年,连拉奇克本人都承认了神经生成学是有真实依据的,他的报告也指明,在猕猴身上同样也观察到了新神经元。教科书就这样被改写了:大脑在持续不断地生成它自己。

    古尔德继续展示了神经生成的数量也会被环境所左右,而不仅仅是受基因所控制的事实。高强度的压力会使新细胞的数量减少,就算是在等级上占有相对优势的低等生物也同样如此(在它们的属类中相当于灵长类动物的低等生物)。

    实际上,居住在压抑环境中的母猴会产下神经生成能力较低的后代,甚至是在那些猴子宝宝还没有亲自体验到压抑的时候,神经生成能力就已经呈现出了萎靡状态。

    但是,希望还是有的——压抑留下的伤疤是能够愈合的,当灵长类动物被转移到更加丰富的围场环境中——拥有繁茂的树木、隐藏的食物,还有会转的玩具时,它们的成年大脑便会开始迅速地恢复。

    在不到4周的时间里,它们受损的细胞就会得到彻底的修复,形成丰富的新连接,而神经生成的速率也恢复到了正常水平。这一现象和数据意味着什么呢?

    它们似乎在证明,大脑永远都能够得到救赎,因为没有什么环境能够让神经生成能力彻底消失。只要我们还活着,大脑的重要部位就还在进行着细胞分裂。大脑不是大理石,它是活性黏土,永远都不会硬化。

    当时,脑神经学刚刚开始探索这一发现所产生的深远后果。

    研究发现,新神经元一直供应着海马体——大脑中调节学习和记忆的部分。新神经元帮助我们学习并将新想法和新行为通过记忆强化为我们的习性,其他科学家们则发现抗抑郁药是靠刺激神经生成(至少是在啮齿目动物身上)而奏效的,这暗示了抑郁实际上是由于新神经元数量减少而形成的,而不是因为缺乏血清素所致。

    因此,一种作用于神经生成途径的新型抗抑郁药正处于研发中。

    不知何故,新生的脑细胞成了我们快乐的源泉。

    迄今为止,自由还只是一个抽象的概念,神经生成现象却成了一个由活细胞构成的明证——我们已经进化到了永远不会停止进化的程度。

    艾略特是正确的:活着就意味着要不断地开始。正如她在《米德尔马契》中所写的,“大脑就如启明星一样活跃”。因为我们每个人都以一个略新的大脑开始每一天,神经生成学确保了我们永远都处于变化之中。在我们脑细胞持续不断的骚动中,在我们大脑无法抑制的可塑性中,我们寻获了自由。

    继沃森和克里克之后,科学家们发现了DNA的原始语言是如何拼写出命令来操纵人体这一复杂有机体的运作的,他们为这一发现取了一个简单的称号,那就是“中心法则”(Central Dogma)——DNA创造了生成蛋白质的RNA。

    因为我们仅仅是在雕琢蛋白质这个“雕像”,生物学家们便以为我们就是自己DNA的总和。克里克曾这样简要地阐述了这一发现:“‘信息’一旦(从DNA)传到了蛋白质中,就再也出不来了。”

    从遗传学的角度来看,生命变成了一条虽然很规则但却没有经过预先设计的长链,我们的有机体终于能够被还原成文本信息,而这些纤弱的双螺旋结构就漂浮在细胞的原子核内。

    这一生物学体系的逻辑延伸便是人类基因组计划,这项计划从1990年开始启动,试图解开人类这一物种的基因图谱。科学家们要确定每一个染色体、基因和碱基对的次序,并理解其中的含义。

    我们信息文本的基础结构将不再是一个谜,我们被遗传因素所禁锢的原因也最终会被攻克。只要微不足道的27亿美元,从癌症到精神分裂症等一切疾病都会因这一成功而被根除。

    那只是一个乐观的假想。

    另一方面,自然写下的却是一部令人叹为观止、极其复杂的诗篇。如果DNA能够在文学方面找到一个等价作品的话,那么它便是《芬尼根的守灵夜》(Finnegans Wake)。人类基因组计划刚开始为我们底层的基质解码不久,就不得不对以往分子生物学中一向被珍视的一些设想进行质疑。

    基因组计划发现的第一个令人大吃一惊的事实是,人类基因组让人头晕目眩的宏伟规模。严格地说,我们只需要9 000万个DNA碱基对就能够为人类身体中100 000个不同蛋白质进行编码,但事实上我们拥有的碱基对则有30多亿。这过量的文本信息中多数都没有实际作用。

    实际上,95%以上的DNA都是由被科学家称为“内含子”——那些大量重复、没有编码能力的垃圾型基因材料所构成的。

    但是当人类基因组计划完成了这一史诗般恢宏的解码工程后,基因与基因填充物的分界线却开始模糊起来,生物学甚至都无法定义基因到底是什么了,而中心法则这一可爱的单纯性原则在人类基因现实的复杂状况下轰然倒塌。

    在基因现实中,基因被捻接、编辑、甲基化,有些还在染色体中越级提升(这些被称为外遗传效应)。

    科学发现,与任何文学作品一样,人类基因组是一段需要被解说的文本,因为艾略特对于诗歌的评论同样适用于DNA:“所有意义都依赖于‘诠释’这把钥匙。”

    使我们成为人类、让我们成为自己的并不单单是隐藏在碱基对中的基因,而是我们的细胞是如何通过与环境的能量进行交换,为DNA提供定型的依据,从而决定我们理解自己的方式的。

    生命是辩证的,比如代码序列GTAAGT可以被转换为“嵌入氨基酸和丝氨酸”这一指令;如果作为一个间隔基(Spacer)被读取,基因停顿可以使蛋白质彼此间形成一个合适的距离,或者它们还可以被解释为在转译文本的过程中,有节奏地在那一间隔点上切断的指令信号。

    人类DNA的主要特征便是它潜在的随机多重性,它是一个需要在特定语境中被破解的密码。

    这就是为什么虽然人类基因中可以有42%与一只昆虫相同,或可以有98.7%与一只黑猩猩相同,但是我们仍然与两者完全不同的原因所在。

    通过展示基因决定论的局限性,人类基因组计划最后反倒令人啼笑皆非地成了对我们个体特征的肯定。基因组计划未能对我们人类的奥秘予以周全的解释,它只告诉我们人类的特征不只是单纯的文本信息,迫使分子生物学致力于研究基因是如何与真实世界进行能量交换的。

    结果说明,人类的天性会随着后天的培育而不断改变。面对人类奥秘的未知领域,这一“剪不断,理还乱”的难题开始变得更加有趣(也更为扑朔迷离)。

    以人类的大脑为例,人们普遍认为有凹回的大脑皮质是宇宙中已知的最为复杂的造物,如果人的大脑皮质基因已经编写好了,那么它起码应该比鼠脑之类的大脑含有更多的基因。

    可是事实并非如此。实际上,鼠脑中含有的基因与人脑基因的数量大体相当。在为许多物种的基因组解码后,科学家们发现基因组的规模大小与大脑复杂性几乎没有什么关联。

    (几个品种的变形虫拥有的基因组远比人类的基因组要庞大得多。)这一现象强烈暗示了这样一个理念,人类大脑并不是按照制定好的具体方案以严格的基因编码顺序发展下去的。

    如果DNA不支配人类大脑,那么它做些什么呢?答案很简单——什么也不做。尽管基因对大脑总体的解剖结构负责,可是可塑性极强的神经元所肩负的使命却契合了我们的经历和体验。

    免疫系统在与病原体真正短兵相接的时候会作出反应,改变自己(我们可能恰恰没有父母的B细胞)。就像免疫系统一样,大脑也一直在适应生活中的特定环境。

    这就是为什么盲人能够用视觉皮层读盲文,两耳失聪的人能够在听觉皮层中处理手语信息的原因。而在人失掉一个手指后,由于神经系统的适应性,其他手指会接管与之对应的大脑空间。在一个大胆的实验中,脑神经学家姆里干卡·苏尔(Mriganka Sur)将雪貂的大脑重新装配了一番,以至于从视网膜接受的信息被错位传导到了听觉皮层。令苏尔惊奇的是,雪貂们仍旧拥有视觉能力。更甚的是,它们的听觉皮层此时与雪貂典型的视觉皮层非常相似,就连空间地形意识和适合发觉斜射光线的神经细胞都很完备。

    适应性研究领域的创始人之一迈克尔·默策尼希(Michael Merzenich)把这项实验称为“这是你所能看到的最令人信服的一次演示,它证实了大脑是可以由经历塑造的这一观念”。

    正如艾略特一直主张的那样,大脑适应其自身内部改变的韧性是它的主要特征之一。[15] 这是我们对DNA科学认识的新胜利——DNA创造我们,却不支配我们。

    神经适应性是由基因组编码而成的,它的发现让我们每个人都具备了超越自己基因的能力。就像小说中的一个个人物会从著作中那模糊的字母中浮现出来一样。

    当然,接受人类大脑中天赐的自由,同样也相当于接受我们解决问题不可能只有单一方案这一事实。作为命运的礼物,我们每一个人在每一天都会被赐予新神经元和可塑的脑皮质细胞。因此说,决定我们大脑的只有我们自己。

    我们对DNA最贴切的比喻恐怕就是文学了,就像所有经典文学著作一样,我们基因的主要特征并不是它意义的确定性,而是它语言的不稳定性以及由它激发出的多种解读的能力。

    一部小说或一首诗歌之所以能够不朽,在于它内在的复杂性,在于它能让每一位读者在相同的文字中读到不同的故事。例如,许多读者都觉得小说《米德尔马契》以多萝西娅和威尔私奔为结尾是婚姻战胜邪恶的一个传统式的完美大结局。然而有些读者,比如弗吉尼亚·伍尔夫则把多萝西娅丧失独立生活的能力看作“比悲剧更伤感”的情节转折。

    同样一本书激发出了两种截然不同的结论。而且对一部小说的解读不存在所谓正确与错误之分,每个人都有自由在这本小说中寻找到属于自己的意义。我们的基因也是如此。由此看来,生命似乎模仿了艺术。

    尽管在我们的逻辑观念中,生命是一个设计完美的造物(我们的细胞组成就好像一块块瑞士表那样精妙复杂),可真实的情况却是,我们的零件却都是不可预测的。

    鲍勃·迪伦(Bob Dylan)曾说过:“我接受混沌的世界,但是我不晓得它是否接受我。” 面对着难以梳理出平整头绪的生命现象,分子生物学同样也被迫要接受混沌现象。物理学界发现了不确定的量子世界,这项发现瓦解了时间和空间是固定不变的客观事实这一古典概念。

    如同量子世界的发现一样,生物学也在未知与混乱的核心处揭开了显现它本质的面纱——生命是建立在随机性这一庞大的建筑根基之上的。

    1968年,日本的伟大遗传学家木村资生(Motoo Kimura)将“分子进化中性学说”(neutral theory)引入了进化生物学领域,这是射进混乱生命这一黑暗洞穴中的第一缕光芒。“分子进化中性学说”这个名字听上去古板而又一本正经,可是却被许多科学家尊为继达尔文之后对进化论最有趣味和最具价值的补充和修订。

    木村的发现以一个悖论开始,自20世纪60年代早期起,生物学家们终于能够测量物种在经历自然选择期间时基因变化的概率。正如科学家们所预料的那样,推动进化的发动机是任意的基因突变——双螺旋结构持续遭受着错误编码密集的火力攻击。

    然而,这一数据却掩藏着一个令人不安的新事实:DNA的变化幅度实在是太大了。按照木村的计算,一个普通基因组是以进化方程式原本预算出来的100倍的速率变化着的。实际上,DNA改变得太多了,以至于连自然选择都没有办法顾及到全体,无法为所有这些被称为“适应性行为”的活动都做出一个满意的说明。

    但是,如果自然选择并不是推动基因进化的驱动力,那么它到底是被什么所驱动的呢?木村的答案很简单——是混沌,是纯粹的机缘,是进化突变的骰子和遗传漂变(Genetic Drift)的扑克牌。在DNA这个层面上,进化大多数时候是偶然发生的,[16]基因组只不过是一连串偶然错误的记录。

    尽管分子生物学曾以为情况正是如此,但其实并不是这样的,生命是随机而无序的。在人类细胞中,核酸与蛋白质的碎片和微屑漫无目的地漂浮着,等待着相互作用的时刻,似乎没有什么无形的手去指引它们,也没有什么能够保证它们对接的精确性。

    2002年《科学》杂志刊登了一篇名为《一个单细胞的随机性基因表达》(Stochastic Gene Expression in a Single Cell)的文章,作者加州理工大学的迈克尔·伊洛维兹(Michael Elowitz)在文中展示了生物“噪声”(“混沌”一词在科学中的同义语)是基因表达自身时所特有的一项内在本性。

    一开始,伊洛维兹将从萤火虫体内盗取的两组单个DNA序列插入了大肠杆菌的基因组中。一组基因能够编码,发出指令生成能让生物放出霓虹绿光的某种蛋白质;而另一组基因则可以让细菌放出红光。伊洛维兹知道,如果两组基因以同等地位在大肠杆菌中表达自身的属性(正如经典生物理论所预言的那样),那么占主导地位的则会是黄色光(因为光波的原因,红光加绿光会显现为黄光)。

    也就是说,如果生命中没有了内在特有的“噪声”,那么所有细菌都会被浸染成同样的霓虹色调。

    伊洛维兹发现,当红绿光的基因在一般水平上被表达出来,而不是被过度表达出来时,系统中的噪声会一下子变得可见。一些细菌本来应该发出黄光,但是其他细胞在它们固有混乱的影响下,则发出了黛青色或橙色的光亮。所有颜色的变化都是由于发荧光的蛋白质表面上存在的难以解释的差异所导致的——这两种基因并没有顺理成章地获得均等的表达机会。

    本来,在每一项分子生物实验中都包含着这样一个简单的前提——生命必须遵循着有条理的规则,它应该让DNA忠实而又准确地转译信息,可是这样的合理前提却因为原核生物(prokaryote)的多彩性(因其不和蛋白质结合,故染色体裸露于细胞质中)而灰飞烟灭了。

    尽管严格来说细胞都是相同的,但是植入它们系统的随机性却产生了大量荧光式的变异。这种细菌颜色的差异是不可还原的,因为其噪声并不是来自一个单一的源头。它不容忽视地就出现在了那里,构成了让生命鲜活起来的必要驱动力。

    另外,基因转译过程中固有的混沌会向上弥散,熏染并影响生命的所有方面。例如,果蝇的身上有被用作感觉器官的长长的绒毛,这些绒毛的位置和密度在果蝇两侧之间分布不均,而且分布得也并不系统。虽然果蝇两侧的器官都是被同样的基因编码,并且在相同环境中发育,但果蝇细胞中原子之间随机的碰撞却形成了这般不可预测的差异,生物学家把它称作“发育噪声”(developmental noise)。(这也是为什么你的左手和右手有着不同指纹的原因。)

    人类大脑中甚至也蕴含着同样的原理,脑神经学家弗雷德·盖奇(Fred Gage)发现,反转录转座子(retrotransposon)——那些在人类基因组周围随意“蹦跳着”的所谓垃圾基因,在神经细胞中出现得异常多。实际上,这些制造麻烦的DNA碎片充斥了我们脑细胞80%的空间,任意地篡改着它们的基因程序。

    起初,盖奇对这一数据大惑不解,因为大脑看上去好像有意要自我破坏似的,仿佛决意要模糊和瓦解自己精确的指令。

    可是后来,盖奇顿悟过来,他意识到,所有这些对基因连续式的破坏恰恰阴错阳差地创造出了一个完全独特的大脑群体,因为每一个大脑都以自己的方式对反转录转座子作出了反应。

    换句话说,混沌创造了个性。盖奇的新学说是,大脑中的所有这些混乱状态都具有适应性,因为正是它们才使人类的基因能够生成无限多样的大脑样式。

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