原文作者丨[日]本庶佑
摘編丨安也
理解生命到底是什麼意思？
人類基因組的完整測序，意味著我們已經基本掌握了生命的設計圖。有些人期待能從這裡出發，理解生命的全部奧秘，但是與此同時，另一些人依然悲觀地認為我們永遠不可能完全理解生命。在這裡，我們有必要首先思考一下，所謂理解生命到底是什麼意思。理解生命現象的基本原則，以及從分子層面描述各種生命現象，是理解生命的一個步驟。但是在此基礎上，我們究竟能否將基因組中存在的數萬個基因及其代謝產物，以及它們的調控因子作為一個整體來理解生命的全貌呢？
像這樣，將許多分子的相互作用放在一起考慮，試圖將分子層面的理解拓展為生命現象層面上的理解，這樣的嘗試被稱為「系統生物學」，是近年來十分活躍的領域。
本文出處：《生命科學是什麼》，[日]本庶佑著，徐靈芝譯，鸚鵡螺丨中信出版社2020年10月版。
系統生物學研究者正在嘗試將數量眾多的各種參數輸入擁有強大計算能力的計算機，用數學公式演繹性地推導出生物學功能。簡而言之，就是試圖用計算機模擬來捕捉生命現象。今天我們可以說，這種嘗試已經取得了一定程度的成功。例如，有研究者利用各種物理參數，嘗試在計算機上再現心臟的跳動。但是，這種模擬顯然還遠遠沒有達到能夠將心臟中所有的分子信息統合在一起的水平。此外，人們正積極地用計算機來模擬某些藥物的細胞內應答機制，嘗試建立細胞反應性的測定方法。
目前的系統生物學研究，常常是將生命現象的某個有限的側面孤立出來研究其分子層面的相互作用，或者是在不需要追溯到分子層面的前提下，對細胞相互作用或者整個器官的生理機能進行再現。但是，對於複雜的生理功能（比如大腦功能），以及作為全身防禦系統的免疫系統的調控機制，目前要進行模擬研究的話，還需要打破極其困難的壁壘。
現在，系統生物學面臨的瓶頸可以概括為兩個方面。第一，需要考慮的因素（變量）太多，這會使計算公式出奇地複雜。這種過於複雜的計算很容易陷入混亂，無法做出有意義的預測。
誠然，只要對參數進行仔細調整，就可以很容易地在計算機上再現已知現象。但是，如果僅僅是這樣，就和單純地製作CG動畫（計算機動畫）沒有太大的區別了。真正有價值的計算結果需要能進行有意義的預測，即從生物學的角度預測出重要的未知現象。遺憾的是，我們還不知道系統生物學能否達到這樣的水平。
第二，我們還沒有充分掌握所有參數，所以僅憑已知參數進行模擬，其結果會與實際相差甚遠。理解生命的另一條道路是構建人工生命。這種想法的基礎是：如果我們能從基因開始，成功創造出最簡單的生命，我們就能夠相應地理解生命的基本原理。此外，使用這種方法能製造出有用的微生物，為社會創造價值，因此，此類研究獲得了極大的關注。但是，「創造人工生命」的說法可能有些誇大。目前實際進行的研究是，找出實現生物自我複製所需的最少限度的基因，並將相應的DNA連接在一起，放入已有的細胞中，觀察其增殖情況。此外，也有研究者嘗試對單個基因的功能進行改良，並將其應用於特定代謝產物的高效生產等。
電影《造物弄人》（2009）劇照。
回到最初的問題：我們對生命的理解，究竟能達到何種狀態？這是一個我們必須不斷追問自己的問題。要描述生命的形態，所需的參數雖然有限，但又如此眾多。不得不說，即使是通過方程式來完全描述單個細胞的狀態，也是極其困難的。
今天，我們已經可以人工合成病毒的基因，並將其植入宿主細胞中，從而製造出完整的病毒。我們或許可以認為，對於病毒，我們已經相當了解。但是，正如前面已經講過的，病毒只具有生命體的部分功能，所以我們離理解生命的完整面貌還十分遙遠。在理解生命這條道路上，我們還有很長的路要走。
基於本能快感的幸福感是低層次的嗎？
自古以來，許多賢人和哲人都異口同聲地承認，幸福感是建立在快感基礎上的；但是與此同時，他們又說，基於本能快感的幸福感是低層次的，人必須追求更高層次的、真正的幸福感。
對生物來說，本能的快感與生殖欲、食慾、競爭欲這三種欲望的滿足密切相關。這些欲望又與生命的根本價值——「生存」，有著本質上的聯繫。為了生存下去，生物必須留下後代，必須獲取能量、自主活動，也必須與外敵鬥爭並適應環境。如果生殖行為不能帶來快感，生物就不會熱衷於生育後代；如果好吃的東西不能帶來幸福感，它們就不會拼命進食；如果在競爭中獲勝得不到快感，它們也就不會勇敢地面對困難而生存下去。如此看來，可以認為在進化過程中，很可能只有那些把「對生存所必需的行為給予快感獎勵」編入了DNA的物種，才能夠生存到今天。
問題是為什麼人們一直都說，這樣的幸福感是非常低層次的，如果停留在這個水平上，就體會不到真正的幸福呢？其中的原因在於一個自古以來人們就知曉的事實：一旦欲望得到滿足，人很快就會厭倦。喝到了美味的葡萄酒，就會想要更好的葡萄酒；得到了權力，就會渴望更大的權力。欲望飽和也有其生物學基礎。所有的快感都是由感受器接受刺激而獲得的。對於視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等所謂五感的感覺器官來說，如果反覆給予其相同程度的刺激，它們就會變得麻痺。這就是「欲望滿足型幸福感」最終會達到飽和的生物學基礎。除此之外，還有一種快感被稱為「不安消除型幸福感」。
不安感從何而來？恐怕也是被寫入DNA中的。生物感知到前面提到的三種生存要素受到了侵害，就會感到不安。譬如，當生命受到威脅時，生物就會減小留下後代的可能性。許多有毒有害的食物都有奇怪的味道。看到外表高大強壯的動物，人類會本能地感到恐懼，根本不想嘗試與之戰鬥，而是一溜煙地逃跑。此外，就像柏拉圖的寓言所描述的那樣，人會因孤獨而感到不安，這大概是因為人類和很多其他動物都會因群居而感到安心。
既然我們不可能消除這個世界上所有可能引起不安的因素，又該如何獲得安定平靜的心境呢？宗教學家說，這是一種了悟的境界，是經歷過不幸才能獲得的。據說，惡人、因作惡而感到痛苦的人，以及陷入極端困境的人，最為接近心靈安定的了悟境界。但是，沒有遇到過巨大不幸的凡人也不必擔心。通過偉大的藝術作品，尤其是優秀的文學作品，我們也可以充分體會人生的苦惱和他人的痛苦。或許可以認為，宗教的作用就是為人們提供可以消除煩惱和不安的「萬能軟體」。
幸運的是，不安消除型幸福感不會變得麻痺。由此看來，雖然欲望滿足型幸福感和不安消除型幸福感的來源都與生存相關，但它們受到不同的機制調控。在生物學上，不安的感覺受到怎樣的調控呢？在人的大腦中，信息會從感覺器官傳遞到知覺中樞。
看到好吃的東西，人就會產生想吃的條件反射。但是，大腦中有更高一級的高級控制中樞，可以通過控制學習和記憶的反饋來調節行為和感情。經歷過各種悲慘的體驗之後，與那時相比，自己現在所處的狀態就會顯得幸福——高級控制中樞就是這樣提高了神經迴路中不安感的閾值。神經中樞可以控制由感覺器官傳入的感覺的強度，從而影響行為和感情的表現，有多個證據都可以說明這一點。
電影《湮滅》（2018）劇照。
遺傳性耳聾–視網膜色素變性症候群是一種嚴重的遺傳病，患者出生之後，視覺和聽覺會逐漸變得麻痺。但是據說在完全失去視覺和聽覺之後，患者的嗅覺會變得非常靈敏，甚至可以只憑化妝品的氣味就分辨出對方是誰。
與許多其他動物相比，人類的嗅覺異常遲鈍。但是，從上述疾病患者的情況來看，這可能並不是因為人類嗅覺受體提供的信號太弱，而是因為人類通過視覺獲得的信息格外多，所以高級控制中樞在進行信息處理時會專注於處理視覺信息，而沒有充分感知嗅覺信息。但是，當來自視覺和聽覺的信息輸入停止時，嗅覺就會全面解放。另外，所有人都有過這樣的經歷：在認真看書時，你會完全聽不見有人在背後叫你。這同樣不是因為沒有聽覺信息的輸入，而是神經中樞在信息處理階段進行調節的結果。
總而言之，從生物學角度來看，要充分品味幸福感，不能僅依賴於欲望滿足型幸福感，而應該將重點轉移到不安消除型幸福感上，通過其閾值調控方式來更好地品味幸福。因此，通往穩定幸福感的最理想道路應該是，首先獲得永久性的安定感，然後加上適當的快感刺激。也就是說，保持輕鬆的心態，再偶爾喝一杯美味的葡萄酒，大概就是最幸福的人生了。
生物學是所有現代人必備的素養
曾經，沒有選修過生物學的學生也可以報考京都大學醫學部，結果造成了超過90%的醫學專業學生對生命科學幾乎一無所知的狀況，這非常令人擔憂。如果有志於醫學的人不知道生命是如何運作的，又怎麼會下定決心走上以慈愛之心拯救生命的職業道路呢？醫大教授會的成員們認為，這正是當時考試制度諸多弊端中的一個典型，經過慎重的反覆討論，他們最終決定把生物學列為入學考試的必修科目。與此同時，日本醫學部長會議也呼籲醫學部考生必修生物學。這是發生在平成十五年（2003）的事。
電影《第六日》（2000）劇照。
實際上，了解生命科學知識的必要性並不僅限於醫學專業的學生。今天，我們在考慮和生命相關的現實問題（例如：器官移植、再生醫療、基因療法、在自己體內培育別人的受精卵，以及應該為老年人提供何種程度的醫療等問題）時，如果不了解其具體內容，就無法進行討論。此外，對「人應該怎樣存在」這樣的觀念性問題進行討論時，我們也常常感到其在應對實際問題上的局限性，這是不是因為當我們從這樣的觀點出發進行討論時，雖然是無意識的，但實際上是以「人類是一種特別的存在」為前提進行討論的？
但是，根據今天的生物學研究成果，人類並不是特殊的生物，只是一種與其他靈長類動物非常接近的動物。對同卵雙胞胎的研究表明，我們的行為方式也受到遺傳調控。在思考人的生活方式時，我們不能只在文化社會層面上討論人應該是什麼樣的。如果不能從科學的角度理解作為生物的人類的生存機制、知覺、認識或行動的原理，就不可能充分理解這個問題吧？
這樣的例子並不僅限於生物倫理學。很多報導武斷地認定轉基因食品是危險的，難道不是缺乏生物學知識的結果嗎？另外，在討論如何應對最近出現的恐怖主義問題時，僅僅揮舞正義之劍並不能解決問題。我們必須先承認，人類在擁有愛的同時，也擁有憎惡的感情。為了與他人競爭並得以生存，憎惡感是必需的，所以它也被烙印在人類的基因中。憎惡感為人類帶來了許多麻煩，但它其實與體育、科學、藝術等方面必不可少的好勝心是同樣的情感。我們是不是能以科學為依據，找到控制這種感情的方法，實現超越憎惡感的和諧共處的世界呢？如此看來，可以毫不誇張地說，不論學習文科還是理科，生物學都是所有現代人必備的素養。
最近，再生醫學、基因治療等詞語越來越多地出現在媒體上。對於一般人來說，我們一方面期待隨著醫學的進步，壽命會越來越長，生活會越來越舒適；而另一方面，我們又擔心醫療的過度發展是否會給人類自身的存在方式帶來巨大變化。隨著器官移植和輔助生殖技術的進步，已經有許多生命獲得了拯救，也有許多生命得以誕生。但是，可以進行器官移植手術的患者年齡上限到底應該是多少？社會又能否負擔得起讓所有人都享受這些高級醫療方法所需的高額醫療費用？或者說，最終只有一部分有錢人才能受益？這些令人頭疼的問題堆積如山。
如何才能解決這些社會性的全人類難題呢？毋庸置疑，有必要讓普通國民參與討論，但是，普通國民會由於對技術內容的理解不足而產生猶豫，或者反過來產生武斷的偏見，所以到目前為止，尚未實現比較有效的民眾討論。另一方面，令人遺憾的是，來自醫務工作者的積極發言比較少。長期以來，醫療工作者一直遵循一種單純的哲學進行工作：醫療的使命就是盡一切可能來延長患者的生命，哪怕只延長1分或者1秒。但是最近，越來越多的人認為提高患者的生活質量才是最重要的。而實際情況是，無論從哪一種思維方式出發，面對無法完全處理的現實難題時，很多醫務人員都多少有些困惑。
電影《孤高的手術刀》（2019）劇照。
從20世紀末期開始，隨著生命科學迅速發展，醫療的性質發生了很大的變化，並且使這些問題變得更加困難。醫療是一項直面人類最根本的煩惱——死亡的崇高工作，它吸引了許多優秀年輕人；醫生也是普遍受人尊重的職業。但現實情況是，由於醫療技術的進步和人們對欲望無止境的追求，醫療已經轉變為追求利潤的商業行為。能夠說明這一點的具有代表性的例子是，「偉哥」產品給製藥公司帶來了高額利潤。美容整形手術也是一樣，輔助生殖技術中的一部分也屬於這一類型。據說在有些國家，美麗而聰明的人的卵子會被高價出售。
為了解決這些難題，我們不得不回到「醫療到底是為什麼而進行的」這個原點。自古以來，掌權者必定會尋求長生不老。這可以說是人類永恆的欲望。但是，人總有一天會因衰老而死亡。這是人類作為生物的根本宿命。重視生活質量的人認為，醫療的職責是幫助人們在有限的生命中儘可能健康地生活。問題是什麼才是「健康」。前面提到人有各種欲望，但是欲望的滿足並不總與健康保持一致。我認為，我們不能不對這個問題進行徹底討論並理清思路，不該就這樣放任醫療作為商業活動而不斷膨脹。
每一個現代人都無法擺脫生物演化的歷史
在太平洋戰爭中，220萬日本國民失去了生命。廣島、長崎被投下原子彈，日本成為世界上唯一被原子彈轟炸過的國家。但是，關於日本為什麼發動那場戰爭，又為什麼戰敗，很少有總結性的全面歷史研究。其中，美國記者羅伯特·斯蒂尼特的《珍珠港的真相》（DayofDeceit）一書提供了令人震驚的觀點。
這本書基於數量龐大的資料，進行了有說服力的分析：美國為了壓制國內的反戰勢力，並加入歐洲戰場，制訂了引誘日本率先攻擊夏威夷的周密計劃。據說，美軍監聽並破解了日本的外交和軍事密碼，事先察覺了日本海軍的動向，知道日本艦隊在單冠灣集結，但時任美國總統羅斯福故意沒有向夏威夷的太平洋艦隊司令官傳達這些情報。
在軍事和外交情報戰中，日本毫無防備、過度無知，因而投入了那場慘烈的戰爭，使許多人失去了生命。如果日本能對此進行反省，就可以重新審視現代的外交戰略和經濟戰爭中的情報戰略，並在看穿美國真正意圖的基礎上採取措施。在當前困擾著日本經濟的全球金融危機中，我們再次採取了與大正時代金融恐慌前完全相同的債務擴張政策，這不正是沒有向歷史學習的典型事例嗎？
每一個現代人都承載著人類文化的歷史，同時也都是演化的產物，無法擺脫生物演化的歷史。人類之所以會患上某些疾病，也常常是因為在漫長的生命演化歷史中，人類為了生存而獲得的某些遺傳信息，與人類社會快速文明化所帶來的生存環境變化之間無法匹配。例如，糖尿病患者每年都在增加，這是因為我們的祖先曾經常常處於飢餓狀態，所以他們不太需要那些能夠降低血糖水平的基因。在地球上，有部分國家的人民從飢餓中解放出來的確切歷史，還僅僅不到100年。
電影《侏羅紀世界2》劇照。
即使是在考慮人類的社會行為時，也無法脫離人類作為生物物種的演化歷史。沒有任何證據能夠證明，人類是與其他生物完全不同、擁有高度道德感的生物。或者說，更正確的觀點應該是，人類與其他動物一樣具有條件反射，具有追求欲望的神經迴路。精神分析學家中本徵利所著的《男性戀愛分析學》一書認為，男性在戀愛中的思考和行動方式的基礎，與其他雄性動物幾乎完全一樣。
歷史已經反覆證明，單純依靠觀念性的「性善說」體系是失敗的。人類只有通過接受教育才能獲得社會性。人類是一種動物，我們有必要從動物行為學研究出發，找到一種經營社會生活的體系，讓人們在不威脅他人的基礎上獲得幸福生活。我們應該再次認識到，開啟人類未來的鑰匙，應該在對包括演化在內的人類歷史的冷靜分析中。
本文選自《生命科學是什麼》，較原文有刪節，小標題為編者所加，非原文所有。已獲得出版社授權刊發。
作者丨[日]本庶佑
摘編丨安也
編輯丨張婷