生物还原论还要走多远 谢蜀生 笛卡尔认为，如果一件事物过于复杂，以致于一下子难以解决，那么就可以将它分解成一些足够小的问题，分别加以分析，然后再将它们组合在一起，就能获得对复杂事物的完整、 准确的认识。这就是哲学上的还原论（Reductionism）的通俗达 不能低估还原论在科学发展中的作用，实际上，西方现代科学就是沿着这道路发展起来的。复杂性科学研究权威，桑塔菲研究所所长考温说过：“通向诺贝奖的堂皇之路通常是由还原论的方法开辟的。”但科学发展到目前这个阶段，还原论的局限就越来越明显地表现出来了。 现实世界是完整的，组成系统整体的各个“部分”并不是互不相干的，而是处于相互作用的状态中，这种相互作用的方式决定着整体的性质和特点，并“涌现”出新的特性。系统的任何一部分从整体中分离出来后，它就不再处于“相互作用”的状态，它所显示的功能与在系统中的实际功能是不完全相同的。这种情况在还原论生物学研究中屡见不鲜，并常使科学家陷入理解的困境。例如IL-2是一种免疫细胞活化后产生的细胞因子，纯化的IL-2在体外可以刺激T细胞生长，所以又称为T细胞生长因子。科学家利用基因敲除技术去除小鼠基因组中的IL-2基因后，小鼠就丧失了产生IL-2的能力。预期的结果应当是，这种小鼠T细胞的数量与功能将大大下降。但结果却完全相反，IL-2基因敲除小鼠表现为T淋巴细胞大量增殖，淋巴结肿大，并表现出明显的自身免疫病症状。这说明IL-2一旦从整体中分离出来后，它所显示的功能与在体内细胞因子网络中的作用是不相同的。现在知道IL-2在体内具有促进T细胞凋亡的功能，而这在体外是表现不出来的。因此，一般来说系统的整体大于部分之和。 基本粒子是物质世界的“基本组份”，但对它们的研究并没有给我们提供关于世界更完整而清晰的认识。诺贝尔物理学奖得主安德森说：“事实上，基本粒子物理学家越多地告诉我们的基本法则的实质，这些法则对于其它科学的真正解决就越不相干，离社会现实更为遥远。”这说明还原论正陷入困境，在生命科学的研究中表现尤为明显。 20世记50年代DNA双螺旋结构的阐明及对基因功能的研究发现：“氢键的构成和断裂似乎是了解遗传物质工作的全部关键所在。”这使科学家们相信，一切生命运动都可以归结为一般的物理-化学运动。DNA→RNA→蛋白质→生物性状这种线性的思维方式是还原论的基本特点。这在研究简单系统时是有效的，而在应用于研究像生命这类复杂系统时，其作用就非常有限。半个多世纪以来，分子生物学的研究取得了许多重要进展，我们对组成生命细胞的各种分子，包括各种受体、信号转导分子以及各种基因等的结构与功能的知识己经空前地丰富起来。但是我们对“什么是生命”的理解更深入了吗？关于生命的起源、个体发育（遗传信息从受精卵精确地展开，并最终发育成一个生物个体的机制）以及意识的产生等这些生命现象的最基本的问题，我们至今还所知甚少。在诸如癌症、心脑血管病、免疫性疾病（过敏性疾病，自身免疫病）和神经系统疾病（老年性痴呆，帕金森氏病）等慢性病，至今尚无有效的防治方法。这些问题也许是生物还原论永远也解决不了的。 上世纪80年代复杂性科学兴起，人们认识到，生物体是一个复杂系统。从整体的角度，综合分析并充分理解组成生命体各部分的相互作用方式，才是破解生命之谜的真正途径。2000年《自然·医学》（Nature·Medicine）杂志发表一篇编辑部文章，题为“正在转向中的生物医学研究”，文章说：“现在生物医学家中已有相当多的人已经认识到，还原论生物学研究除了最简单的问题以外，什么问题都解决不了。而在生物学中，几乎没有简单问题。现在普遍认为，只有从整体上对生命复杂系统的审视，才能使人们完全理解这个系统。大多数生物医学家都认为，对这个复杂系统了解得越多，才可能更好地操纵它。” 在目前的生命科学研究中，还原论的方法仍占主导地位，人类基因组计划曾使人们认为，只要完成了对整个基因组的测序，就能揭开生命的全部奥秘。然而这个历时十多年的巨大工程，最终提供给我们的只是人类基因组中30亿个碱基的排列顺序。通俗地说，结构基因组学给出的只是组成生命天书的单词，“天书”的内容仍大多不清楚。人类基因组图的完成既没有揭开生命的奥秘，也没有对临床医学实践有什么明显的促进。解读天书的工作将是21世纪生命科学家的主要任务。目前科学家们提出的功能基因组学、蛋白质组学，以及各种“组学”的概念，企图进一步研究基因与基因、基因与蛋白质、蛋白质与蛋白质之间的相互作用的规律，开始了向整体系统论发展的态势。这方面的研究还刚开始，揭开生命奥秘之路还很漫长。 在目前的情况下，进一步揭示还原论思维方式的局限性，促进复杂性科学的发展，以达到在科学方法论上对还原论的超越是非常必要的。当然，这种超越不是简单地否定和抛弃还原论。Bunge曾给出一句妙言，他说，在科学中“完全拒斥还原将使我们丧失理解事物过程的乐趣，并丧失（还原论）知识赋于我们的能力”。完全排斥还原论就意味着保持对整体各组成部分的无知。这样，整体就会由于缺乏对细节了解而成为打不开的黑箱。 在目前的出版物中，对还原论的批判大多出现在对系统论的宣扬与阐述中。但批判的武器不能代替武器的批判。近年由上海世纪出版集团出版的《还原论的局限：来自活细胞的训诫》（Lessons from the living cell：The limits of reductionism）一书对此作了比较深入的探讨。本书作者斯蒂芬·罗思曼是哈佛大学医学院的细胞生物学教授，40多年来在蛋白质分子膜转运的细胞分子机理（此领域研究被授1999年度诺贝尔医学奖，获奖人为洛克菲勒大学的细胞分子学家布洛贝尔）方面作出许多重要发现，他以自己的研究工作揭示了生物还原论在解释生命（活细胞）现象方面的局限。作者是一位具有哲学修养的生物学家，对生物还原论的研究方法一直采取批判的态度。该书对还原论的多种含义和实验纲领作了比较系统的介绍，可供对生物还原论有兴趣的读者学习使用，同时对进行复杂性科学研究的科学家也有一定的参考价值。
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