科普 |《生物与非生物之间》：哈佛大学学者带你发现生命的奥秘

生物与非生物的区别是什么？哈佛大学学者带你发现生命的奥秘。

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《生物与非生物之间》（生物と無生物のあいだ）作者福冈伸一，曾经在美国洛克菲勒大学和哈佛大学医学院做研究员，现在是日本青山学院大学教授。

这本书的主要内容是探讨生物与非生物之间的本质区别。作者认为生命的本质就是动态平衡。所有生物都处于动态平衡状态。

为了证明这个观点，作者从三个层次展开了论证：一是从蛋白质层面，二是从细胞膜层面，三是从基因层面。

第一个层面是蛋白质的动态平衡。

蛋白质是生命活动的主要承担者。福冈把每个蛋白质都比作一小块拼图，只不过这个拼图不是平面的，而是立体的，蛋白质的全身都挂满了卡口，每一面都可以与其他蛋白质互补结合。互相结合的结果，就构成了身体的重要组成部分，包括肌肉组织、专门制造蛋白质的分子机器，比如核糖体、胰岛素，等等。有了拼图机制，你的身体就可以有序运作了，因为每时每刻都有蛋白质会报废，但源源不断的新的拼图会立即补缺，以此确保拼图的完整性。

这时就出现了一个问题，如果蛋白质之间的结合非常紧密，那么缺口部位就会难以补齐，因为外来拼图很难挤进正确的位置。蛋白质拼图的玄妙之处在于，它们并不是刚性结构，彼此之间总是处于一种若即若离的状态，可以迅速结合，又可以随之分离，每块拼图都处于运动状态，它们可以不断尝试所有缺口，并总能补上最正确的缺口。这种结合方式保证了生命的柔软性与复杂性，而在宏观层面上，却仍然能保持完整的形象。

第二个层面是细胞膜的动态平衡。

细胞膜把细胞分为内外两部分，有利于细胞活动的有序运行。所有细胞都有细胞膜，胰岛细胞当然也不例外。胰岛细胞会合成胰岛素、消化酶等蛋白质，合成之后的蛋白质要被运输出去才能发挥作用。那么，蛋白质是怎么翻墙出去的呢？

细胞膜内壁上有个内质网，上面会不断生出小的膜结构，在教科书上被称为膜泡，大量膜泡构成了细胞内的膜泡运输系统。膜泡运输系统不光从里往外运东西，也从外往里送东西，他们构成的通道川流不息。膜泡在细胞中进进出出，最终都会变成细胞膜的组成部分。也就是说，细胞膜也是处于动态平衡之中。

为了研究细胞膜的形成，福冈的研究团队分析了包裹消化酶的膜泡，发现其中都包含有一种特殊的蛋白质，他们给这个蛋白质起了一个普通的名字：GP2。

在研究GP2的基因序列的过程中，福冈发现了支持动态平衡理论的新证据，

第三个层面的问题，即基因层面的动态平衡。

福冈团队想知道GP2具体有什么功能，他们不但分析了GP2的基因序列，而且决定把GP2的基因从细胞中给删除掉，看看到底会发生什么。

经过一番艰难的探索，福冈的团队终于得到一只基因敲除的小白鼠，这个小白鼠体内的所有细胞中都不含有GP2基因，因此也不会产生GP2蛋白。然后，他们就在等待这只小白鼠身上会发生什么奇迹。

结果，什么也没有发生。这只小白鼠看起来简直再正常不过，除了没有GP2基因，与其他小白鼠几乎没有任何区别，生命特征也没有受到任何影响，就好像基因删除这件事情从来没有在它身上发生一样。这让福冈大吃一惊，这太不可思议了。他们首先怀疑是不是实验出了差错，于是急忙对小白鼠进行了全面分析，结果发现没有任何差错，基因确实被删除了，但小白鼠也确实没有毛病，无论行为还是代谢、或者化学指标，都没有任何问题。

怎么会发生这种事情呢？福冈经过苦思冥想，终于恍然大悟，这个问题只有一种解释：GP2基因并不是不可缺少的基因，而是可以被其他基因进行功能替补的基因。当GP2基因被删除之后，其他基因立即顶替了上来，完成了本该由GP2基因完成的任务。

这些线索汇集到一起时，福冈意识到，生命不是机器。我们的生命，其实是一个单向进程，一切变化都严格按照时间轴进行。在生命中的某个时间段，某个零部件就会发挥作用，如果被删除，动态平衡系统还可以再创造出一个替代的零部件，尽量弥补拼图缺失造成的影响，保证系统的正常运转。这就是基因层面的动态平衡。基因不是一个死的序列，而是随时可以打开或者关闭、甚至可以修正功能的信息载体。这就是基因层面的动态平衡。

动态平衡系统只能朝着固定的方向不断前进。生命无法倒退，每个瞬间都不可逆，只要发生，就无法改变。

这就是贝壳与石子、也就是生物与非生物的本质区别，小石子不具备动态平衡特征，它只是简单的存在而已。而在贝壳背后，则发生着无数动态平衡的故事，它们的集体作用共同支撑着生命的精美结构，并且可以通过基因表达的方式一再重复这个复杂的过程。正如福冈所言，人类不可能像操纵机器一样操纵生命，我们只能拜倒在自然的洪流面前，忠实记录生命的方方面面，别无他法。

解读 | 史钧

生物学博士，科普作家，著有《疯狂人类进化史》、《爱情简史》、《鬼故事都是骗人的》、《一本书读懂进化论》、《文明的逻辑》等科普作品。

播音 | 张煜

策划编辑 | 陈艳

音频编辑 | 陈子夫