探寻生物学中的希格斯玻色子

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1、探寻生物学中的“希格斯玻色子”方陵生/编译●尽管生物学领域并不缺少能够引起轰动性的研究课题，这些课题包括对生命从何开始，以及为什么生命会有终结之日，等等。然而，生物学家正在思考的是：在生物学领域内，究竟什么样的发现才能与物理学发现希格斯玻色子存在的成果相媲美……生物学家也许有理由嫉妒物理学家：他们能够享受到更慷慨的研究资助，可获得更多的商业利益以及更多的民众支持度。但在去年十二月，经过一个星期的期待和揣测，位于瑞士日内瓦附近欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC）控制中心的科学家宣布发现“上帝粒子”希格斯玻色子可能存在的那一刻，这点小小的嫉妒之意也完全

2、烟消云散了。物理学家捕捉到了希格斯玻色子存在的最有力线索，后者被一些人称为“上帝粒子”，是解释亚原子粒子行为标准模式的最后一块拼板。这一发现如果得以证实，将意味着多年来的苦苦寻找以及投入的数十亿美元的代价，终于获得了登峰造极的成就，并将对未来物理学领域的研究产生深远影响。在观看大型强子对撞机的直播演示之前，凌晨4点起床的哈佛大学理论物理学家丽莎·兰德尔（LisaRandall）对媒体说：“希格斯玻色子存在迹象的发现将会产生什么样的重大影响，众说纷纭，但寻找希格斯玻色子一直是个令人兴奋的话题。”物理学领域内的这一轰动性事件，由此及彼地令我们想到：在生物

3、学领域内，什么样的发现能够激起人们同样的兴奋之情呢？面对这一问题，不同领域的专家指出，生物学是一个拥有国际合作基础且远大目标的研究领域，该领域取得的一些研究成果人们并不陌生，比如在世纪之交进行的人类基因组测序计划，等等。但与寻找希格斯玻色子得出的“是”或“不是”的答案相比，大多数生物学研究在数学上缺乏精准度。马萨诸塞州的神经学家史蒂芬·海曼（StevenHyman）说：“（生物学）最主要的是比较杂乱，没有突破性进展标志的轰动性时刻。”然而，《自然》杂志指出，生物学领域并不缺少能够引起轰动的根本性研究课题，这些课题包括对生命从何开始，以及为什么生命会有

4、终结之日等。地球之外会有生命吗？如果在另一颗行星上发现存在与“生物学标准模型”根本不同的生命形式，或许是基于完全不同的另一种生物化学机制。1964年，古生物学家乔治·G·辛普森（GeorgeG.Simpson）驳斥了外太空生物学理论，即寻找地外生命的理论。他认为“这一‘学科’的研究对象是否存在还有待于证明！”辛普森对地外生命理论的抨击，令这一新兴领域内的许多研究人员对宇宙生物学避之不及。然而，新泽西州普林斯顿大学的行星科学家克里斯托弗·奇巴（ChristopherChyba）认为，这样的批评是不公平的。多年来，奇巴一直将在其他行星上寻找生命与物理学中

5、寻找希格斯玻色子相类比，2005年他反驳了辛普森的抨击：“为什么我们突然对生物学领域的研究未取得进展如此苛责，而对物理学则不然呢？”在美国宇航局（NASA）艾姆斯研究中心天体生物学家克里斯·麦凯（ChrisMcKay）的眼里，寻找地外生命形式是对“生物学标准模型”的一种测试方式。“即DNA、氨基酸、蛋白质和遗传代码的模型，”他说，“这是所有生物的共有特征，是我们所知道的生命形式的基础。”他补充道，如果在另一颗行星上发现存在与这个标准模式根本不同的生命形式，或许是基于完全不同的另一种生物化学机制，那就表明，产生生命系统的途径可能不止一种。包括还有人认为

6、，他们并不需要“二次创世纪”的证据，即从其他行星上存在生命的发现，来获得像发现希格斯玻色子存在迹象带来的激动。“如果我们找到了与我们有着同样生物学基础的生物，那将会是一个令人兴奋的消息，”美国斯克里普斯研究所的生化学家杰拉尔德·乔伊斯（GeraldJoyce）说道，“但接下来的问题是：它们最初来自哪里？”而希格斯玻色子寻找者有一个明确的目标，他们知道要寻找什么。但寻找其他生命形式的天体生物学家面临的挑战是：什么样的线索才能揭示生命存在的迹象。奇巴说，一些化合物的信号往往与生命相关，如甲烷或液态水，可以帮助识别可能有生命存在的行星，但大气中的化学信号并

7、不足以成为证明生命存在的令人信服的证据。在太阳系内，麦凯认为最有可能存在生命的地方是土卫二、火星和木星的卫星（木卫二）。土卫二是一颗围绕土星旋转的冰冷的卫星，据NASA的“卡西尼”号太空船探测，土卫二上可能有液态水存在，并有可能从其表面裂缝中喷涌出有机物质；火星，是指“古老的火星，而不是今天的火星”；木卫二，在其冰封的表面下可能有着令人向往的大片海洋。尽管“火星科学实验室”预计于今年8月在这颗红色星球上降落，包括将通过一个简单的质谱仪和激光光谱仪用来检测火星上的甲烷，以揭示生命存在的初步迹象。但这次任务计划不包括获得生命存在的确切证据。发现地外生命存

8、在迹象的另一个途径是，寻找不能通过简单化学方式合成的复杂有机分子。“比如在地球上铲起一些物质，你会从中发现叶