清华大学副校长、中国科学院院士施一公:生命的本质与极限

科学发展到今天,人类已经攻克了一个又一个疾病难关,却仍对大脑和意识所知甚少。在清华大学副校长、清华大学生命科学学院院长,中国科学院院士及未来论坛咨委施一公看来,人类在科学之路上还处于盲人摸象的阶段,能被我们看到及认知的世界只是极小的一部分。在已知以外,无限美妙的未知正等待着我们去发掘。

1生命的起始及挑战

施一公的演讲从一段视频开始。视频中,精子在卵子表面不停游荡,寻找到合适的入口后释放一些酶,钻入卵子,之后被降解掉。精子核和卵子核结合,然后分解发育,直到着床。短短四个星期,胎儿就开始有了心跳。神经形成,四肢发育,通过神经凋亡开始形成手指。4、5个月的时候胎儿开始踢腾。出生之前,胎儿的大脑迅速发展,神经元迅速形成。而这一切都仅仅“来自于一个受精卵”。

生命开始之后,面临的是一段漫长的苦旅。施一公引用了一首有趣的打油诗来描述:“0岁闪亮登场,10岁茁壮成长,20岁为情彷徨,30岁拼命打闯,40岁基本定向,50岁回头望望,60岁告老还乡,70岁搓搓麻将,80岁晒晒太阳,90岁躺在床上,100岁挂在墙上。”

而在生命所必经的困苦中,很多是来自疾病的挑战。其中尤以三类疾病与人类关系最密切,分别是心血管疾病、癌症及神经退行性疾病。

2如何运用科学去接受生命的挑战

关于人类如何以科学为武器对抗疾病的挑战,施一公列举了三个起源于远古时期的例子。

人类从古代起就在黑暗中摸索,直到1985年后才开始发现所谓的低密度脂肪、颗粒的受体,开始真正征服细菌性疾病。在一大批科学家的努力下,很多药问世,包括1987年问世的第一个心血管疾病药物,即在全球创下销售额160亿美元的“药神”——阿托伐他汀。然而很多高血脂的人仅仅靠服用阿托伐他汀并不能阻止软板块和硬板块的形成。科学研究发现,在这些病人当中,如何把LDL降解恢复才是核心。几年前,随着PCSK9的发现,科学家们意识到PCSK9可以结合低密度脂肪蛋白的受体,之后把LDL一起拉到细胞内内吞,从而大量堆积形成软板块、硬板块,最后带来致命的心血管疾病。这一过程是通过基础研究发现的,而发现这个过程的著名科学家海伦·霍布斯获得了2015年的生命科学突破奖。

第二个例子——治疗癌症的新曙光,即大名鼎鼎的免疫疗法。免疫疗法最有名的一个例子发生在去年。2015年8月20日,美国前总统卡特向世人宣布了他罹患晚期黑色素瘤的消息。当时他脑中已经有4个2毫米大的肿瘤在扩散了。短短3个月后,2015年12月26日,他再次出现在世人面前,宣布通过分子疗法,脑子里的4块肿瘤已经完全找不到了。卡特接受的分子疗法包括一个很有名的免疫疗法,即针对PD1的单克隆疗法。免疫疗法的出现开始从根本上改变人类与病毒的斗争。这个过程中做出重大贡献的科学家也包括一位中国科学家陈列平博士。这一癌症疗法的创始人JamesAllison也获得了创新突破奖。

而对于神经退行性疾病,施一公则坦率表示:“非常遗憾,我们根本不知道病因。我们大家知道是怎么回事,但不知道病因。很遗憾现在世界上有4700万人受着这个疾病的困扰。预计2050年的时候每3秒钟就有一个新的病人出现,会有超过一亿三千万人受它的困扰。”

神经退行性疾病中最有名的例子就是老年痴呆症,即阿尔茨海默病。迄今为止,还没有人知道是什么导致了老年痴呆症。但是科学家们公认,从分子水平上认识老年痴呆症也许会为治疗带来曙光。施一公表示,他自己的实验室也在朝这个方向努力,其去年报道的第一个原子分辨率的γ-分泌酶被认为是老年痴呆症的治疗中必不可少的一步。

3大脑与量子纠缠

“对大脑这样一个神秘的器官我们知之甚少,基本上可以说什么都不知道。尽管我们有很好的学习记忆的模型,我们可以模拟出来学习记忆,但究竟是不是这样?我们真的不知道。我甚至认为包括我们的电信号记录的神经冲动电位,只是一个表象,不一定是学习记忆的本质。”谈及大脑,施一公这样说道。

人究竟是什么?人又是如何感知世界的?施一公首先对物质做出了定义。“我们有三个层面的物质,第一个物质是宏观,我们可以感知到的。人是一个物质,房子也是一个物质,天安门、故宫都是物质。第二个层面是微观,包括远处看不到的也叫微观,我们可以借助仪器感知、测量到,从直觉上认为它存在,比如说原子、分子、蛋白,比如说很远的一百亿光年外的星球我们认为它存在,都叫微观。第三个层面,就是超微观。我们只能理论推测,用实验验证,但是从来不知道它是什么,包括量子,包括光子。我们知道可以有能级、能量,但是真的很难证明。你可以想象,这是超微观世界

这个世界是超微观世界决定微观世界,微观世界决定宏观世界。我们人是什么?就是宏观世界里的一个个体,所以我们的本质一定是由微观世界决定,再由超微观世界决定。我毫不否认我就是一个能量形式,一个方程,不知道怎么解,仅此而已。我相信,你也应该相信,我们真的就是一堆由粒子构成的原子,如此之简单”。在人体中大约有6×10的27次方的原子,约60种不同元素。而真正占多数的元素不过区区11种。原子形成分子,分子聚在一起形成分子聚集体,形成细胞、组织、器官,进而形成一个整体。然而无论如何抽丝剥茧地研究,人的意识仍然无法被彻底解释。

对此,施一公大胆提出了自己的观点。他将量子纠缠的理论引入大脑的研究中。施一公相信,量子纠缠现象既然存在于客观世界,也就意味着它无处不在,包括在人体里,“量子纠缠也是一个可以被进化的现象,可以保存一百年、一千年、一万年。”

对于很多人感兴趣的所谓“第六感”,施一公用一连串问题巧妙地进行了阐释。“你相信有第六感官吗?很多人会说不相信。那么有没有人用未知的方式进行交流?你会说也许。第三个问题,量子纠缠是否存在于人类的认知世界、人的大脑里?我相信听了我的演讲你会觉得很有可能。第四个问题,量子纠缠是不是适用于地球上的物质上呢?你一定会说一定适用。这四个问题是完全一样的问题,倒推回去就说明一定有第六感官,只是我们无法感受。”

4盲人摸象

施一公将发展至今日的人类科学以盲人摸象类比。“盲人摸象是科学的吗?一定是科学,每个人摸的都是真实存在的,都是看得见摸得着的。我们也是如此,只是我们不知道摸的是背、尾巴还是耳朵。”

我们所看到和认知的世界是有形和客观的世界,但相较于全宇宙,这部分只占4%。其余的96%都是我们尚一无所知的暗能量和暗物质。当有朝一日我们能够看懂超微观世界,便会发现,“那是一个最美好的、极其美妙的世界”。

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