《細胞傳》: 由細胞構成的生命文明
細胞是人體一切運動的神奇基礎。如果沒有肌肉細胞控制眼球運動,視覺細胞將光信號轉換爲神經信號,神經細胞再對這些信息進行解碼,我們就無法觀察和理解眼前的一切,既欣賞不到落日的餘暉,也無法親眼見證孩子的成長。細胞不僅是人體生理功能的基礎,更是生命構成的基本粒子。在《細胞傳》中,悉達多·穆克吉指出,“在某種意義上,我們可以把生命定義爲擁有細胞,並且將細胞定義爲擁有生命”。
撰文|汪冰(北京大學醫學博士)
《細胞傳》,[美] 悉達多·穆克吉 著,馬向濤 譯,見識城邦|中信出版集團,2024年10月。
整個現代生命科學都是圍繞着細胞概念展開。
——保羅·埃爾利希,1908年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者
37萬億細胞組成的人體
如果沒有肌肉細胞控制眼球運動,視覺細胞將光信號轉換爲神經信號,神經細胞再對這些信息進行解碼,我們就無法觀察和理解眼前的一切,既欣賞不到落日的餘暉,也無法親眼見證孩子的成長。細胞不僅是人體生理功能的基礎,更是生命構成的基本粒子。
在《細胞傳》中,悉達多·穆克吉指出,“在某種意義上,我們可以把生命定義爲擁有細胞,並且將細胞定義爲擁有生命”。人體大約有37萬億個細胞,是銀河系中恆星數量的100倍。我們是社會動物,更是多細胞生物,我們不僅生活於社會之中,而且我們的機體本身就是一個社會,一個由數十萬億個細胞組成的龐大社會。
細胞病理學的創立者魯道夫·菲爾紹說過:“身體是一個由細胞組成的國家,其中的每一個細胞都是一位公民,疾病只是由外部力量作用引起的國家公民衝突。”正是有賴於衆多“細胞公民”的精妙協作,我們才得以生存發展,繁衍生息。對此,悉達多·穆克吉有一個精妙的比喻——“細胞文明”。由此看來,我們的生命狀態正是細胞文明興衰的外顯。
正如劉易斯·托馬斯在《細胞生命的禮讚》中所描述的那樣,單隻螞蟻似乎談不上擁有什麼“智慧”,但蟻羣卻像一個龐大的智慧生物,它們可以互相交流溝通,分工合作,它們似乎在思考、籌劃和謀算,修建出複雜的蟻穴和天衣無縫的拱門。
悉達多·穆克吉
悉達多·穆克吉認爲,作爲複雜的多細胞生物,我們之所以能夠成爲萬物之靈長,皆因爲細胞的集聚並非簡單的聚集,量變引發的質變不只是聚沙成塔,也是系統複雜性的躍遷,即“涌現”,比如大腦中有大量的神經元,但我們獨特的“自我意識”並不是某一個神經細胞的特性,而是大腦作爲一個整體的新特性,也因此我們會墜入愛河,會做白日夢,會爲了信仰付出生命,一羣由化學元素所構成的細胞似乎一下子就有了“靈性”,演繹出人類的愛恨情仇與傳說故事。
仔細想想就不難發現,正是這種“涌現”帶來的心智飛躍讓細胞文明成就了今日的人類文明,無論是長城還是太空站,無論是疫苗還是人工智能。反過來,這些成就也說明無論是在人類社會還是在細胞水平上,集體生存都比孤立生存更具有選擇性優勢,因此自然選擇的力量不斷向集體傾斜,這不僅解釋了多細胞動物的出現,也提醒我們:合作比敵對更能增加人類生存的概率。
雖然我們經常認爲健康是幸福人生的基石,卻很少因爲每天清晨能再次睜開雙眼而感到驚奇。一個常常被忽略的事實是,生命的正常運作有賴於無數變量的正常運作,而毀掉生命只需一個環節出錯。從細胞水平來看,“生物體的新陳代謝取決於細胞的新陳代謝……生物體的修復、生存與死亡取決於細胞的修復、生存和死亡”。
就在一眨眼的工夫,我們的數萬億細胞內已經完成了無數次生化反應,而細胞的分裂、修復和死亡更是一個複雜精密的過程,無論是基因突變還是癌細胞的出現,任何一個環節的失誤都可能導致出乎意料的連鎖反應。生命的奇蹟不僅在於其複雜性,還在於其脆弱性。
在《細胞傳》中,悉達多·穆克吉不只是一位娓娓道來的講述者,他還像一位揭曉生命背後諸多天機的大祭司。在收穫啓示的同時,我們也不再把每一次微笑、每一步行走、每一首樂曲視爲理所當然,它們似乎都有了“神蹟”的意味。有時候,幸福不是因爲你得到了什麼,而是你知道了此刻正在擁有什麼。
從這個角度來說,瞭解細胞水平的世界就是超越肉眼可見的宏觀現實,去了解另一種無法觸摸的真實存在。科學的意義之一也許就是突破我們的感官侷限去認知世界,從而“見自己,見天地,見衆生”,正如悉達多·穆克吉所說的那樣,“我們倆,你和我,均源自單個細胞”。
繁忙地維持生命穩態
我們不僅都來自單個細胞,我們也都會生病,在疾病面前人人平等。我們不一定是醫生,但是我們都曾是或將是患者。作爲患者,面對分支細密甚至壁壘森嚴的現代醫學難免一頭霧水,望而生畏,但是無論哪一個專業科室都繞不開生命的基本單元——細胞。因爲它不僅是生命的基本單元,也是疾病發生的具體部位,無論是理解生理機制還是疾病的本質都需要從細胞入手。
在作者看來,醫學雖然博大精深,但是醫學診斷的核心邏輯並不複雜,不外乎下面三個我們都能理解的問題:1.疾病是否由細菌或病毒等外源性因素所致;2.疾病是否由內源性的細胞生理功能異常引起;3.疾病是否受累於某些危險因素,比如暴露於某種病原體、家族史或環境中的毒素。
無論哪一種情況,疾病最終都發生在細胞水平。正如現代細胞生物學之父喬治·帕拉德所言,“細胞生物學最終使一個百年夢想成爲可能,即在細胞水平上對疾病進行分析,而這是邁向終極控制的首要步驟”。比如,最爲廣泛使用的細胞治療就是體外受精,在過去的四十年中已經有八百萬到一千萬嬰兒通過這種方式降生。
在生生不息的生命體內,繁忙的生理活動似乎都有一種“自相矛盾”的特點,它們忙忙碌碌其實都是爲了維持某種“不動”,即所謂的穩態,因爲“內環境穩定是生命自由與獨立的條件”。這就好像人獲得了穩定的基本保障,自由纔有了依附。所以,對於身體而言,我們每日所感知到的穩定其實並不是“一成不變”,而是“動中求靜”,這讓人聯想到東方哲學中所謂的“無常”。因爲我們的生命體徵在平時是如此穩定,以至於我們會默認它們“恆常不變”,這種認知上的穩定性經常會替換掉現實中的不穩定性,直到有一天變化猝不及防地到來,我們才發現所謂平常已是可貴至極。
悉達多·穆克吉引用了智利詩人巴勃羅·聶魯達的兩句詩,“現在我們將數到十二,而我們都要保持靜止”,悉達多提醒我們,這樣靜止的瞬間本身就是一個奇妙的時刻,“保持靜止或許是我們作爲一個生命體最容易被低估的品質”,因爲那是一種在經歷內外變化時仍能保持穩定與協調的能力,從這個角度來看,我們時時刻刻都是在走鋼索的人,我們的鎮定與優雅有賴於細胞公民一刻不停的隨機應變。
細胞與衰老機制
保持平衡的敵人之一就是衰老。在年近五十時,悉達多·穆克吉也曾因歲月不饒人而鬱鬱寡歡,他感覺自己“逐漸變得支離破碎”。他認爲,“衰老事實上是一種消磨:持續不斷的傷害,功能朝向失調的無法遏制的衰退,以及不可逆轉的復原力喪失”。
爲了對抗這種衰退,人體發展出了修復與更生這兩種彼此交疊的過程,修復針對的是損傷,更生則是持續補充新細胞。所以,衰老也並非單一的衰朽過程,破與立同時發生,“從細胞生物學的角度來看,損傷或衰老可能更容易被抽象地想象爲一場衰退與修復速率之間的激烈戰鬥”,兩種力量博弈的最終結果決定了我們老化的速度。
顯微鏡下的細胞。
這種理解也爲減緩衰老提供了兩條基本策略:減少損傷和促進新生。只要稍加觀察就會發現,從美容產品到營養補劑,無論市場上的抗老化產品多麼令人眼花繚亂,也大都遵循了這兩條原則。而如今面對衰老與疾病,我們已經隱約地看到了未來的另一種可能,悉達多·穆克吉在《細胞傳》中提出了“新人類”(the New Human)概念,即通過對細胞的修飾重新構建的人類,比如1型糖尿病患者的胰島細胞受損,如果改造患者自身的幹細胞使其可以分泌胰島素,再將其移入患者體內就可以起到治療作用。
再比如,把白血病患兒的免疫細胞改造爲對抗白血病的武器再回輸至其體內。這種“借力打力”的策略,不僅減少了異體間的排斥反應,還可能帶來持久的治療或增強效應。比如,在膝蓋老化前就注入可以產生軟骨的幹細胞,也許可以讓我們享受到更多年的自由時光。當然,這種改造與增強的邊界在哪裡,不僅是一個技術問題,也是一個嚴肅的倫理問題,科學也需“向善”。
好在真正的科學精神從來不因已知而自傲,正如智慧向來都與謙遜爲伴。19世紀30年代,還是醫學生的魯道夫·菲爾紹在給父親的一封信中寫道:“真正的收穫在於意識到自己的無知。”
作爲一部細胞生物學的編年史,《細胞傳》不僅濃縮了科學發現的勝利果實,也呈現出科學家虛心若愚、求知若飢的人生態度。在新冠疫情封控期間,因爲想對書中提到的三百多年前列文虎克的發現一探究竟,悉達多決定用金屬板和透鏡製作一架最原始的顯微鏡,在數十次嘗試後他終於取得了成功。
在一個明媚的午後,他藉助陽光觀察了取自水坑的一滴水,輕輕調焦之後,他的眼前展開了一個精彩紛呈的世界。從眼前的一滴水到書中林林總總激動人心的科學發現,悉達多用他細膩生動的筆觸再次證明,“我們所在之處也許正是未竟之地”,此時此地依然有諸多關於存在的秘密等待被發現。
面對三千世界,或許我們也可以懷揣一顆驚奇之心。探索和發現不僅會讓存在與我們變得有趣起來,這些行動本身就是數十萬億細胞公民協力締造的生命奇觀。
本文系原創內容。作者:汪冰;編輯:荷花;校對:柳寶慶 薛京寧。歡迎轉發至朋友圈。文末含《寫童書的人》廣告。
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