杨玉良 从肥皂泡到生命过程.doc

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1、从肥皂泡到生命过程杨玉良　教授毋庸讳言，基因对于地球生命而言有根本的意义，但生命的有些奥秘比遗传密码埋藏得更深。在生物形态发生和行为的过程中，基因的作用被夸大了。我想说明，恐怕基因不是最基本的定律，注意我用的是“定律”，而定律通过基因发挥作用。定律在英语里是Law，具有法的地位。然而，在当前的生命科学里没有定律，因此把CentralDogma译为“中心法则”并不恰当，因为它不具备法则的全部特征，它只是一种信条。作为一名高分子科学家，只是最近一年多来想在生命科学的某些领域作些研究。因此，作为外行来谈生命科学问题

2、总有点心虚、有点惴惴不安。量子力学的创立者之一薛定谔在1944年写了一本书名为《什么是生命》的小册子，阐述了作者作为一位理论物理学家对当时的生命科学的看法并作了许多精到和准确的预言。他在该书序言中的话可以用来给我壮胆。他认为：人们普遍认为，科学家只是对某一学科具有广博而深邃的第一手知识，而不该就自己不精通的论题发表意见。……但是近100多年来知识在深度和广度的扩展使我们陷入一种奇异的两难境地。……除非我们中有人敢于着手总结那些知识和理论，即使其中有些知识是第二手的或者不完备的，而且敢于冒被看成蠢人的风险，除此

3、之外，我看不到其他摆脱这种两难境地的其它方法。我想，从薛定谔时代至今又过了60年，科学家的观念发生了很大的变化，变得更加容忍和开放。我今天讲的观点有不少可能是错误的，好在歌德说过：“真理与谬误出自同一来源，这是奇怪的但又确实。所以我们任何时候都不应该粗暴地对待谬误，因为在这样做的同时，我们就是在粗暴地对待真理。”再说，生命科学的问题实在太复杂，许多问题生命科学家也不清楚，作为外行也就可斗胆地发表一些看法，哪怕谈的都是谬误。基因的作用被夸大了我对于生命科学的兴趣始于媒体和一些高级的科普刊物的宣传。我们可以看到，

4、在人类基因组计划开始前和执行期间，基因的作用被一些生物学家使劲地夸大。从一些大众媒体上大家可以得到一种印象，似乎一个人的犯罪、成才、个性和长相等等都是基因决定的，甚至连哪里长一颗痣也是基因直接在起作用，……总之，我们都受到了严重的误导，似乎生命体的一切都是由基因决定的。似乎人类对基因的问题搞清楚了，那么生命科学的问题就都解决了一样。如果基因确实决定了那么多的东西，那么或许哲学、心理学和社会学的一大半的研究领域都可归入遗传学，或者说这些学科只不过是遗传学的一些分支或延伸而已。就一个个体而言，如果我的一生的一切早

5、已被我体内的“上帝”——我的DNA所设计好了，那该有多乏味！事实上，一些负责任的生物学家也认为，人类基因组计划完成之后，它所带来的问题似乎比所解决的问题更多。当然，我在这里一点不想去贬低基因的核心重要性，而只是想提出一些问题，诸如：所有生命过程都是由基因直接决定的吗？基因的重要性是否已经被强调过头？换个角度来提问就是，基因后的生物学是怎样的一种形式，数学和物理在生命科学中的作用和地位又是什么？……这些问题都需要非常大胆而谨慎地回答。1944年时薛定谔的《什么是生命》一书出版时，分子生物学尚未出现，但他作为物理

6、学家却走在了生物学家的前面。他运用十分基本的数学和物理知识对生命科学的发展做了精到的预料，至今读来仍深受启发。继承他的大胆探索精神来考察基因时代的生命科学也将是十分有意义的。我们先来看一下在生命过程中，基因究竟做了什么？按照生物学的“中心信条”，DNA作为遗传基因的载体，它将遗传基因转录到RNA，然后由RNA将遗传基因翻译成为蛋白。这些蛋白可以是一些具有催化作用的酶，它们使大量的代谢反应等生化反应得以进行。这些蛋白也可以是生物膜上的一些水或离子的通道或是其它一些特定功能的蛋白，它们在生命过程中扮演着各自的角色

7、，通常被称为基因的表达。因此，不难看出，即使在人类基因组计划完成后，甚至所谓的蛋白质组计划也得以完成后，对基因表达的细节不会带来太大的帮助。纵然，人们可以通过基因剔除的办法来获取某一基因的表达形式，但该过程完全如同一个黑匣子，对该黑匣子输入一个信号就可获得一个输出，但对中间过程全然不知。显然，黑匣子不打开，神创论就容易抬头，就会有《审判达尔文》和《达尔文的黑匣子》之类的书的问世。这些书的作者注意到细菌鞭毛系统的精巧组装或是凝血机制的精妙平衡，于是就认为其必定经由超智能的设计。我在这里想要说明的是：基因似乎仅直

8、接管到蛋白质合成。蛋白质合成以后的生命过程似乎与基因并没有直接关系，而数学、物理和化学规律将在这个过程中起到支配的作用。因此，我们有必要设法打开这个黑匣子。我比较赞同英国数学家I.Stewart在他的《生命的第二重秘密》一书中所表述的观点。他说：“为了弄清生命的本质，人们千方百计地急于查看生命的DNA密码序列，DNA序列安排得井井有条，然而生命科学本身却乱麻一团。几乎只需用一组符号就能够把DNA表达