從生命的看客到演化的主人

文史 12-03

不管是理解我們的過去

還是規劃我們的未來

都需要從真正理解生命開始

本文作者 | 王立銘

近日，一則「基因編輯嬰兒」的新聞引起了全球範圍內的關注，同時引發了法律和倫理方面的爭議。基因編輯技術是否成熟？兩個孩子的命運又將如何？未來的生物技術將把世界引向何方？此時此刻，我們比以往任何時候都更需要了解生命科學，更需要深刻地理解地球生命和人類智慧。

我們的過去：生命的無奈

回望過去，生命其實一直都是漫長演化歷史中的看客和產品，是一場持續了40多億年的無可奈何。今天我們擁有的一切，無論是我們的身體、智慧，還是人類的衰老、死亡，其實都是演化的產物。

首先，對於我們的身體，我們並沒有絕對的話語權。

你可能聽說過鐮刀型貧血症這種病。這是一種很嚴重的遺傳病，簡單來說，就是人體負責生產血紅蛋白的基因（HgB）上出現了一個微小的遺傳變異，導致人體血管里的紅細胞非常脆弱，很容易破碎，從而阻塞血管並影響很多器官的工作。如果沒有精細的治療和醫療維護，這些病人一般40歲出頭就會死亡。直到現在，全世界每年都會有10萬多人死於這種疾病，還有4000萬人攜帶這種疾病的變異基因。你可能會問，既然這種遺傳變異這麼危險，為什麼沒有在生命演化過程中被淘汰掉呢？

鐮刀型的紅細胞

其實，如果仔細觀察世界範圍內鐮刀型貧血症突變基因的地理分布情況，就會發現這種病並沒有平均散布在各個大陸上，在撒哈拉以南的非洲和南亞次大陸分布得非常集中。而且，它與世界範圍內瘧疾發病的地理分布有很高的重合度。為什麼鐮刀型貧血症和瘧疾這兩種看起來八竿子打不著的東西，地理分布居然很相似呢？

鐮刀型貧血症的地理分布（粉色和紫色區域）

瘧疾的歷史分布（綠色區域）

背後的原因特別耐人尋味。雖然鐮刀型貧血症是一種很嚴重的疾病，但是導致這種疾病的基因突變居然也是有好處的——它可以幫助抵抗瘧疾！我們知道，每個人體內都有兩份DNA遺傳物質，一份來自父親，一份來自母親。當兩份DNA上的血紅蛋白基因都出現變異時，人就會患病；如果只有一份血紅蛋白基因出現了變異，生活就是完全正常的。而如果感染了瘧疾，瘧疾的真兇瘧原蟲進入人體後會入侵人的紅細胞。這時候，那些攜帶了一份血紅蛋白變異基因的紅細胞就會顯出脆弱的一面，更加容易破裂死亡，這樣反而歪打正著地讓瘧原蟲跟著死掉了，從而讓這些人對瘧疾有了一定程度的抵抗力。

在現代抗瘧疾藥物（特別是奎寧和青蒿素）發明之前，瘧疾是一種非常可怕的疾病。亞歷山大大帝很可能就是死於瘧疾，康熙皇帝也差點因此而死。因此，在漫長的人類演化歷史上，血紅蛋白基因的突變雖然會導致嚴重的鐮刀型貧血症，但是它是我們的祖先對抗瘧疾的唯一武器。雖然這件武器「殺敵一千，自損八百」，但還是長期保留在了現代人的遺傳物質中。

今天，對於疾病或健康，儘管有些因素我們已經能夠自主控制，但是在最底層的生物學邏輯里，控制疾病或健康的，仍然是生物演化的歷史。對於我們的身體，我們沒有絕對的話語權。

其次，對於人類智慧的形成，我們也沒有話語權。

雖然我們創造了燦爛的文明，產生了理性的思考，但這一切很難說是我們人類自己的功勞。

以人類語言為例。語言是複雜的人類社會最重要的基石之一。依靠語言，人類個體之間才可以高效率地交流經驗和思想，才可能產生神話傳說、政治思想和科學技術，才可能組成社會，建立國家。

在地球上數百萬種動物中，人類的語言是獨一無二的。雖然不少動物也發展出了語言，也能傳遞簡單的信息，但是只有人類語言才發展出了語法。所謂語法，就是把各種單詞按照一定規則、隨心所欲地拼接在一起的能力。然而，人類這種獨特的語言功能可不是自己努力學習的成果。

有不少證據顯示，人類基因組上一個名為FOXP2的基因很可能和人類語言的形成息息相關。如果這個基因出了毛病，人就無法靈敏地控制自己的舌頭和嘴唇，無法說出清晰的語句，即便說得出話，也基本是辭彙的無意義堆積，沒有正確的語法。那麼，這麼重要的基因，在分子層面，是不是人類和其他動物有著特別明顯的區別呢？可惜沒有。和我們的近親黑猩猩相比，人類的FOXP2基因僅僅存在極其微小的突變。所以，人類擁有獨特的語言能力是一個意外。

FOXP2基因的位置

而且，演化生物學的模擬分析顯示，人類特有的FOXP2基因大概出現在距今10萬~20萬年前。這可能恰恰是現代人出現在非洲大陸、打敗所有的人類親戚、走出非洲的時間。根據這些線索，生物學家估計，人類特有的FOXP2基因與人類出現語言機能、形成人類社會和人類文明存在著緊密的聯繫。

再比如我們的學習能力，我們的愛情，我們對同類的關心愛護，我們的自尊心和責任感……這些我們引以為榮的智慧火花，也都不是人類憑空創造出來的。它們的背後其實是冷冰冰的生物學規則，是漫長演化歷史進程中的塑造。

所以，人類之所以成為今天的人類，不是因為人類多麼奮發圖強，多麼聰明勤奮，僅僅是因為幾十萬年前一些偶然的遺傳變異，才讓我們從一大堆猿猴和人類親戚里脫穎而出，君臨天下。

最後，除了我們的身體和智慧，在衰老和死亡在這個終極問題上，我們更加沒有話語權。

我們都厭惡死亡，但是死亡是我們每個人生命的必然終點。而且生物演化不排斥死亡，甚至在某些條件下，它會主動選擇讓我們死亡。

比如，如果一個遺傳變異能夠幫助生物在年輕的時候更好地發育、成熟、求偶、交配、繁殖，那麼這個生物就會被自然選擇所青睞，更容易在嚴酷的生存競爭中存活下來。哪怕在之後的歲月里，這個遺傳變異會讓這個生物很快地生病、衰老和死亡，也無所謂，畢竟它傳宗接代的使命在此之前就已經完成了。

一個經典的例子是男性的睾丸酮。這是人體里一種特別重要的雄性激素，它的功能非常重要。男性器官的形成、精子的發育、生殖能力、肌肉力量、反應速度……這些都和睾丸酮有關係。打個不太嚴謹的比方，我們常說一個男人看起來有沒有「男子氣概」，這件事和他體內睾丸酮的多少就有很大關係。所以，那些在年輕的時候充滿戰鬥力和交配慾望的男性，就會被自然選擇所青睞，就更容易留下自己的後代。

然而，睾丸酮可算不上什麼好東西，它和人類許多疾病都有著密切的關係。男性的睾丸酮含量越高，得癌症的概率就越大。特別是前列腺癌，這是男性發病第二多的癌症。也有證據顯示，睾丸酮的水平和人類壽命是成反比的。這個能讓年輕男性充滿男子氣概的東西，也能讓他迅速衰老和死亡。

所以，對於生存還是死亡這個大問題，選擇權也不在我們手裡。我們來過，我們生活過，我們又衰老和死亡，這一切都是生命演化歷史造就的必然歸宿。

無論是我們引以為豪的身體、智慧、文明，還是我們深惡痛絕的疾病、衰老和死亡，歸根結底都是40多億年演化的結果。生命只是看客和產品，從來都不是自己的主人。在自然法則面前，生命科學只能保持謙卑，一點點小心地揭開大自然的密碼本，偷看幾眼生命的設計圖。

而當我們掌握了生命科學，了解了更多自然和生命的秘密之後，就會本能地想要追求更長的壽命和更高的生命質量，想要改變演化的進程和方向，做自己生命的主人。

我們的未來：生命的主人

放眼未來，隨著人類對生命活動的理解越來越深，隨著生物技術突飛猛進的發展，人類開始嘗試運用生命科學這一有力的武器，逆轉生命演化的巨輪，從演化的看客和產品，真正變身為生命的主人。

首先，基因編輯技術的發展，讓我們有可能主動掌控自己的身體。

我們繼續以鐮刀型貧血為例。這種疾病是人體內血紅蛋白基因出現了區區一個位點的微小變異導致的。這個微小變異以犧牲一部分人的健康為代價，換來了更多人對瘧疾的天然抵抗力。這是漫長的生命演化過程對人類身體的塑造，也是留給人類的苦難（和財富）。

但是在今天，人類居然可以拿起手術刀，主動參與生命演化的進程了。在最近十幾年時間裡，一類名為「基因編輯」的技術取得了突飛猛進的發展。該技術的核心在於，能夠在生物龐大的基因組信息中精準尋找到出現問題的DNA位點，然後把錯誤的位點剪切，再替換成正確的位點。

可以想像，有了這把「上帝的手術刀」，人類就可以在受精卵里精確地修改鐮刀型貧血症的致病基因，讓嬰兒完全擺脫這種疾病的困擾，讓這個基因突變從此在這個家族裡消失。這個小嬰兒及其未來所有的子孫後代，就可以永久地走上另一條演化道路了。

雖然這件事難度很大，目前仍面臨很多技術問題，還沒有真正地推向實際應用，但是很多研究已經充分證明了該技術的可行性。比如，2015年，中山大學的黃軍就實驗室利用一種名為CRISPR/Cas9的全新基因編輯技術，在人類胚胎中嘗試進行了人類血紅蛋白基因的修飾。這項研究一經問世就引發了全球範圍內的巨大爭議和熱烈討論。畢竟，這可能是人類歷史上第一次主動而且有目的地修改人類自身的遺傳物質，永久性地改變生物演化歷史的進程！

CRISPR/Cas9

所以，人類已經不再滿足於僅僅做演化歷史的看客和產品了，我們已經可以親自走上手術台，運用神話傳說里只有上帝才擁有的力量，創造我們自己的演化歷史了！

沿著這個邏輯推演下去，如果可以對人體遺傳物質進行隨心所欲的修改和設計，那麼人類未來就有可能有針對性地設計自己的下一代，讓他/她智力超群，貌美如花，永遠贏在起跑線上。那麼，這樣會不會破壞人類千姿百態的多樣性，讓世界從此千篇一律呢？有錢人和特權階級會不會利用這項技術，率先改造自己的子女，實現財富和地位的遺傳，甚至造成永久性的社會撕裂和不平等？更可怕的是，會不會有人將這項技術開發成武器，毀滅敵人的遺傳物質，製造地球末日呢？但是無論如何，基因編輯技術是人類開始主導演化進程的第一次嘗試。

其次，人類開始利用生物學技術破解智慧的秘密，主導智慧演化的進程。

我們知道，語言能力是人類智慧的重要組成部分，而這很可能源自10萬~20萬年前的一次偶然的基因突變。從那時起，我們成為了語言天才，並且憑藉這項獨門絕技建造了人類社會，創造了獨一無二的人類智慧和偉大文明。

而今天，神經生物學家已經不再滿足於被動地接受這個結果，開始主動破解智慧的秘密了。我們正在逐漸理解大腦的工作原理，並且嘗試主動影響大腦的運轉，讓人類學得更快、記憶力更強、更有智慧。

比如，2013年，美國麻省理工學院的科學家就做了這樣的嘗試。他們通過解析小鼠大腦中特定區域的活動規律，從中獲得了記憶的存儲信息。然後，他們通過隨心所欲地改變神經細胞的活動，就可以擦除這段記憶，甚至人工虛擬出記憶，讓老鼠產生身臨其境的幻覺。

用光在小鼠腦中產生虛假記憶（圖片來源於： http://thepsychreport.com/wp-content/uploads/2014/06/lab_land_rat_520.jpg）

此外，還有人試圖利用計算機晶元來改變和創造記憶。2015年，美國南加州大學的神經科學家嘗試在人腦中植入晶元，採集大腦神經細胞的活動信息，然後利用計算機從中提取出信息，再轉換為記憶，重新植入大腦。換句話說，他們已經試圖人工創造出學習和記憶的過程了。

這些技術最早會用於治病救人，幫助病人恢復正常的大腦功能。但是相信未來這些技術一定會逐漸應用於健康人和普通人。那麼人類將可以直接在人腦中虛擬現實、移植記憶、拷貝知識、創造智慧。這也就意味著，人類將會迎來利用生物學技術主導智慧演化的全新歷史。

最後，現代生物學技術可以讓我們更接近生命的真相，甚至改變人類的終極宿命。

在過去數十年里，生物學家在衰老問題的研究上傾注了大量的心血。如今，科學家通過改變遺傳基因和生活環境，可以讓實驗室里的生物活得更長久、更健康。

研究證明，有些方法能有效延長動物的壽命，比如節食。少吃能讓動物活得更長久，衰老更慢。這可能是通過影響胰島素相關的生物信號來影響人體衰老過程的。胰島素是人體內一種重要的激素，它和糖尿病有關，也是治療糖尿病的藥物。因此，有生物學家設想：治療糖尿病的藥物是不是可以幫助人們延緩衰老、延長壽命？如今，世界各地都有很多這樣的臨床試驗。

還有一種方法是換血。人們在70年前就發現，如果把年輕動物的血液輸入老年動物體內，就能實現「返老還童」——老年動物的毛髮會重新泛起光澤，心臟血管的機能也會重新煥發生機。只要能夠找到其中的生物學機理，人類就可以利用同樣的方法實現長生不老了。

所以，雖然衰老和死亡看起來是人類無法抗拒的最終宿命，但是藉助現代生物學技術，人類已經開始慢慢接近這個終極宿命的真相，甚至有可能改變這種宿命了。

因此，無論是身體、智慧，還是生死，今天，我們確實已經站在了人類歷史的拐點上。曾經的我們在演化歷史的長河中隨波逐流，是無數個機緣巧合造就了今天獨一無二的我們和燦爛輝煌的人類文明；而未來的我們，雖然僅知曉生命秘密的冰山一角，但是已經開始躍躍欲試，試圖操控智慧和愚笨、健康和疾病，甚至衰老和死亡，試圖取代自然選擇，成為自身命運的主宰者！

此時此刻，我們比以往任何時候都更需要了解生命科學，更需要深刻地理解地球生命和人類智慧。畢竟這些生物技術很可能在一兩代人的時間內就會變成現實。

屆時，我們人類將要親手打開的，是阿拉丁的神燈，還是潘多拉的魔盒？

不管是歡欣鼓舞還是憂心忡忡，我們都應該在頭腦中裝備好生物學的研究方法和思維模型，真正地理解生命的本質，從而更好地應對未來。

————

以上內容選自《生命是什麼》。

回望40億年演化歷史，解讀地球生命的本質

一本書帶你全面了解生命科學

破解生命的奧秘，掌握人類的命運

本書通過生動的文筆和有趣有料的生物學故事，揭開了生命科學神秘的面紗，不僅生動地解讀了生命的定義及奧秘，而且詳細地追溯了生命的起源和演化，展現了人類探索生命奧秘的偉大曆程，講述了科學家在揭示生命奧秘過程中的重要發現。閱讀本書，有助於讀者重新認識生命的過去、現在和未來，更好地認識地球生命以及其他智慧生命。

本書作者：王立銘

浙江大學生命科學研究院教授，神經生物學家。本科畢業於北京大學，在美國加州理工學院獲得博士學位。曾在美國加州大學伯克利分校和波士頓諮詢公司工作。入選國家「青年千人計劃」和浙江省「千人計劃」。因科學、科普和科幻活動的部分成果，先後獲得「求是傑出青年學者獎」「菠蘿化學獎」「顧孝誠講座獎」「文津圖書獎」「全球華語科幻星雲獎」「吳大猷科普著作獎金獎」等。著有大眾科學讀物《吃貨的生物學修養：脂肪、糖和代謝病的科學傳奇》《上帝的手術刀：基因編輯簡史》《生命是什麼》，主講大眾科學音頻節目《王立銘·生命科學50講》《給孩子的萬物啟蒙課》。

生命科學家、科幻作家聯袂推薦

北京大學講席教授饒毅

「這是一本讓普通讀者理解我們到底是誰、從何而來、將向何處去的好書。」

科幻作家郝景芳

「本書邏輯清晰，充滿懸念，人類的生命科學史就在講述中壯麗展開。立銘的文筆科學理性，充滿個性化的思考，帶著溫暖的智者之光。」

德國癌症研究中心終身研究員劉海坤

「立銘的作品是中文科普世界裡鳳毛麟角的存在，他對科學有獨有的深刻解讀方式，也有在科普世界裡少見的寫作視角。讀完本書，你對「生命是什麼」的理解一定會有質的提升。」

科幻作家劉慈欣

「立銘用生動、詩意的筆觸，帶我們經歷地球生命幾十億年史詩般的演化歷程；通過對生命現象全景式的描述，讓我們領略那令人難以置信的神奇。本書在帶給我們不斷的驚嘆和感慨的同時，也讓我們重新認識生命世界，重新認識我們自己。」

全彩印刷內文展示