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新知|我们的身体,其实就是一个公民社会

悉达多·穆克吉 小鸟与好奇心 2024年11月14日 09:00

新书试读

 小鸟文学 

小鸟文学的新书推荐近期改版。我们将分别按照“谈话与思想”、“非虚构与历史”、“新知”和“52种小说”这四个栏目来推荐新近值得一读的作品。顺祝阅读愉快。

本文经中信出版社授权,同步刊发于小鸟文学。

《癌症传》与《基因传》的作者悉达多·穆克吉出了一本新书,《细胞传》。和前两本不太一样的地方在于,这本书从开篇后不久就打破了时间叙事,以主题论述的方式把细胞的不同特性陈列在读者面前。另一个特点是,它离当下的距离实在很近,你还能看到被改造了基因的双胞胎露露和娜娜(你还记得吗),能看到病毒大流行时的医疗叙事,能看癌症免疫疗法的近年进展。从这个角度说,《细胞传》把之前两本的主旨以更简洁的姿态推进一步:我们究竟可以在多大程度上了解我们自己?我们可以在一代代科学研究的基础上了解细胞的构造、不同细胞的特性以及它们大致的协作,但我们对它们在更精密层面上的协作机制几乎知之甚少,少到甚至不知如何提问。贺建奎的例子告诉我们,在知道如此之少的时候又失去伦理约束,人类会作出多少枉然又愚蠢的事情而不自知。终于有书为此君记下一笔,是一件功德,尽管穆克吉要说的比这多得多。

有鉴于此,我们摘录了本书的最后一章《细胞之歌》。全文如下:

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我不知该选哪个,
是音韵变化之美
或暗示含蓄之妙,
是在乌鸫啼鸣时
或在刚刚结束后。
——华莱士·史蒂文斯,《十三种看乌鸫的方式》


在阿米塔夫·高希于2021年出版的生态与气候作品《肉豆蔻的诅咒》中,他讲述了一位著名植物学教授陪同一位来自当地村庄的年轻人穿越雨林的故事。这位年轻人能够辨认出每一种植物。他的眼力使教授大为惊讶,教授称赞他知识渊博。但是这位年轻人非常沮丧。他“目光暗淡地低头回答道:‘是的,我学会了所有灌木的名称,但我还没有学会它们的歌曲。’”
许多读者可能会把“歌曲”这个词解读为隐喻。但在我看来,它远非隐喻。年轻人哀叹的是他还没有学到雨林中各种生物之间的相互联系,也就是它们的生态与相互依存情况,以及雨林作为整体如何运作与生存。“歌曲”既可以是一种内部信息(一种低声哼唱),也可以是一种外部信息:生物之间发送信息以表明相互联系与合作(歌曲通常是一起放声,或者互相为对方演唱)。我们可以命名细胞甚至细胞系统,但我们还没有学会细胞生物学之歌。
那么,这就是挑战所在。我们把身体划分为器官与系统,包括执行各种特定功能(例如肾脏、心脏、肝脏)的器官,以及实现这些功能的细胞系统(免疫细胞、神经元)。我们已经识别了在它们之间传递的信号,有些是短程的,有些是长程的。上述理念相对于胡克与列文虎克来说已经是巨大的进步,他们最初将身体想象为由独立生命单元构成的聚集体。这让我们更接近菲尔绍的观点,他把身体想象成一种公民社会。
但我们对细胞之间的相互联系还是存在理解上的空白。就像列文虎克的时代一样,我们仍然生活在一个把细胞想象成“生命原子”的世界里,它们整齐划一、各自独立、彼此隔绝,仿佛它们只是独来独往漂浮在身体空间里的太空飞船。除非我们摒弃这种原子主义,否则许多事情我们无从知晓,比如英国外科医生斯蒂芬·佩吉特所问的,为什么肝脏与脾脏大小相似、解剖部位相邻、血流几乎相同,但其中一个(肝脏)是癌症转移最常见的部位,而转移在另一个部位(脾脏)却几乎从不发生?或者,为什么某些神经退行性疾病(包括帕金森病在内)患者的癌症风险明显降低?或者,正如海伦·梅伯格告诉我的那样,为什么那些将自己的抑郁症描述为“存在性厌世”(她的原话)的患者通常对脑深部电刺激没有反应,而那些将自己描述为“坠入垂直洞穴”的患者通常会对脑深部电刺激有反应?就像雨林中那位沮丧的年轻人,我们已经学会了所有灌木的名称,但没有掌握它们之间传递的歌曲。
多年之前,一位朋友给我讲了一个至今仍让我印象深刻的故事。当时他正在与从南非开普敦来访的祖父一起散步,祖父在马萨诸塞州牛顿市的一栋公寓楼前随机停下,那里住着许多第一代与第二代犹太人移民。我朋友的曾祖父是从立陶宛移民到南非的。朋友的祖父走到这栋楼前,想看看公寓门铃旁印着的名字。我的朋友抗议道:“但是祖父,我们不认识住在这栋楼里的人。”祖父笑着停顿了一下。他说:“哦不,我们认识住在这栋楼里的每一个人。”
为了从细胞中创造出新人类,我们需要的知识不仅是名字,还有名字之间的相互联系。不是具体位置,而是所处社区;不是身份信息,而是个性、故事以及与之相伴的历史。
或许,在本书接近尾声的时候,我们可以停下来反思一下20世纪科学最伟大的哲学遗产及其局限性。“原子论”认为,物质、信息与生物对象都是由单一物质构成的。而我在之前的一本书中提到了原子、字节与基因。我们还可以加上一样:细胞。我们是由单一模块构成的,尽管在形状、大小与功能上极为多样,但是本质上仍然相同。
为什么呢?答案只能是推测性的。因为在生物学中,通过对单一模块进行排列组合形成不同器官系统更易进化出复杂生物体,从而在保留所有细胞共同特征(代谢、废物处理、蛋白质合成)的同时使每个器官系统均具备特化功能。心脏细胞、神经元、胰腺细胞与肾脏细胞都依赖于这些共性:线粒体产生能量,脂质膜定下边界,核糖体合成蛋白质,内质网与高尔基体输出蛋白质,跨膜孔道用于传递信号,细胞核容纳其基因组。然而,尽管拥有这些共性,它们在功能上却大相径庭。心脏细胞利用线粒体能量收缩起到泵的作用。胰腺中的β细胞利用这种能量合成与分泌胰岛素。肾脏细胞使用跨膜通道来调节盐分。神经元则使用一组不同的膜通道来发送信号,使感觉、知觉与意识成为可能。想象一下,你可以用一千块形态各异的乐高积木搭建出多少种不同的结构。
或许我们可以从进化的角度来重新定义答案。回顾一下,单细胞生物进化为多细胞生物,其间经历了不是一次,而是许多次独立的进化。我们认为,推动这种进化的动力包括逃避捕食的能力,更有效地争夺稀缺资源的能力,以及通过特化与多样化节能的能力。通过结合通用程序(代谢、蛋白质合成、废物处理)与特化程序(例如肌肉细胞的收缩能力,或胰腺β细胞的胰岛素分泌能力),单一模块(细胞)找到了实现这种特化与多样化的机制。细胞发生聚集,重新调整定位,变得更加多样,并且最终获胜。
然而,我们已经知道,尽管“原子论”可能很强大,但它正在接近其解释极限。通过原子单元的进化聚集,我们可以解释物理、化学与生物世界的许多问题,但是这些解释均已经到达了它们的极限。仅靠基因显然无法充分解释生物体的复杂性和多样性,我们需要添加基因—基因以及基因—环境的相互作用来解释生物体的生理学与命运。作为一位比同时代人超前数十年的遗传学家,芭芭拉·麦克林托克将基因组称为“细胞的敏感器官”。20世纪五六十年代的遗传学家对于“器官”与“敏感”两个词体现的理念完全陌生。麦克林托克反对遗传学家偏爱的逐个基因分解的研究方法,她提出基因组只能作为一个整体来解释,就像对其环境做出应答的“敏感器官”。
按照同样的逻辑,细胞本身无法完全解释生物体的复杂性。我们需要考虑到细胞与细胞之间的相互作用,以及细胞与环境之间的相互作用,从而将整体论引入细胞生物学。我们拥有描述这些相互作用的基本术语,例如生态学、社会学、“互作组”,但仍然缺乏理解它们的模型、方程与机制。悉达多
部分问题在于“整体论”这个词在科学上已经失去了原有的价值。它就像是把我们所理解的一切放进一台刀片钝化(以及迟钝)的破旧搅拌机中搅拌。以奥威尔的风格重述就是:一个等式好,四个等式糟。
然而情况变得更为复杂。后现代科学思想的一个分支将这些等式连同书写它们的黑板一起扔进了垃圾桶,可是重要的内容也会随之损失。但这也是一种平等与对立的荒谬:掷入牛顿空间的牛顿球确实会遵循牛顿定律。球体的运动规律与宇宙初现时一样真实具体。按照同样的逻辑,细胞与基因是真实存在的。只是它们并非孤立存在的“真实”。它们本质上是合作、整合的单位,它们共同构建、维系与修复生物体。我无法帮助你同时在脑海中持有这两种想法。但或许一些非西方哲学的经验可以在这里有所帮助:“合作”与“统一”,无私与自私,并不是互斥的概念。它们以平行的方式存在。
简明扼要的普世原理(“一个等式好”)让我们感到满意,因为其满足了我们对有序宇宙的信仰。但为什么“秩序”必须如此严格,如此单调,如此一致(而非多样)呢?或许细胞生物学未来的一个宣言是整合“原子论”与“整体论”。之所以多细胞生物的进化反复发生,是因为细胞在保持它们边界的同时,发现了在公民社会中的多重益处。或许我们也应该开始从单一走向多元。与任何其他因素相比,这都更有利于我们理解细胞系统,以及超越细胞系统的细胞生态系统。我们需要了解住在这栋楼里的每一个人。
1902年1月,以种族与生物人类学伪科学为基础的德国宗派分裂恐怖之舞开始在他周围肆虐,正在匆忙赶赴下一个约会的鲁道夫·菲尔绍在柏林莱比锡街从一辆电车下车时失足。他摔了下来,导致大腿受伤。
他的股骨骨折了。那时,他已经变得虚弱不堪。正如一位助理所写的那样:“一位个头不高、皮肤发黄、猫头鹰脸、戴着眼镜的男士,他的眼神格外犀利但略带蒙眬,睫毛明显比较稀疏。眼皮像羊皮纸一样薄[……]当我们进去时他正在吃黄油面包卷,在他的盘子旁边放着一杯牛奶咖啡。这就是他的午餐;他在早餐与晚餐之间的唯一茶点。”
一系列细胞病理学改变被引发。股骨骨折可能是骨骼脆性增加的结果,而骨骼脆性源于老化的骨细胞无法维持或修复股骨结构的完整性。
他花了整个夏天的时间来康复,但是接着又出现了更多的问题:免疫系统衰弱导致感染(另一种细胞改变),随后发展为心力衰竭(心脏细胞功能故障)。一个系统接着一个系统出现障碍,曾经维系人体的细胞社会逐步崩溃。他于1902年9月5日去世。
直到他生命的最后时刻,菲尔绍依然致力于研究细胞生理学及与其相对的细胞病理学。他的工作激发出了许多重要思想,并在随后数十年中不断发展繁衍,这些都是他的永恒遗产与对本书的启示。他提出的细胞生物学创始性原则已拓展为至少十条,而随着我们对细胞的理解不断深入,可能还会有更多。
1.一切细胞来源于细胞。
2.第一个人类细胞产生了所有人类组织。因此,原则上,人体中的每个细胞都可以从胚胎细胞(或干细胞)产生。
3.尽管细胞在形态与功能上千差万别,但它们之间存在深刻的生理相似性。
4.这些生理相似性可以被细胞重新用于执行特化功能。免疫细胞利用其分子装置进行吞噬以摄取微生物,胶质细胞则利用类似的途径来修剪大脑中的突触。
5.通过短程与长程信息相互沟通,具有特化功能的细胞系统可以实现单个细胞无法企及的强大生理功能,例如伤口愈合、代谢状态信号传递、感知、认知、稳态与免疫。人体的功能通过合作细胞的公民身份正常运转。这种公民社会的解体会使我们从健康走向疾病。
6.因此,细胞生理学是人体生理学的基础,而细胞病理学是人体病理学的基础。
7.个体器官的衰退、修复与再生过程是特异的。某些器官中的特化细胞负责持续修复与再生(尽管速率降低,但血液在人类成年后仍能再生),但其他器官则缺乏这样的细胞(神经细胞很少再生)。损伤/衰退与修复/再生之间的平衡最终决定器官的完整性或退化。
8.除了理解单个细胞之外,破译细胞社会的内在规律,即耐受、通信、特化、多样性、边界形成、合作、生态位、生态关系,最终将催生出一种新型细胞。
9.利用我们的基本构件,即细胞,来创造新人类的能力,如今在医学领域已经可以实现;细胞重编程可以改善甚至逆转细胞病理学。
10.细胞工程已经允许我们利用重编程细胞重建部分人体。随着我们对这个领域的理解不断深入,新的医学与伦理难题将会出现,加强与挑战我们对自我的基本定义,以及我们希望实现自身改变的程度。
时至今日,这些原则仍在激励着我们,推动着我们,甚至给我们带来惊喜。作为医生,我们学习这些原则。作为患者,我们的生命体现着这些原则。作为进入新型医学领域的人类,我们必须学会如何接受它们,挑战它们,并将其融入我们的文化、社会与自我。
题图来自电影《随风而逝》


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