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1700265376 这个时代终将到来:为了每一个人,我们不得不将教育推进到更广阔的基础层面中。一般说来,那就要囊括远远超过现在所教授的科学。我在哈佛大学已经有了41年的教授新生的经验,不管是生物学专业还是非科学专业的学生我都接触过,所以我可以这样说,对待科学的最佳方式就是,把它从高高在上的地方拉下来。把那些大问题摆在学生面前,并且告诉他们,科学如何能或不能解答这些问题。
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1700265378 你要对着大一新生问这样的问题:性别的含义是什么?为什么我们不得不死亡?为什么人会衰老?所有这些问题的意义何在?你必须吸引他们的注意力。你要讲这些议题的科学探索过程,而且为了让他们更好地理解,你不得不去理解整个进化过程和身体的运行方式。你可以说,我们将要处理两大原理,它们是生物学的基础,而你们必须知道的是:第一点,身体里的所有事物,包括大脑和心智的行动,都遵循我们所理解的物理和化学定律;第二点,身体、物种和生命是作为一个整体参与自然选择的进化的。你从那里开始,并尽可能地对我们所能知道的科学作出解释,讲到这里依然有很多无法回答的问题。如果你明智地去问,生命的意义是什么?你就不必担心仇恨科学者和数学狂人了,那么你就成功了。最近,我又回到知识大融合这个大议题上来了,知识大融合这个观念是说,在物理学、生物学甚至还有社会科学的下游里,一个因果解释的大网,将所有科学统一起来了。最后,除了对系统的基本生物多样性进行研究之外,我还重新检视了社会生物学的基本理论和内容,社会生物学从昆虫开始,最后回到人类自身。
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1700265380 在社会生物学里,对社会性昆虫,如蚂蚁、蜜蜂、黄蜂、白蚁的分析、实验和理论都特别相融,我们可以从这类解释中找到各种范式,这类解释的范围涵盖了从基因组到有机体、到生物集群、到集群所处的生态系统。通过增加每一个生物层次组织的数据库,并且协调我们的数据增长情况来发展中间层次的理论,通过社会性昆虫进化成更高一级脊椎动物的社会性行为,我们可以获得一个更清晰、更快捷的图景。
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1700265382 通过思考蚂蚁、白蚁、黄蜂和蜜蜂如何集群成一个超级有机体,我们就可以定义其运作方式。一个超级有机体就是高度组织的个体集结成为集群。在社会性昆虫的案例里,我们拥有一系列用来判断真社会性(eusociality)的标准,包含3条标准:第一条,有两种主要的“岗位”,一只“皇后”,有时是一只“国王”,担任了一个负责繁殖的岗位,这样“工人们”就不会进行繁殖工作;第二条,设置培养环境,成熟的成虫与其他成熟的个体生活在同一个群体里;第三条,由成熟的成虫去照顾幼仔。这3个要素是构成一个高级社会性集群的首要标准。
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1700265384 昆虫的“真社会的集群”是最高级的系统,大多数人认为其本质上很有意思。但是,对社会性生物的进化而言,它们也是最高级的研究对象。在过去20年里,出现了大量研究社会组织、分工、沟通和基因进化的实验,一次新的融合的时机已经到来了。我在1971年时就做过这样一次融合,我把那时我们所知的昆虫社会聚集起来,重新构造了群体生物学的解释体系。那就是社会生物学的开端。那时我把社会生物学定义为,系统地研究各式各样有机体的社会行为中的生物性行为,并且指出,真正建立这样一门科学的方式,要建立在对种群的生物学研究的基础上,并且认识到一个社会就是一个小种群。事实证明这样做很有效。我也和贝尔·霍尔多布勒(Bert Holldobler)在1990年写的《蚂蚁》(The Ants)一书里进行了一次新的综合,基于过去10年所学到的一些重要的事情,我们现在开始重新审视这本书里的所有内容。
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1700265386 对于社会行为是怎样组织起来的,以及怎么构建一个超级有机体这样的问题,我们开始获得了一些革命性的新想法。如果可以为超级有机体定义聚集的规则集,那么我们就对如何构建有机体有了一个模型系统。你怎样把一个蚁群聚集在一起呢?首先你需要一只蚁后,它可以在地里打一个洞,并开始产卵,再经历一系列操作来养育第一窝蚂蚁。第一窝蚂蚁又历经一系列操作去繁殖更多工蚁,经过很长时间,慢慢就有了专门的兵蚁、工蚁和掠食蚁,这样就得到了一个繁荣的集群。它们遵循了掌控互动、行为和物理发育的一系列由基因预定的规则。如果可以充分理解一个超级有机体怎样联合起来的话,我们就离一个有机体聚集方式的普遍原理更近了一步。这里有两个不同的层次:细胞聚集成一个有机体,以及有机体聚集起来构成一个超级有机体。现在我在检验我们所知道的,看看是否存在超级有机体聚集起来的规则。
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1700265388 作为一个实验对象,超级有机体更加优越,因为把一群蚂蚁作为实验对象效率更高。你可以拿一群蚂蚁,把它们分成10个部分,并且用这10个部分来做实验。这就好比我可以做一个实验,假设我是用你的手来操作的,我自己完全没有痛苦,也不会流血,切下你的8根手指,观察你怎么用两根手指工作,然后再把这8根手指接回去。你也可以利用一个蚁群来做这样的实验,而且还简单得多。你可以把工蚁从蚁群里分离出来做实验,然后再把它们放回去,等等。
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1700265390 在这个领域里我们进展得很快。将近50年前,在发现DNA结构之后,詹姆斯·沃森(James Watson)来到了哈佛大学,他是新兴的朝气蓬勃的最初的分子生物学家之一。
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1700265392 那时沃森和我一起做助理教授,并且一起陷入了一次文明的冲突里。当然,沃森领导了分子革命,而我暂时是有机体生物学里明显占上风的更年轻的领袖。从那几十年后,分子生物学独自发展着,从发布一些调查报告蔓延到细胞生物学,现在蔓延到了有机体生物学,凭借真正重大的新发现进入到基因组的研究层面,进而进入到了更广阔的领域内——蛋白质组学,研究蛋白质的聚集方式。
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1700265394 同时,进化生物学和有机体生物学也在持续有力地发展着,已经扩展到有机体之外去了。到20世纪80年代,我们开始学习基因组学,也就是分子生物学本身,结果就是,到了80年代末和90年代,现在依旧在持续发展,这两个原本遥远的层面渐渐开始连接起来了,人们可以在这两个领域里轻松地来回穿梭。越来越多对生物多样性的研究(生命的多样性及其组织方式),甚至开始吸引分子生物学家的注意力了。
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1700265396 在巩固这种新发现的统一体的精神之下,也就是不同层面的生物学,从生态系统、有机体和社会到基因的分子层面这种统一,还有对这些新发现的信心,生物学正在变成一门统一的成熟的科学。而且我们现在发现,原有的冲突已经消逝了。沃森和我很快将进行一场公开的对话,一方面讨论DNA和分子内的重大发现之间的关系,另一方面讨论对这个世界的生物多样性的探索。我希望这会是一次有趣的对话。至少这会是一个象征,象征着过去半个世纪里生物学中发生的事情,自从我们开始在哈佛生物学系成为对手时开始。
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1700265398 但同时,生物学还远远没有成为一门成熟的科学。一门成熟的科学是,我们可以在其中全面地思考下面这些重大的开放性问题:
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1700265400 一个是意识和心智的本质。这些是生物学主题,这些现象也不仅局限于人类身上,因为我们可以在其他脊椎动物那里看到意识和心智最初的起源,特别是灵长类动物身上。
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1700265402 生物学里另一个还未被广泛探索的主要领域是,生态系统的聚集和维持。生态系统(就是植物和动物的聚集)在一个不确定的时间内是怎样保持稳定的?最初它们是怎样聚集起来的?特定物种是怎样进入这个社会的?它们是怎样生存的?这个生态系统是怎样聚集起来,并提供稳定性的?
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1700265404 我们在这些议题边缘一点点地前进着,但是社会生态远未走出它的婴儿期。这依然是一个具有根本重要性的开放性问题,不仅只是对整体的生物学而言,而且对资源的可持续利用、对以科学为基础的对话来拯救其他生物而言也是如此。
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1700265406 从概念上来看,一门整合的生物学的发展,当然还包括我们所说的蛋白质组学。这关系到一个问题,在蛋白质经过根本的改写和塑形之后,基因是怎样开启和关闭的?基因出现之后做了一些事情,有一部分是归因于情境、地点和事先存在的蛋白质。它需要10万或者20万种各种各样的蛋白质来构造一个细胞。
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1700265408 蛋白质到底是怎样聚集起来的呢?大多数分子生物学家现在都在关注这个领域。现在我们到达了这样一个层次,上百种物种的基因组已经被相当全面地解码了。一旦更多地理解了上千种物种的基因多样性,我们将看到,当基因创造蛋白质和蛋白质聚集成细胞时,基因遵循什么样的策略,构成对环境的适应性的进程中遵循什么样的进化路径。
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1700265410 这就把我们带到了关于生物多样性的整个问题面前,这个问题也是我现在最关心的。我们大概知道,以最基本的方式,只有不超过10%的植物、动物和微生物的物种被赋予了科学的命名。但有90%的物种依然未知,特别是细菌及类似的生物,还有那些被称为太古时代有机体的东西。我们一直在探索这个星球上的生物多样性。
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1700265412 我承担着的一个项目是“全物种项目”(All-Species Project)。大约在两年前,我们在哈佛大学举办了一次峰会,聚集了想要看到这个项目实现的人,并且他们都相信,如果我们有此志向的话,这个项目可以在25年内实现,就像人类基因组计划那样。我们在主要的议题上达成了一致:新的技术手段将使得这个项目的实现成为可能。我们准备构建世界生物多样性探索的系统学,我们会努力完成它,从而为生物学和环境管理作出重大贡献。
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1700265414 我们和各种组织建立了友好的伙伴关系,不管是政府的还是非政府性的组织。尽管经济下滑导致我们的研究基金不足,但依然有些跨国大企业,在各个大陆的层面上做这样的工作,或者它们准备在全球层面去做,所以,在相对较短的一段时间内,我们会看到这些努力开始融合起来。我刚放下电话,积极评价了一个机构发起的一项筹款,并获得900万美元的资助。他们拥有雄心壮志,也有说服力,我相信这一天终将来临,只是时间的问题而已。“全物种项目”只是一个名称,它描述了我们完成地球探索的这个全球运动。
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1700265416 如果不认识90%地球上存在的有机体,我们怎么能知道这大多数有机体对我们的意义呢?有很多压倒性的论据来支持这个项目。这将意味着我们第一次认识这个世界上所有的细菌。我们将理解潜在的病原体,还有生态系统里基础的细菌要素,这种原始但又基本的有机体构成了生态系统大部分的基础。现在,我们甚至还不知道绝大多数有机体在做些什么。为世界上所有物种编目分类之后,我们就会拥有巨大的知识储备,那样才能为农作物的转基因变迁绘制基因图谱,进而带来制药业的新发展。
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1700265418 这也将大力拓展生物学。要牢记在心的是,生物学主要是一门描述性科学。它设计了物种的独特性及其对环境的适应性。尽管生物学建立于物理学和化学原理的基础之上(至少包括这些原理),它实际的内容是一种描述,它描述了上千种独特的生物体,最后会有上百万种生物体,每一种都有其独特的历史,在很多情况下,它们都有上百万年的历程了,在一定环境里,它们精确地适应并互动着,但我们并不知道其中大多数的情况。支持“全物种项目”的努力,不仅背后存在一个逻辑使得生物学更快地走向成熟,而且还预示着巨大的实践应用。
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1700265420 我在2002年初次面世的《生命的未来》(The Future of Life)一书里讨论过一些议题,也获得了一些成功,但是必须发起一场文化上的变迁。这种变迁完成的方式是打开科学共同体、政府和非政府组织的双眼,从而让他们认识到,努力完成对物种层面的多样性的完整编目,将带来巨大的成本效应和潜在的收益。
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1700265422 过去20年,我对大多数主要的全球性保护组织的董事会或咨询委员会的服务,还有我所在的这个领域内的研究里,始终存在一个问题:比起拯救工作和帮助穷人的重要性,如何去权衡拯救生物多样性的重要性呢?毫无疑问,拯救其他生命和拯救并改善人类命运是相融合的。事实上,推进其中一项就意味着推进另一项,让一个人过好就意味着让其他很多人过好。
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1700265424 长久以来,重要的全球保护组织就在它们的项目里强调了经济发展,还有现场实验项目,以及在可持续基础上,对有高度保护价值的地方进行改善经济的融资。事实证明,这样做行得通。我可以用几个小时来讲具体案例及其经济原理,等等,但是底线在于21世纪的两个伟大目标:第一个,帮助这个世界上的人过上体面的生活,特别是80%生活在发展中国家的人;第二,尽可能保护好其他生物,让它们和我们共处。如果可以做到的话,我们就能获得一个更美好的世界,每个地方的人们都相信,这是我们人类主要的目的。
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