科學家揭開關於人類未來的機密 少一些染色體人類也能活得很好?

　　用高級材料建造蟲洞？

　　聽頂級科學家揭開關於人類未來的機密

　　IT時報記者 章蔚瑋

　　11月4日，騰訊WE大會如期開幕，作為一場無關行業和產業的純粹的科學大會，今年已經進入了第6個年頭。

　　近兩年來，WE大會越來越關注人類未來的「命運」。如同騰訊首席探索官David Wallerstein所說，「我們如何能夠在地球上建立新的機制，滿足人類的需求，我們希望能夠推出更多的解決方案，希望鼓勵新的前所未有的思想迸發，不斷提升養活世界上不斷增加的人口的能力。」

　　去年WE大會曾邀請到宇宙學家霍金探討人工智慧與人類未來，這也是霍金去世前最後一次在國內公開演講。今年，WE大會邀請了霍金生前的「戰友」，2017年諾貝爾物理學獎獲得者、加州理工學院榮譽費曼理論物理學教授Kip Thorne，他在宇宙、蟲洞、黑洞、奇點、時光旅行、引力波等領域進行長期探索。

　　在今年受邀的八位嘉賓中，有兩位中國生命科學領域的科學家，講述了中國在「再造生命體」領域的最新研究成果。

　　訴說時間穿越的秘密

　　科幻電影《星際穿越》中，第一次將蟲洞的概念呈現在了世人面前。小說《星際穿越》的原作者Kip Thorne來到現場，講述了時間穿越背後的宇宙運行原理。

　　「在蟲洞當中，光線是可以穿越的，它就像光纖，同時也能幫助我們計算，蟲洞的另外一邊是什麼樣子。」Kip Thorne說，蟲洞並不會在宇宙當中自然產生，需要高級文明有意識地去創造和維持，填充特殊材料，蟲洞才能存在。

　　在Kip Thorne看來，儘管通過蟲洞可大大縮短穿梭宇宙不同星際之間的時間，但蟲洞會自毀，會自己崩塌，要用特殊材料去把它填充起來。

　　與蟲洞不同的是，黑洞在宇宙中是實際存在的。根據愛因斯坦關於時間彎曲的定律，事物總是喜歡停留在它衰老最慢的地方，引力能夠讓他們聚合在一起，地球的質量會扭曲時間，而時間的彎曲會產生引力，根據推測，越是臨近黑洞，引力就越強，時間越慢。

　　「引力是很小的，它使得地球上的時間每100年才放慢1秒，第一次高精度偵測是在1976年，當時NASA放了一個距離地球一萬公裡遠的衛星，用它的原子鐘進行時間計算，再對比地面上的時間，可以幫助我們預測愛因斯坦的時間彎曲定律。」

　　根據科學推測，在黑洞內時間會倒流，一直降到黑洞的中心，「物理學告訴我們，時間如果穿越回過去會怎樣，但事實上，時間是滾滾向前的，無法回到過去，你不可能往後走。」

　　三年前，Kip與他的團隊聯合創建了引力波天文臺LIGO，第一次觀察到了黑洞碰撞後產生的電磁波並形成的引力波，在引力波理論和觀測上做出了重大貢獻。據他透露，現在，包括中國在內的20個國家和地區的1200名科學家一起參與，共同偵測引力波，尋找宇宙與時間的秘密。

　　Kip說，400年前，伽利略發明製造了第一個天文望遠鏡，它找到了木星的四個衛星，在3年前，LIGO第一次觀察到了黑洞碰撞，看到電磁波形成的引力波，如果往後400年，我們還會有更大的發現。

　　揭開人造生命體的秘密

　　中科院上海植物生理生態研究所合成生物學重點實驗室主任覃重軍今年8月在《自然》雜誌上發表了一篇關於人造單染色體真核生物的論文，引起了世界的關注。通俗的理解是，他獲得了人造生命體的最新發現。

　　覃重軍最初從人類、動物、植物、真菌、酵母這一類真核生物中發現了一個奇怪的現象，「人有23對染色體，所有的生長、繁殖的遺傳信息都分布在不同的染色體上。而小白鼠卻只有20對，果蠅更少，只有4對染色體。但植物的情況又有所不同，水稻有12對染色體，儘管它生長周期短、基因組小；而長得很小的芥菜只有5對染色體。從微生物學家的角度看來，自然界在染色體的數目分配上似乎很隨意，可多可少，好像跟進化的定位沒有多少關係。」

　　於是，覃重軍提出，「我們能不能在人造生命中打破這種自然界限呢？我們能不能造一個真核生物，只有一條染色體，但是所有的生長、繁殖、遺傳信息全都在這一條染色體上？」

　　從2013年開始，他從擁有16條染色體的釀酒酵母著手，把這16條變成15、14、13條，最終要變成1條。他說，很幸運的是，沒過多久國際上就產生了一種全新的技術——基因編輯技術，它可以同時切幾個點，非常精確，推動了這項再造生命體的試驗演進。

　　「很吃驚的是，當我們造出了這個生物，我們去描述它的時候發現，它的細胞生長和細胞形態跟天然的幾乎完全一樣。這令人太吃驚了！我們以為它不會活下來，沒想到它活得挺好的。」

　　覃重軍說，儘管染色體的結構已經發生了巨大的變化，但它組織得很好，「這給我一個暗示：生命真的有多種表現形式，全都是正確的，所以不只有一種形式。」

　　據了解，重組後的釀酒酵母目前最大的優勢就是，它沒有端粒，而端粒跟衰老、腫瘤有關。因此，覃重軍的這項發現，或將加速人類探索生老病死的進程。此前，曾有諾貝爾獎獲得者發現，端粒衰老導致人類過早死亡。在人的細胞裡面如果人為給端粒加長，那麼人類的細胞就可以重返青春。但人有23對染色體，而人造單染色體只有兩個端粒，這樣就能很快確定哪一個藥有用，哪一個藥更為有效。

　　探尋大腦基因的秘密

　　過去四五年，全球除人工智慧浪潮以外，腦科學亦蓬勃發展，歐美、日本都引發了國家性的腦科學計劃。

　　在中國，科學家們在過去四年中也籌劃一個中國的腦科學計劃。中科院院士、中科院神經科學研究所所長蒲慕明介紹，在這個項目中克隆的獼猴，已經對人類治療疾病帶來推動作用。

　　「要理解人的大腦，你必須知道它的結構。人類大腦的網絡是由成千億的細胞連在一起，但它們是怎麼連接的，中間有什麼規則，又是如何去處理信息的，要弄明白這些，我們就需要一個圖譜，這就是連接圖譜。」

　　根據蒲慕明介紹，中國科學家們選擇了最接近人類的獼猴作為實驗動物，「中國在靈長類研究方面是世界領先，我們的資源也是最豐富的，所以我們有機會成為這個領域的領跑者。」

　　除了解決人類自我認知的過程，其中另一道難關是如何理解語言。在人工智慧領域，語言、語義的理解也是當下最難攻克的難題之一，「原因是我們對於語言的理解仍然不夠。」

　　蒲慕明覺得，研發人工智慧可以從人類的大腦入手。人類因為疾病損傷造成了語言障礙，從中去研究，可以發現具體是哪個腦區出現問題。當然，真正要理解語言的來源，必須要用動物做實驗。「比如說我們把跟人類語言相關的基因放在猴子大腦裡，也許它的網絡結構就變化了，它的發音能力也變化了，可以看到人的起源是什麼樣的，我覺得這是一個很有意思的未來探索領域。」

　　目前，蒲慕明所在團隊正在研究獼猴的全腦圖譜，這也是中國腦計劃的目標。「由於動物的模型跟人類比較靠近，所以我們可以對高等的認知功能，包括對自我、非我的認知，對語言的認知，可以有進一步的理解。」由此，也將產生各種疾病模型，在這基礎上，研究各種治療幹預疾病的方法。

　　「我舉一個例子，我們最近做的非靈長類實驗中，我們把人的自閉症基因放在猴的受精卵中，結果出現了有自閉症的猴子。它的表現就是反覆轉圈，重複活動，不社交、焦躁等等與人類自閉症相類似的症狀。」

　　目前，中國已經誕生了第一批克隆猴中中和華華，它們擁有相同背景，通過它們，科學家可以研究神經生物學、疾病問題。通過它們的體細胞，在體外進行精確的基因編輯，再移植到受精卵裡，用來檢測臨床前的藥效或者治療效果。

　　通過克隆猴，或將找到基因解決重大疾病的新進展。

　　TIPS 提醒人們關注未來

　　此外，來自美國西奈山伊坎醫學研究所所長、精準醫療領先研究者Joel Dudley發表了基因、大數據與人類健康的主題討論，他在紐約建立了一個基因大數據診所，接下來，他的夢想就是能夠創造一個醫療保健網絡，而且是由這些智能診所數據所驅動的健康體系的網絡。歐洲航天局科學與探索高級顧問Mark McCaughrean則介紹了可用來研究太陽系恆星及其行星的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的最新進展。

　　據統計，在過去的5年裡，有近60位來自全球的頂尖科學家在WE大會上進行了演講，覆蓋了太空探索、生命科學、深海探測、人工智慧等幾乎所有正在改變人類未來的科學領域。在所有這些領域中，騰訊密切關注AI+農業、AI+能源等方面的發展，甚至在歐洲組織了一些國際人工智慧種植大賽的科學競技比賽，以提高人們對未來糧食、水、能源的關注。