生命科學(xué)中的未知世界

梁祖霞

近代以來，由于科學(xué)家不斷努力，生命科學(xué)領(lǐng)域取得了令人矚目的成果。特別是分子生物學(xué)的崛起，使得人類已深入到分子水平來認識和研究問題。盡管如此，生命科學(xué)的未知世界卻是如此廣闊，以致每一個進展都會引出更多的疑問，它們都等待人們?nèi)ソ忾_其中的奧秘。

生命起源之謎最早的生命從何而來?有人認為來自于“宇宙胚種”，還有的人則認為起源于化學(xué)演化。當然，即使第一個答案是正確的話，也只是把問題從地球推到宇宙罷了。其實，“宇宙胚種”歸根到底只能起源于化學(xué)物質(zhì)。至于化學(xué)物質(zhì)究竟通過什么途徑形成為生命物質(zhì)，至今仍知之有限，不得要領(lǐng)。這個被人們稱之為“自然界歷史上最復(fù)雜、最難以解決的疑謎”，今后仍是科學(xué)研究的焦點，將長期吸引科學(xué)家的注意。

大腦之謎大腦這個“大自然創(chuàng)造的最神秘黑箱”，有著無比奇妙的特點。諾貝爾獎金獲得者克里克曾頗為風(fēng)趣地寫道：“你本身，你的喜怒哀樂，你的記憶，你的雄心，你的個人感覺，你的自由意志，事實上不外乎是大量細胞及其相關(guān)分子的行為。”但這堆神經(jīng)元究竟是怎樣開展工作的，人們至今卻還知之甚少。

生命演化之謎生命是如何演化的?今天地球上這么多熙熙攘攘的物種都是從何而來?盡管達爾文“物競天擇”的理論對此作了頗為精辟的解釋，但近年來的一系列發(fā)現(xiàn)卻使得該領(lǐng)域重新充滿疑團。例如“寒武紀大爆炸”就是其中最具挑戰(zhàn)性的事實。在距今5億多年前的寒武紀后期，在非常短暫的歷史時期內(nèi)，地球上突然冒出了許多新的動物類型。包括：海綿動物、腔腸動物、腕足動物、節(jié)肢動物、脊索動物等等?？傊蠖鄶?shù)“門類”都在此時同時出現(xiàn)，而在此之前根本并不存在，以后基本上沒有增加(此后增加的只是“門”以下的諸如目、科、屬等層次上的物種而已)。這一事實和所謂的“漸進式演化”、“系譜樹”等理論很難協(xié)調(diào)。此外，科學(xué)家在分子水平的基礎(chǔ)上研究進化問題，也發(fā)現(xiàn)了許多難以用自然選擇理論解釋的事實?？磥?，“生命如何演化”仍然是值得繼續(xù)探索的大課題。

地外生命之謎盡管直至現(xiàn)在還沒有找到任何地外生命存在的蹤跡，但宇宙中星體太多，要否定它又是不可能的事，所以尋找還必須繼續(xù)頑強地進行下去。一旦有所發(fā)現(xiàn)，由于地外生命所處的環(huán)境和地球迥異，它演化的途徑和地球也截然不同，其元素組成、結(jié)構(gòu)模式、遺傳密碼、新陳代謝類型，肯定和地球上的生命類型有很大差別。研究它們相互之間的異同，必然會導(dǎo)致生命科學(xué)的重大飛躍。

各種生物基因圖譜的繪制每種生物都有自己一套獨特的遺傳系統(tǒng)，包括若干染色體及排列其上的基因。它們的化學(xué)基礎(chǔ)則是DNA分子，即由許多核昔酸按照嚴格順序連接起來的長鏈。測定基因位置，并最終確定各個核苷酸的排列順序，是透徹地了解該生物的基礎(chǔ)工作?，F(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)完成了對大腸桿菌、酵母菌及其他11種微生物基因圖譜的繪制工作。對于人類基因，科學(xué)家們已標識了將近一半，不過面對30億個核苷酸對，人們僅僅分析了大約6000萬個，大量工作還需今后繼續(xù)進行。由于生物種類繁多，每個物種又有如此龐大的堿基對，科學(xué)家要逐個地進行分析，任務(wù)的艱巨性可想而知。

遺傳密碼啟閉之謎任何物種的遺傳體系都含有許許多多的基因，在個體發(fā)育過程中，這些基因真正處于工作狀態(tài)的(即開啟著的)僅僅只是少數(shù)，據(jù)估計不會超過10%，其余大部分都處于封閉狀態(tài)。特定發(fā)育階段將開啟特定基因，由它們施展影響，并關(guān)閉不相干的基因。正是由于不同基因有順序地開啟和關(guān)閉，才使得個體發(fā)育按照嚴格的順序有條不紊地進行，最終得到完整的生命體。那么在此過程中，究竟是誰在指揮生命個體發(fā)育按順序進行的?它又是用什么方法來開啟和關(guān)閉基因的呢?科學(xué)家們相信，一旦人們弄清了生命個體開啟和關(guān)閉基因的機理，并將主動權(quán)掌握到人類手中，那么將會導(dǎo)致生命科學(xué)的真正革命。譬如讓某人在青年階段的發(fā)育進程減緩下來，他也就能夠享受到更多的青春之美。

當然，把幻想變成現(xiàn)實，中間的路程是漫長而曲折的，能否成功也很難說。不過有一點可以肯定：當掌握了基因啟閉秘密后，人類駕馭生命的能力必將會得到極大的提高，也將相應(yīng)地享受到更為豐滿的“生命科學(xué)之果”了。

(責(zé)任編輯／錢利群)