混沌的恩典

DNA是如何激发出不确定性的？归根结底，小说《米德尔马契》自有它的作者，而作者又有意构思了一个模棱两可的结尾。可是现实生活并不一定会有这样一位睿智的设计师。为了给个人自由创造一席之地，自然选择想出了一个虽然使人丧失信心但是却具有独创性的折中方法：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。

也许这种任意性仅限于人类的DNA。像钟表一样精准的细胞必须恢复成一种有秩序的状态，难道不是吗？当然，我们基因组的转译过程——我们真正基因的表达，是一个十分具有条理性的过程，它没有任何混乱的迹象，否则我们的研究怎么可能继续下去？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）^[17]。（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。

毋庸置疑，多样性终究是一件好事，至少从自然选择的角度来说确实如此。正如达尔文在《物种起源》中所观察的那样，“任何物种的后代在结构、组成和习惯上越是多样，就越能在大自然的国度里更加广泛地存在并占有属于自己的天地”。心理学证实了这一进化逻辑。从奠基了这一概念的基石之后，人类的神经系统就被构建成了一个前所未有的发明。就算是在具有同样DNA的同卵双胞胎的大脑内部，也一样充满了惊人的差异。当一对双胞胎在一个运转正常的核磁共振器（MRI machine）中执行相同的任务时，每个人的大脑皮质都在不同部位被激发。如果对成年后的双胞胎的大脑进行解剖，他们脑细胞的细节却是全然独特的。正如艾略特在《米德尔马契》的序言中所写的，“不确定性仍然存在，变数的界限远比任何人想象得要宽广”。

正如在神经生成学和“分子进化中性学说”中发现可塑性一样，生物学在混沌中会得到迅猛发展的发现同样是颠覆原有范式的举措。科学越是了解生命的精妙复杂，越是知晓DNA如何制造蛋白质的真实情况，就越会知道蛋白质到底是如何创造出我们的——生命并不是一块制式的劳力士手表，混沌无处不在。正如卡尔·波普尔曾说过的，生命并不是一块钟表，而是一片云。生命像云朵一样，是“非常不规则的，几乎是变幻莫测的”。被无数电流塑造并承载的云朵拥有神秘莫测的意志，它们在空中煮沸、翻滚，在每个时刻都有些许不同。我们也是如此。在科学史上曾经被多次证明，有关定性规律的固有观念只是海市蜃楼罢了。我们还是如以往一样，在神秘莫测的同时依然保有着自由。

意欲“解决生命之谜”的还原论者们的每一个可爱的失败都证明了乔治·艾略特是正确的，正如她在1856年所写下的名言：“艺术是最贴近生命的事情，它是丰富经历与体验的一种表现模式。”艾略特小说中潜藏的现实主义最终发现了人类的现实。我们不会被任何基因或社会物理学所禁锢，因为生命根本不是一台机器。从广义上来说，我们每个人都是自由的，按照自己的选择来生活，受益于自己灵活本性的赐福，同时也承受着它给予我们的重担。尽管这昭示出人类本性并没有恒定不变的准则，但是也同时证实了我们总能够提升自己，因为我们并不完美。现在，我们需要的是看待生命的新视角——反映着我们的不确定性的视角。我们既不是全然自由的，也不是完全被定型的。尽管世界充满了限制，但是我们依然能够走出一条属于自己的路。

这就是艾略特所信仰的那个复杂的存在。尽管她的小说精细地刻画了影响人们生活的外部力量，但最后它们都被归结为是某种自我选择的胜利。艾略特批判了所有那些不尊重人类自由的科学理论，并以自己的观念取而代之——她坚信“人与人之间的关系可能会被某些代数方程式所解决”。但是她写道：“这会存在各种各样的错误，没有一个能与对人真正的了解相提并论，并且留存至今。”让人类变得独特的是，我们每一个人都是独特而唯一的这个事实。这就是为什么艾略特一直在争论，一直在坚持认为，一切想要盖棺论定人类本性的企图是一种无用的热忱，它很危险，注定要走上自我瓦解的道路。她还写道：“许多既定的配方和公式无法以人类形象和个人经历为我带来庇护及温暖，我拒绝挪用那些公式中的任何一条。”她知道人类继承了这样崇尚个性的大脑，它会帮我们逃出所谓遗传基因框定的藩篱；我们总能够让意志提升至生物属性之上。“只有在你与必然论达到某种协调时，我才有可能会对你的哲学感到满意，”1875年她给一位朋友这样写道，“这需要你去练习运用自己的意愿，并让自己情愿竭力地意愿下去。”

正如艾略特所预言的，自由源于我们的内心世界。在最基本的层面上，生命充满了随意伸展的余地，它柔韧可塑的特征否定着所有决定论。虽然我们只不过是碳基生命体，但是却超越了“我们”这一源头的局限。因为进化赐予了我们一个珍贵的礼物——无限的个性。这是一种气势恢宏的生命观。

^[1] 奥古斯特·孔德，实证主义创始人，他创立的实证主义学说是西方哲学由近代转入现代的重要标志之一。——译者注

^[2] 牛顿没有那么天真，他说：“我能够计算天体的运行，但对于人类的疯狂却无计可施。”

^[3] 拿破仑仅在6个星期以后就把拉普拉斯解雇了。他说拉普拉斯“把他那些关于无限小的物质的观念带到了管理中”。

^[4] 威廉·汤姆逊，在数学物理、热力学、电磁学、弹性力学、以太理论和地球科学等方面都有重大贡献。热力学中的开尔文（Kelvin， K） 这个温度单位，就是以英国女王授予他的“开尔文勋爵”一衔命名的。——译者注

^[5] 熵（shāng），物理学术语，指的是体系的混乱程度，在控制论、概率论、数论等领域都有重要应用，是各领域十分重要的参数。——编者注

^[6] 伤过艾略特的心后不久，斯宾塞就关于“个人美貌”写下了两篇残忍的文章，颂扬了美貌的优点。在自传里，他厚颜无耻地吹嘘着自己的肤浅，并以此为荣。在文中，他还对艾略特含沙射影地写道：“身体的美貌对于我来说是必不可少的；在才智和情感能力均达到巅峰的一个人身上，这一点曾经遗憾地得到了证明。”

如果说斯宾塞是一个以貌取人的人，那么亨利·詹姆斯则相反，他认为艾略特是人格战胜美貌的例证。詹姆斯难忘自己与艾略特的第一次会面，他描述道：“起初，她真的是丑极了—— 一种有趣的丑陋。她的前额很低，灰色的眼睛晦暗无光，一个下垂的大鼻子，一张大嘴里满口是崎岖不平的牙齿，下巴和腭骨都很粗壮……而现在，在这奇丑无比之中却蕴含着一种最强大的美，并且，这种美在几分钟之内就会悄悄将丑陋抹去，使你的精神被其深深地吸引。于是最后，你就会像我一样，深深地爱上她。”

^[7] 必然论（necessitarianism）是决定论（determinism）的同义词。在19世纪十分受欢迎，此理论认为人类行为都是被我们掌控不了的前因所导致的。

^[8] 当然，自由同样会让我们对自己的行为负责。艾略特对社会物理学的主要质疑就在于，社会物理学否认人性中有任何道德力量的存在。毕竟，如果每一个行为都有外界的原因，那么去惩罚那些冷酷的人本身也会变成一件不合情理的冷酷举措。在她的小说中，艾略特想要描绘出一个关于人类本性的更加真实的情境，从而激励我们变得更好。如果说社会物理学让我们变得麻木不仁、冷酷无情的话，那么艺术也许会赐予我们一颗悲悯万物的心。

^[9] 达尔文承认，物竞天择的核心是深层的偶然性（chanciness）。尽管他没有用“任意的”（random）这个形容词，但是他一直坚称，变化是“没有目标的”，并且“不会以有限、确定的方式发生”。

^[10] 艾略特喜欢讲她与斯宾塞一起去英国皇家植物园（Kew Garden）进行植物科考察时发生的一个故事。作为一位虔诚的达尔文主义者，斯宾塞把每一朵花的结构都统统引用某个“进化发展的必然性”学说来予以解释，但是如果有哪朵花不能被套入他秩序井然的理论中，那么它 “作为一朵花就太不像话了”。

^[11] 海马体（Hippocampus），沿侧脑室的突起，被科学家认为是情感、记忆及植物性神经系统的中枢。——译者注

^[12] 拉奇克最初的错误是如何酿成的？这个问题的答案可不简单。拉奇克是一位卓越的科学家，是他那一代脑神经学家中最出色的一位。然而，能够观察到放射性新神经元是极其困难的。我们很容易就会忽视这些细胞，尤其是在它们的存在违背了所谓正统理论观念的时期。要看到它们，人们必须要去寻找它们。而且，几乎所有灵长类动物都居住在神经生成受到压抑的环境下。一个单调乏味的牢笼会制造出单调乏味的大脑。除非这些灵长类动物被转移到了一个环境更加丰富的围场中，否则它们成年的大脑是不会生成多少新神经元的。意识到典型的实验环境会使动物衰弱，从而产生错误的数据，这本身也是神经生成领域的一项偶然发现。

^[13] 《芬尼根的守灵夜》，爱尔兰作家詹姆斯·乔伊斯生前完成的最后一部小说。——译者注

^[14] B淋巴细胞亦可简称为B细胞，是体内能够产生抗体的细胞。——译者注

^[15] 科学家们现在发现，即使是那些具有强烈基因成分的精神特征，比如IQ对环境的改变都极其敏感。法国的一项针对4～6岁被领养的“问题儿童”的研究表明，我们内在的人类天性依赖于后天培育。当这些孩子被领养时，他们IQ的平均分数是77分——接近智力迟钝水平。然而，当9年以后这些孩子重新进行IQ测试时，所有人做得都比原来好得多。这种情况让人们极其惊讶，因为IQ在一个人的整个生命中本应该是十分稳定的。此外，孩子进步的程度与领养家庭的社会经济地位有着直接关联。被中产家庭领养的孩子的IQ平均分数是92分；而那些被安置在上等阶层家庭孩子的IQ则平均攀升了20%以上，IQ平均分数达到了98分。在相对较短的时间内，这些孩子的IQ从低于平均分很多的状况上升到了几乎正常的分值。

^[16] 尽管木村的结论激起了一番激烈的争议—— 一些新达尔文主义者认为他只是一位精于数学的上帝论者，但是他们不该下此论断。实际上，达尔文本人若是在世，都有可能会同意木村的说法。在《物种起源》1872年出版的最后一版中，达尔文表明了自己的立场：“因为我的一些结论最近有很多时候都被歪曲误传了，他们说我把物种的演变只归因为自然选择这一点。请允许我说明一点，在这本著作的第一版以及随后的版本中，我都会把以下话语放在了非常显要的位置上：‘我相信自然选择是基因演变的主要途径，但是并不是唯一途径。’可是这样的声明无济于事。以讹传讹的力量实在是太强大了。”

^[17] 发育噪声：在生物的发育过程中，随机事件导致的表型的随机变异。