生命的奥秘和智力的起源

“生命起源”这个问题很早以来就是科学研究的一个中心问题，它对人类的健康、农业、环境等都十分关键。智力起源也是个重要的科学问题，解决这一问题，将来就可能用机器来部分代替人的智力。大家知道，机器代替体力劳动产生了第一次工业革命。现在计算机已开始代替人的部分智力，但还有许多问题未搞清楚，如彻底搞清了，将来对生产力的发展会起到无法估量的巨大作用。

过去40年对生命奥秘的研究已取得很多成果，但离彻底了解还有很大距离。生命体系是一个非常复杂的系统。现在我们到底了解了哪些？

首先，已基本上了解了遗传是如何发生的。研究发现：人体是由细胞构成的，细胞由细胞膜、细胞质和细胞核等组成。在细胞核中有一种物质叫染色体，它由一些叫做脱氧核糖核酸（DNA）的物质组成，DNA带有生命的遗传信息，它由2条很长的以螺旋形式相互结合的“链”构成，“链”上带有密码。人的遗传性状由密码来传递。密码是由4个按不时顺序排列的核苷酸分子组成的。不同的排列就构成不同的密码。人有10万个基因，而每个基因是由密码来决定的。人的基因中既有相同的部分，又有不同的部分，不同的部分决定人与人的区别，即人的多样性。人的DNA中共有30亿个分子密码，排列组成10万个基因。现在有一个重要的科学研究计划，就是搞清人的基因即30亿分子密码是如何排列的。这些密码决定了人体的蛋白质和器官的组成和结构。人的DNA很长，它们被压缩一万倍，变成极有规律但看上去像一团乱“麻”的结构，藏在人体细胞核内，搞清这些是很不容易的。除此之外，还要搞清人如何从1个细胞，即从1个受精卵产生出来。人的DNA一半从父亲来，另一半从母亲来，卵子和精子各含一半的染色体和DNA，合起来成为一个整体。受精卵如何变成一个人是一件奇妙的事情。一个细胞分裂成3个，两个变成4个，一部分细胞发育成脑子，一部分变成手、脚……。而且按一定的时间顺序和空间位置来发育、成长、衰老、死亡。这些都是基因控制的。也就是说，在某一时候“打开”一个基因，人就开始长出手或别的器官，到一定时间这一基因就“关闭”掉了，以后就不再长了。所以，要搞清某个基因到底“管”身体的哪一部分？人患了病，就说明有一部分基因出现了问题。如老年痴呆症，为什么有人会得这种病？是因为他一部分基因损坏了又被“开动”了，能否将其修复并“关闭”？这些问题是现代生物学的基本问题。现在已经弄清的，一是遗传的基因是藏在DNA中，又弄清了DNA能够自我复制和自行组织。它的双螺旋是按严格的规则实现分子配对的，在复制时，双螺旋首先要解旋，变成3根，每个可与周围的分子按同样的规则形成新的螺旋。这样，一个DNA就会变成2个。二是DNA中的遗传信息可以通过一定的方式和过程去组装蛋白质和身体中的其他有用的部件，并实现细胞分裂，这当中有许多复杂的过程。生命现象的特征是它可以自我复制、不断生长，还可进行自我组织。现在已初步搞清具有其功能的基因大约有5000个左右。目前一个庞大的国际研究计划正在实施，要搞清人的全部基因的结构和功能。这些问题搞清了，意义十分深远。如对肿瘤，可产生新的治疗方法。基因疗法已在一些方面开始被采用，更重要的是，可以改良生物的品种。如人们希望一些动植物所含的蛋白质增高，希望它能抗虫、抗寒、抗盐碱等，就可以把含有上述基因的生物中的这部分基因“取”出来，“移”到所需的动植物中去，成为转基因的动、植物，获取所需的性质。这类工作现在已做了许多，市场上也出现了一些与之相关的商品，如药品，过去提取胰岛素是在猪身上提取，成本较高，现在是把胰岛素基因放在大肠杆菌中，它的DNA每分裂一次，就会产生出一些胰岛素来，这样，就可以得出基因工程的胰岛素来，它与人的胰岛素是一样的，如人的生长激素、乙肝疫苗，还有一些专门的药物，现已可以大量生产。另外，直接的转基因动、植物现在也很多，如把人的生长激素“打”到鱼体内，鱼生长得很大。美国市场上有一种转基因的西红柿，个头大，不易腐烂。但问题是人们不太敢吃，作为一种商品，推广比较困难。到下世纪初，将把人类及一些重要的农作物，如水稻的全部基因搞清楚，从而对一些危害人类健康的主要疾病找到有效的控制和治疗方法，特别是对一些遗传引起的基因的缺陷，同时利用现代生物技术，在农业上发展抗逆、高产、优质的动、植物品种。这些要经过很多试验，因为有些问题还未充分认识，如生长基因“打”到猪体内，虽然个体增大，但这种猪相对于其他猪来说容易得病。是否因为把一种有用的基因“打”入猪体内后，启动了一种有害的基因？吃这种猪的肉会不会有害？当然也要有人敢于第一个“吃螃蟹”。对于一些传统的技术，如杂交水稻等，大家已能够接受，但是一些通过基因工程获得的新东西是否会出问题，还要经过许多试验。

关于衰老的研究也是人们非常关心的一个问题。大家知道，人体中有“生物钟”，人体细胞的发育、衰老和死亡也是由基因来控制的，能否在弄清机理之后，使其中的一些过程逆转，或者在有些器官损坏后，再启动某些基因，使其再生长出新的器官来，这些都是科学上畅想的问题，但并不是完全不可能实现的。

另一个对生物研究来说很重要的问题是智力的起源。人最重要的一个器官是脑子。有人预言：到21世纪，人体的器官除脑子外，其他都可以代替。但脑子不能换。张三的心被换掉后，他仍是张三，但如将他的脑子换掉了，他就是另一个人了。所以，脑子是人最根本的器官，又是非常复杂的器官，它是人的感觉、思维进行信息处理、加工的中枢机构，又是形成情绪、感情等心理过程的器官。它是通过10亿个神经元进行工作的 · 神经元由“触突”联结在一起，“触突”的数量是神经元的100万倍。各种信息都是通过神经元进_理的。那么，它是如何工作的？为什么人可以识别图像，进行逻辑思维，产生各种情感？这是一个很复杂的问题，也是目前集中研究的问题。比如通过研究发现：人类对图形的识别之所以比传统结构的计算机快，很可能是因为人是先从整体上识别的，先抓轮廓，再看细节，而机器是从细节到整体这样来进行识别的。另外，人的神经元是同时进行工作的，而传统结构的计算机只能按逻辑次序一步一步进行工作。

为搞清这些问题，要做许多试验，如让正常人快速识别图像，从中观察脑电波的变化；观察大脑生病的人的脑电波的异常变化等等。人们原来认为：脑电波只有处于有序状态才能正常工作，现在发现并非如此，实际上正常脑子工作时的状态是处于有序与无序之间。而—个心脏病患者，心脏跳得很快时电波反而相当规则，而正常人的心电波常常是杂乱的，称为“混沌现象”。这些问题牵涉到一些复杂系统的研究。了解了智力的起源和结构后，不仅可以寻求对神经疾病如老年痴呆症的有效疗法，还可以设计出模拟神经并行工作原理的神经网络计算机。人的神经元有10亿个，我们现在可以做出有几千个神经元的计算机，这种计算机有自己的特色，可提高图像识别的能力，可以模拟人的神经进行学习、记忆和推理，前不久有人做了这样的试验：大家知道，人快死的时候会出现“回光返照”，即可记起过去的事情。而让一部神经元计算机先进行学习、记忆和推理之后，再随机地破坏其中的联系，其结果是，当破坏到90%的程度后，也会出现“回光返照”的现象，即输出以前学习过的一些资料来。尽管现在还很初步，能模拟的神经元数量很少，但已发展为一种新型的收集、储存、处理信息的手段，可能是将来计算机发展的方向。

生命的起源和夸克智力的起源，是目前人们在科学前沿上探索的4个重大基本问题中的两个，另两个问题是关于物质的基本构造和宇宙的起源。

我们知道，宇宙的年龄大约是200亿年，很可能是在一次大爆炸的过程中产生的。即在一个点上形成很大的爆炸，向外喷射后逐步形成现在的星球。太阳系是47亿年前，由爆炸尘埃吸聚慢慢形成的。这个过程现在还未完全搞清楚。

物质的基本构造如何？原来美国准备建一个最大的“加速器”，即超级超导对撞机，就是为了搞清这一问题，因为缺少经费，这个项目现在下马了。现在已知道的尺度最小的粒子是夸克和轻子，轻子的代表是电子，夸克则是构成中子和质子即原子核的单元，它们的半径都在10_16厘米左右。“夸克”中还有什么？这要有更大的加速器才能回答这一问题。但现在还做不到。初步的迹象表明，到了“夸克”这一层次 · 我们的认识要发生一个变化，过去我们认为复杂的东西都是由简单的东西构成的，而到了“夸克”这一层次后，我们发现问题并非如此简单，它本身可能有非常复杂的结构，而不是一个简单的“点”。这个问题很复杂，今天我们不去讨论。

上述这些基本问题，不仅对社会生产有极为重要的关系，而且对形成科学的世界观也有重要的意义。差不多所有神学，都是建立在对这些问题无知的基础之上的。正是因为我们的认识水平有限，才给神学的产生留出了余地，使人相信这些都是神的意志。所以，这些问题搞清了，才能真正建立起唯物论的科学的基础，无论对哲学还是精神文明来讲，都具有重大的意义，因此，我们了解科学技术是第一生产力，不能狭隘地理解，必须认识到它既可以转化为直接的生产力，同时又是建设精神文明中一个重要的方面。