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第23章 生命的慢板与快板(2)

“这是一项首次的发现,它表明大熊猫的通讯方式可能较之前的想象更为复杂,人工饲养的大熊猫自然交配成功率低下,就可能与我们不了解这一方式有关。”刘定震说,“这项研究结果,将对提高圈养珍稀濒危物种大熊猫的自然交配成功率具有重要应用价值。”

而英国阿伯丁大学生物科学院David Lusseau博士对动物通讯本领的发现就更加引人入胜了:社交网络并不是人类的专利,鲸、猴子、海豚等动物也是此种高手!

科学家发现,尽管动物与人类的社交网络细节有异,但大体相同。例如,它们习惯建立一个小团体来共享信息并作出集体决定,甚至著名的“六度分隔理论”也同样适用:如果某一只动物想要联系另一只,最多通过六个同类就可以把信息传递过去!甚至现代人类的种种社会媒体的发展过程,都与动物王国中社交网络的发展极为类似。看来,我们对动物世界的闪亮智慧,还真需要重新估量一下了。

近日,科学界对人类语言的认知也有一项重大突破,美国乔治敦大学教授Joseph Laoshiaike宣布,人脑语言处理中枢并不位于大脑皮层后部,“这一存在了100多年的旧理论将被推翻,教科书将需要改写。”

“人脑语言处理中枢位于大脑皮层后部”从19世纪末就被广泛接受,但Laoshiaike团队对使用多种脑成像技术的115项语言感知研究进行评估后认为,人脑语言处理中枢位于听觉皮层之前,与前脑仅有3厘米左右的距离。虽然此前很多科学家在实验中都发现了旧理论的疑惑之处,但都不敢对这一已被广泛接受的理论提出挑战,而Laoshiaike勇敢地站了出来:“当有病人说不了话或发生语言理解困难时,我们必须精确知道哪里受到了伤害。”现在,Laoshiaike的新发现正等待着科学界的验证与承认。

从单细胞的细菌、动物到人类,要破解彼此的“交谈”、“交流”方式都不简单,不仅是人类,非人类的生物界拥有的丰富的感知力也常常超越我们的想象。在这个领域每前进一步,都会有令人讶异的不凡发现,而掌握这种“交谈”方式,则预示着惊人的、技术上的巨大应用价值。

4 动物研究潜藏的人类未来

基因可能是决定性别的开关?日本基础生物学研究所的一个研究小组在2011年7月7日美国Science杂志网络版上发表论文,首次发现生殖细胞的性别决定基因,非同寻常的结论引来科学界一片哗然。

这一性别开关的关键基因名为“SxL”,是通过对果蝇的研究发现而得。实验证明,如果关闭“SxL”基因,原始生殖细胞就会朝着“精子”的方向发育;反之,打开这个基因,原始生殖细胞会向着“卵细胞”的方向发育。

而且,研究小组已经确认,哪怕是雄性果蝇的原始生殖细胞,如果“SxL”基因得到充分表达,也会发育成卵原细胞,更有意义的是,将其移植到雌性果蝇卵巢后,会继续发育成有效的卵细胞!

这绝对是个颠覆性的研究,因为实验无疑是在说明,动物可制造出与自身性别不同的生殖细胞。而此前科学界的普遍认知是,动物的生殖细胞与体细胞不同,有雌雄之别,移动到卵巢和精巢后分化为精子和卵子。现在,这一亘古不变的两性界限被小小的“SxL”基因弄模糊了。

研究小组负责人小林悟指出,这是首次发现生殖细胞的性别是由自身决定的,也许将来能够用于控制生殖细胞的性别。基因科学每一次突破都具有直接改变乃至创造生命形态的可能,此次也不例外,虽然小林悟出语谨慎,但人们可能还是会联想到,如果一个生命可以自己同时制造卵子和精子,那么,卵子是否可与精子结合,形成新的“生命体”吗?当然,果蝇身上的这一发现是否会掀起“狂风巨浪”,还有待后续的实验证明与研究。

另一位日本京都大学的科学家安倍健太郎在对孟加拉燕雀的研究中,也有了首次发现——鸟类语言也有语法,对“只有人类语言发展出了语法规则”的说法提出了挑战。

为验证这一假设,研究人员煞费苦心地设计了实验方法。他们预先录制好一段燕雀的鸣叫音频反复播放,直到燕雀感到习惯,然后将音频中的音节打乱重组,制成4种新音频再次播放——在4种混乱的叫声中,燕雀只对当中一个命名为“SEQ2”的录音做出反应,对其他录音默然处之,因为“它们意识到SEQ2这种叫声违反了‘鸟语’的语法规则,而这是一个社区的‘群体规则’”。

在随后的实验中,安倍还证实这些“鸟语规则”并非与生俱来——燕雀必须经过后天的学习才懂。而当安倍用化学手段破坏了燕雀脑部的“纹状体前端”区域时,这些燕雀就失去了辨别语法的能力,一如人类的大脑中“布洛卡区”受损后,其语法识别能力也受到影响一样。安倍指出,研究雀鸟大脑中的类似区域,有可能让我们对人类语法的起源有新的认知。

鸟类语言也许没有动词、名词或过去分词,但确实有着“句法”的类似结构,这一发现让人有些出乎意料。不过事情还不止于此——一项新的研究结果表明,野生未驯养的鸽子能够识别每个人的脸,而且不会因为换了衣服就不认得——鸟类的智慧或许远远超出了我们的想象。

这项实验的设计非常有趣。在公园里,两名体形和肤色都相似的女性研究人员穿着不同颜色的工作服去喂一群野生鸽子。其中一名研究人员待鸽子友好,让它们吃食,而另一名研究人员则充满敌意地将它们赶走,而接下来的第二阶段实验,则是两名研究人员都不驱赶这群鸽子。

实验重复了几次,鸽子始终都能认出那个“敌对”的研究人员,并避开她,就算她后来不再驱赶鸽子并与另外一人交换工作服,也没有使这些鸽子混淆。研究者之一、法国西巴黎南戴尔拉德芳斯大学的研究员Dalila Beauvai推断说,很可能鸽子认识这些研究人员的脸,并意识到衣服的颜色并非辨别每个人的好办法,而这种识别能力可能是由于鸽子从早期驯养到多年城市生活中长期与人打交道的结果。

除了鸟类,美国布法罗大学心理学家Justin Kuqiman的研究表明,生长在丛林中的恒河猴有着更“不凡”的举动——它们懂得笛卡尔的“我思故我在”,即具有哲学家描述的自我意识,能把思想和行动追溯到“我”的存在。

此前的研究并不成功,因为恒河猴在一项重要的自我意识测试中——即在镜子中认出自己的能力——一直都表现失败。但Kuqiman此次重新设计了实验。他让40名大学生和4名驯养的雄性恒河猴用操纵杆移动计算机光标,并让另一个光标不断干扰,人和猴子都被要求识别他们移动的光标。结果令人惊喜——人和猴子正确选出他们所控光标的几率都超过偶然几率。这表明,恒河猴和人一样对自我能动性有一定程度的理解,因为“我在操纵肢体运动和进行思考”是一种重要的自我意识形态。

此项研究的重要性在于,它可能增进对孤独症、弱智者和精神分裂症自我意识问题的了解,因为这些病人在“镜子自我认知能力”方面都存在问题,恒河猴首次以另一种方式完成了“自我认知”,或许能为这些让人束手无策的病症提供了一种新的治疗思路。

在诸种生命之中,与人类关系最为密切的即为动物群体。从进化的历史看,各类动物都比人类出现得早,人类只是动物的最高阶段,而人类对动物的研究,在很多方面都是“反观”自我并启示“未来”,而上述这些思考人与动物的联系实验,同时也是思考人与自然界关系的最佳基点。

5 “始祖鸟非鸟”另起波澜

2011年7月的科学新闻,呈现出“反对派林立”的戏剧化场面:一系列人们看似已成为“经典”的科学主流理论,均遭遇不同程度的质疑,有的甚至带有“颠覆”的个性。

首先,是大名鼎鼎的始祖鸟——任何一个略识生物常识的人都不会对其感到陌生,在长达150年的时间中,始祖鸟都是以最古老的鸟类而闻名于世。不过,中国科学家的最新发现却可能改写这个结论:始祖鸟不是鸟类的祖先,而是一种叫迅猛龙的恐龙祖先。

新结论源自于一条被命名为“郑氏晓廷龙”的带羽毛小恐龙。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐星研究员等人在中国辽西地区大约1.6亿年前沉积地层中发现了这件小型恐龙标本,“郑氏晓廷龙”的几排细小的牙齿足以证明,它属于食肉性的兽脚类恐龙,但它却是始祖鸟非常近的“亲戚”。徐星借此重新分析了始祖鸟的形态,并对似鸟恐龙和早期鸟类的系统发育关系进行数据梳理,得出了“始祖鸟并非鸟类,而是原始的恐爪龙类”的结论。

其实早在20世纪80年代,就有古生物学家提出类似的疑问,但因证据不足,始祖鸟“最原始鸟类”的地位几乎没有受到动摇,直到中国“郑氏晓廷龙”化石的发现,才带来有效的标本数据分析,将始祖鸟重新置位于“恐龙“这样一个不同的演化支系上。这一发现,将促使古生物学家重新评价“鸟类起源”的相关研究结果,以重建一个更正确的系统演化树。

始祖鸟摘下了“鸟类始祖”光环,而另外一项“外星人存在的可能性遭遇质疑”的新闻,则让外星人的光芒也暗淡了下来。

外星人存在的假设来自于一个著名的公式——德雷克公式,它是一种通过已知宇宙的恒星观测数据,用概率统计的方法计算宇宙中高级生命的可能性的方法,由美国康奈尔大学的天文学家Frank Drake在20世纪60年代提出,已被大众普遍接受。根据这一公式,即使以最保守的输入,仅在银河系中(有1000亿到4000亿颗恒星),得出的高等文明社会星球的数字也是在几百万个,这是多么的激动人心!

但来自美国普林斯顿大学的David Sbeagle和日本东京大学的Edwin Turner却冷静得多。他们通过“贝叶斯推理”的方式计算认为,人们经常使用的德雷克公式或许并不可靠。地球上智慧生命的出现本来就是一件小概率事件,其中很多必要“幸运因素”的出现也是及其偶然的,不能仅仅通过生命在地球上的出现来得出“如果环境与地球类似生命就能自然进化繁衍”的观点。

与主流的德雷克公式计算方法相比,贝叶斯推理在得出结论时不仅要根据当前所观察到的样本信息,而且还要根据推理者过去有关的经验和知识。如果贝叶斯推理是正确的话,人类之前对于“地外文明”的数目估计显然是过于乐观了。

而在地球的另一端,香港科技大学的物理学家杜胜望领导的研究小组对和“外星人”同样热门的“时间旅行”概念也进行了一项有意义的实验“证伪”:单个光子(即光的单位)遵守爱因斯坦提出的任何事物都不可能超过光速的理论,从而显示以超光速的方式进行“时间旅行”是不可能的。虽然“时间旅行”已是科幻小说中用烂的题材,但在物理学中,真正提出时间旅行的可能性是在10年前,因为当时的一些科学家声称,单一光子超过光速是有可能的。但杜胜望通过测量研究结果,发现单一光子也不能超越光速,证明了“时间旅行”只能存在与科幻小说中,为近年来喧嚣甚热的“回到过去”理论贴上了“不可能”的标签。

与之相反,美国加利福尼亚大学的生物学教授Peter Duesberg对癌细胞的独特见解,却给原本平实的癌症理论加了点科幻的味道。

到现在为止,占据医学界主流的观点一直是“癌症是基因突变的结果”。Duesberg却与这一观点针锋相对,认为癌症肿的起因不是少数基因突变引发细胞不受控制的生长,而是染色体紊乱后,癌细胞像寄生物一样,依赖宿主获得营养。由于这种寄生物与宿主的关系,癌细胞能够自己决定生长方式和生长位置,其生存不依赖其他细胞,形成与人类宿主不同的染色体组型。染色体不同即物种不同,因此,癌症患者体内就像是有外来生物或者寄生物在生长,剥夺着他们的健康和活力,癌症其实是一种“新进化的寄生物种”!是不是听起来有些像科幻影片《异形》的情节?

在科学界,Duesberg是一位备受争议的人物,常以观点的“标新立异”而闻名。此次他又提出对癌细胞的新见解,也确实令人耳目一新,但正确与否现在还难以确定。不过,Duesberg的本意是希望这一理论将引导新的癌症诊断和治疗方法,因为根据主流观点,治疗方法是关闭引发癌变的“开关”,但这一基因疗法一直未获得多少有意义的结果,而新的治疗方法有可能瞄准染色体紊乱,而不是清除或者关闭基因。从这一点看,Duesberg的见解还是有一定的理论思考价值。

新的科学假说就像一波接一波的海浪,冲刷着那些已成为经典的“科学主流”,但它们要真正动摇人们多年来的看法,并成为学界普遍接受的观点,还需要大量后续的工作不断地检验。假设、质疑、推翻、再建立,在无休止的轮回中,我们将耐心等待,检验哪一项新理论并不正确,只是昙花一现,然后悄然隐没;而哪一项新理论将经受考验,最终占据主流理论的“宝座”。而在这一过程中,科学的成长也因此更加完善,更加准确。

6 改写生命的定义

如果打开教科书,可以看到生命的定义是:一个或多个细胞组成的一类具有稳定的物质和能量代谢现象、能回应刺激、能进行自我复制或繁殖的半开放物质系统。不过,如果我们看到一只生活在实验室中的水母时,可能对这个定义就有点心里打鼓了。

这只水母乍看起来和其他的水母并无二致,薄而透明的躯干,8个手臂似的肢体,通过挤压水流移动……但令人不可思议的却是,它的DNA和水母没有任何关系,而只是用活的老鼠心肌细胞和无生命的硅树脂合成的一只“人造物”!

这只“人造水母”是美国哈佛大学和加州理工学院研究人员的“作品”,它的躯干是附着在薄膜上的老鼠心肌细胞,八只脚由硅树脂制成的,把它放入水中通上电流,心肌细胞就会收缩,并带动八只脚向中间收缩运动,电流消失后,硅树脂的弹性会使得它恢复原状。整个过程和自然界中水母的运动方式非常相似,即使不加电流,肌肉细胞一开始也能自己收缩一些。

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