在2024腾冲科学家论坛专题活动——昆明生命科学与大健康论坛上,提出坚持“多学科、跨领域、共创新、同建设”的宗旨。该宗旨的内涵,切中了当前生命科学最前沿的思考——要破解“生命究竟是什么”的千古谜题,需要多学科的突破性创新。
生命是什么?早在1943年,诺贝尔物理学奖得主薛定谔就以此为题,在伦敦发表了系列演讲,并于次年出版了《生命是什么》一书。书中,从信息学的角度提出了遗传密码的概念,提出了大分子―非周期性晶体―作为遗传物质(基因)模型。从量子力学的角度,论证了基因的持久性和遗传模式长期稳定的可能性,提出了生命“以负熵为生”来维持系统组织的概念。1953年,沃森和克里克提出了著名的DNA双螺旋结构模型,从此开启了分子生物学时代。
薛定谔振聋发聩的大胆预测已过去80多年,尽管人类已进入基因工程时代,并在多个领域印证并推进了薛定谔的观点,但他提出的终极问题依然没有得到解决——新物理学如何解码生命的本质?
上世纪50年代,芝加哥大学的坦利·米勒和哈罗德·尤里进行了一项影响巨大的实验——米勒-尤里实验。他们在一个密闭的腔室内注满水、氨、氢和甲烷,然后反复用电火花模拟闪电。一周后,他们分析了腔室的内容物,发现形成了20种不同的氨基酸。作为生命必需的蛋白质和细胞的主要材料,有机物氨基酸是复杂分子,其能够通过模拟环境人工合成。这一发现在震惊世界的同时,也将解开地球生命起源之谜的探索往前推进了一大步。但是,70多年过去了,在人类科学对生命本质的研究越来越深入的同时,也越来越感到迷茫和困惑——从复杂有机物分子到生命诞生,依然是一个难以跨越的天堑,不能仅用概率论强加解释。同时,生存和繁衍是生命的两大基本需求,人类最前沿的科技水平尚不能破解最微小的活细胞如何从无机物中诞生的难题,更遑论对具备复杂意识的高等生物究竟是怎么回事,给出一个令人信服的答案。
在生命科学的研究中,有还原论和系统论两种主要观点。还原论就是通过无限细分,将生命还原到原子乃至量子的水平,通过量子力学研究微观粒子构建宏观生物体的机制和规律。系统论就是默认由若干子系统组成的复杂系统,会自我产生超越所有子系统功能之和的新能力。在大数据、人工智能、量子计算机等技术取得突破性进展的当下,研究角度截然相反的还原论和系统论,已找到了诸多交集,生命中复杂生化反应的底层物理学支撑也取得了一些突破。虽然距离破解“生命是什么”的终极难题还非常遥远,但在多学科的创新推动下,人类对诸多疾病的形成病理有了更深刻的认识,尤其对于遗传性疾病,已经看到了通过基因编辑修复精准治疗的曙光,生物医药产业开始惠及更多的患者。
“多学科、跨领域、共创新、同建设”,不仅是昆明生命科学与大健康论坛的宗旨,也是人类迈向破解生命终极谜题的必由之路。 (责任编辑:闫航 审核:于亚杰) |