历史

再论光和生命(2/2)

用量子在原子物理学中必须认为是不能归结为经典物理学概念的基本要素一样。

    当从我们现在的立足点再来考虑这种猜测时必须记得,生物学的任务,不可能是说明长久地或暂时地包括在生物机体中的无数原子中每一原子的命运。在研究调节性的生物学机构时,形势却是这样的:在这些机构的详细结构和它们在维持整个机体的生命中所完成的机能之间,不能划定截然的分界线。事实上,实用生理学中所用的很多名词,都反映着一种研究程序,在这种程序中,人们从认识机体各部分的机能作用开始,企图对各该部分的更精致结构以及涉及各该部分的那些过程进行物理的和化学的说明。毫无疑问,只要人们为了实用的或认识论的原因而谈到生命,就一定要用这样一些目的论的名词来补充分子生物学的术语。然而,这一情况本身,并不意味着在把明白确立的原子物理学原理应用于生物学时会受到任何限制。

    为了处理这一根本问题,必须区分下述两种概念:第一,在很小的范围内发生并在很短的时段内完成的各别的原子过程;第二,由分子聚集而形成的较大结构的构造和机能,这些分子在可以和细胞分裂的周期相比或大于该周期的时间内保持在一起。即使是机体的这种结构要素,也时常显现出一些属性和一种性能,它们蕴涵着一种特殊的组织,比我们所能制造的任何机器部件所显示的更为特殊。事实上,现代的机械装置及电磁计算装置的零件,其功能只不过取决于它们的形状以及机械刚度、电导率和磁化率之类构普通材料属性。只要所考虑的是机器的构造,这些材料就总是由原子的或多或少规则的结晶集体形成的;而在生物机体中我们却遇到另一种可注意的节奏,在那种节奏中分子的聚合作用时常被扰乱,这种聚合作用如果无限进行下去,是会使机体像一块晶体那样地僵死的。

    此处略去一段,评论了赫维斯(George Hevesy)的同位素示踪原子的研究;这种研究表明,在胎儿阶段引入老鼠骨骼中的钙原子,绝大部分都会在老鼠的一生中停留在那里。作者讨论了这样一个问题:在骨骼生长期间,机体怎样才能在这样惊人的程度上节约它的钙呢?

    物理方法和物理观点的应用,已经在很多其他生物学领域中引起了巨大的进步。近来关于肌肉精细结构的发现以及关于神经活动所需物质的输运的发现,就是一些给人以深刻印象的例子。这些发现增加了我们关于机体复杂性的知识,而它们同时也指示着一些迄今未被注意到的物理机制的可能性。在实验遗传学中,季莫叶夫一李索夫斯斯(Timfjeev-Ressofskij)、齐莫尔(Zimmer)和戴耳布吕克关于由穿透性辐射引起的突变的早期研究,使人们第一次可以近似地确定染色体内对基因稳定性而言的临界空间广延。但是,整个这一领域中的新的转折点,是在大约十年以前随着克里克(Crick)和瓦特孙(Watson)关于解释DNA分子结构的一种天才建议而相与俱来的。我很生动地记得戴耳布吕克是怎样告诉我这一发现的,他说,这一发现可能在微观生物学中导致一次革命,足以和以卢瑟福有核原子模型为起点的原子物理学中的发展相媲美。

    与此有关,我也可以回想起几年以前克里斯蒂安·安分森(Christian Anfinsen)在哥本哈根一次讨论会上的演讲是怎样开头的;他说,他和他的同道们一直认为自己是有学问的实验遗传学家和生物化学家,但是,现在他们感到自己好像一些试图在多多少少不连贯的生物化学资料中找出一点头绪的业余爱好者一样了。他所描绘的这种形势,确实和物理学家们因为原子核的发现而面临过的形势非常相似;那一发现以如此出人意料的程度完善了我们关于原子结构的知识,它对我们挑战,要我们看看怎样才能利用它来整理累积起来的关于物质的物理属性和化学属性的知识。如所周知,通过整整一代的物理学家们的共同努力,这一目的在几十年内就已大大地达到了;这种情况在强度上和范围上都和近年来出现于实验遗传学及分子生物学中的情况相仿佛。

    此处略去了评论细胞生长过程中的节奏问题的一段。作者特别讨论了DNA倍生过程的控制,讨论了染色体的结构在这一过程中以及在遗传物质的稳定性中所可能起的作用。更进一步,他讨论了倍生过程和来自DNA的信息的传递有着密切关系的可能性。

    在结束之前,我愿意简单地提到和生命有关的所谓精神经验所可能提供的生物学知识来源。我几乎用不着强调,意识一词是出现于一种行为的描述中的,那种行为如此复杂,以致它的传达蕴涵着关于个体性机体对自己的认知的问题。而且,例如思想和情感之类的字眼都涉及互斥的经验,因此,自从人类语言刚刚起源时起,这些字眼就已经是以一种典型的互补方式被应用着了。当然,在客观的物理描述中并不涉及观察着的主体,而在谈到意识经验时我们却说“我想”和“我感到”。但是,这和量子物理学中将实验装置之一切重要特点全都考虑在内的要求颇为类似,这种类似性是由我们联系在代名词上的不同动词来反映的。

    我们所曾意识到的任一事物都会被记住,这一事实指示着该事物会在机体中留下永久性的记号。当然,我们这里涉及的只是对于行动和思考具有重要性的新颖经验。例如,我们在正常情况下不会意识到我们的呼吸和心跳,而且也几乎不会注意到当我们运动四肢时的肌肉动作和骨骼动作。然而,当接受到我们当时或以后要按照它来有所行动的知觉印象时,神经系统中就会发生导致新的调节作用的某种不可逆的变化。不须涉及脑活动之分区和汇集的或多或少素朴的任何图景,将这种调节作用和用来在新形势下恢复稳定性的那种不可逆过程相比较是很引人入胜的。当然,有遗传性的只是这种过程的可能性而不是它们的实际痕迹,这就使各个后代不会受到思维历史的影响,不论这种思维对后代的教育可能有多大价值。

    为了对在这一设备精良的新研究所中工作着的一群杰出科学家即将取得研究上的成功表示我最热诚的愿望,我所能想到的最美好的远景就是:这个研究所将对增加我们在一种自然秩序方面的深入理解有所贡献,而那种秩序的阐明则正是原子概念的最初目的!

    [英文本编者注]:当为了出版面校订这一稿件时,曾经作了一些小的形式上的改动。