首页 >> 烛光闪耀 >> [学者笔谈]徐楠杰:生命的棋局 [图]

■ 正像一个优秀的棋手总是能从纷繁复杂的迷局中走出最佳下法,寻找到通向胜利的道路那样,我们的生命和我们对生命本质的探索或许并非是无解的棋局。

■ 基因决定了大脑的发展潜力,是发育棋局中的强大外势;而环境则控制了智慧的高度,使生命棋局中外势与实地的转换在时间的流逝中悄然进行。

■ 探索新的知识类同于棋中的追求变化。求变,不懈地求变,这是棋的魅力之所在,也是生命探索的魅力和原始驱动力之所在。

■ 下出能流传后世的棋是无数伟大棋手的奋斗目标,活出一段精彩的生命也是人类社会中无论是伟人还是凡人都可终其一生的追求。围棋的规律之中有我们可以理解的哲学,包含了生命和人生的体验。

围棋的规则看起来非常简单:方坪圆子,子分黑白;气存则生,气尽而亡。从理论上来讲,棋的变化上限却达到了10171,超过了宇宙中所有粒子的数量。这是人类的智力所难以穷尽的天文数字。

我们自身的生命过程是另外一种相似的情形。一个生命的个体,由生到死,循环往复,看起来也很简单。然而每个生命的背后到底蕴藏了多少奥秘,以人类的智力真能完全洞察生命的过程吗?恐怕也没人能给出一个确切的答案。

但是,正像一个优秀的棋手总是能从纷繁复杂的迷局中走出最佳下法,寻找到通向胜利的道路那样,我们的生命和我们对生命本质的探索或许并非是无解的棋局。在棋局中看生命世界,也许能得到一些我们借以理解生命的思路。

效率与次序

一局正在进行中的棋,如何判断局势的优劣?一个简单的方法就是评估双方棋子的效率。效率高的一方往往用更少的棋子占据更多的实地。

生命中的例子却不是这样简单。自然界的资源是各个物种生存的必要条件,当然也就存在着在利用资源上的竞争和分配的不同,这使各种生命的存在形式千差万别。单从效率的角度上来看,病毒大概是最有效率的生命形式。它们以最简单的物质组合,可以最有效地利用资源而迅速进行自我复制。但是我们很难接受病毒这种生命形式是世界的主宰。病毒所利用的资源和其他的生命形式的需求也不尽相同,对资源的占有和利用还有一个合作和共生的问题。所以如何来判断生命形式的效率是一个难题。

一般来讲,我们会选取最接近的生命形式来做比较。在我们所承认的具有智能的生命形式之中,人类和猿类是经常被用来作比较的例子。人类在数百万年的进化历程中胜出,并形成了具有高级智能的物种。这对于整个地球生命的进化史而言是一个偶然事件。但是如果我们回溯由猿到人的自然选择过程,从效率决定生存优势的观点来看,人类这种智慧生物的出现在进化的最后阶段就成为一种必然。这个事件的发生的关键是人的大脑的发育和整合。人脑的发育完成使人类以最高效的形式完善自身,并进一步整合和利用了自然界的资源,主宰了高等动物世界。

那么高效率的生命形式是如何产生的?在棋局中,高效率的子力配合是经过精妙的落子次序而逐步完成的。次序发生错误,即使棋子占据的位置相同,也会使本来的妙手变为臭棋。精确的次序决定了最终的胜败,可以说一点都不为过。生命的次序也是如此。有效率的生命不是短时间的产物。智能生命的出现更是经历了愈千万年的进化过程。那么为什么猩猩和人类如此相近却又如此不同?他们选择了什么样的进化次序?

六百万年前,黑猩猩和人类在进化的歧路口相揖而别。黑猩猩选择了丛林,安全而视野开阔;保持了强壮的四肢,便于躲避攻击和防卫;拥有发达的牙齿,有利于咀嚼更粗糙的食物。人类的进化策略则不同。人类选择从树上走到了地面,放弃了强壮的双臂;粗大的颚骨和牙齿退化了,只能选择更精细的食物;脊柱更为粗壮而且变形了,可以适应直立行走的需要。这种选择对于生活在丛林中的人类是有巨大风险的,最大的危险就是放弃了相对安全的树上栖息地,而直面危机四伏的地面环境。但是这种带有风险的选择和进化次序,虽然暂时付出了生存的代价,却最终给人类的大脑发育提供了无限的空间。最终人脑的出现了,于是人类成为物种中最有效率的生命形式。

人类的脑和猿类的脑究竟有什么本质的不同?

外势与实地

在围棋的进行中,经常要发生外势和实地的转换。外势和实地都是围棋中的术语。外势相当于一种潜力,有可能转化为实地;而实地是最终判断胜负时所拥有的疆域。围棋是以最终所获得的实地来计算胜负的。

外势和实地哪一个更有价值?时机不同,回答迥异。那么在未终局之前,我们能预测最终的结局吗?答案是可以。根据实地和外势的情况,我们能随时判断棋局的优劣,甚至准确地预测最后的胜负。如果大脑智力的发展过程也存在着与外势和实地相似的情况,比如潜力和能力的关系,智力发展的结局也能如此被精准地预测吗?

我们现在可以详尽地比较人类和猿类的大脑。当我们从基因的序列上对比大猩猩和人类的大脑时,发现只有小于2%的差别。很难理解这2%的基因序列就决定了两者如此本质的不同。但是当我们从大脑发育的角度再来审视两者的时候,就能发现两种大脑在神经环路上存在着的巨大的差别。人的大脑无论从结构上还是功能上都要比黑猩猩的大脑复杂的多。

那么这些差别是怎么来的?发育学家有个有趣的假说,个体的发育过程在某种程度上重复着物种的进化模式。比如说,人类的胚胎的形态与许多动物的早期形态非常相似。这反映了我们来自于共同的远祖。然而,这种相似是暂时的。各个物种越往后发育,越能显示自己独有的特征。物种差别的显现不在于开始,而逐渐发育的过程中逐渐地表现出来,而这个过程随着时间的推移被精确地调控着。一颗大猩猩的脑从胚胎期就开始迅速发育,一年就可以达到成熟,而一颗人脑的发育即使从婴儿开始算到完全成熟也要经过漫长的20年。漫长的发育期给了大脑足够的时间进行精细的结构塑造和环路的整合。虽然发育期的延长使人类的童年与其他动物比起来显得格外漫长,但是它的回报也是令人吃惊和足可欣慰的。人脑的发育的结果使我们不仅拥有了无以伦比的智慧,而且收获了独特的情感和能力,比如浪漫的人类爱情。

那么只需要是人的大脑再加上足够长的发育期就可以产生出智慧的人脑吗?不是的。有一个这样的例子。一个十三岁的女孩在幼年和童年经历了多年与世隔绝的生活后被发现了,心理学家从此对她进行多年的专业训练,试图挽救她的智力。然而努力最终失败,她的智力永远只能维持在大猩猩的水平。在发育的关键期环境的缺少使她的大脑错失了发育成熟的机会。基因决定了大脑的发展潜力,是发育棋局中的强大外势;而环境则控制了智慧的高度,使生命棋局中外势与实地的转换在时间的流逝中悄然进行。大脑的差别也就在这种转换中随之产生。

当一个1岁的黑猩猩和一个1岁的人类婴儿站在一起,他们中的哪一个将来会更聪明?现在提出这个问题会显得很愚蠢。人们当然不会去在意人类婴儿此时的笨拙。但是,相似的问题如果放在人类的社会中就会变得难以判断。当两个10岁少年经过一番测试后去面临如上的评判时,无论你给出什么答案都会显得格外的残酷。而这种评判在我们的生活中时时都在发生。我们甚至可以预料,社会的资源会更倾向于投向这两个少年中的才气早现者,而非大器晚成者。面对现实社会中生命的格局,我们是选择外势还是选择实地?这是个问题。

定式与变化

定式是围棋中约定俗成的最善的走法,是无数棋手的实战智慧的结晶。生命的进程也有很多规律,这是前辈科学家给我们展示的生命科学中最美的风景。但是,就棋而言,拘泥于定式者远非棋中高手,因为总有定式之外的变化使人应接不暇。棋的魅力也在于此。那么生命的魅力和对生命规律进行探索的定式在哪里?

这就涉及到人脑的认知模式。人脑是在认知过程中逐步完善的。在这个过程中,前人的经验和周围的榜样是学习中的重要参照,而人脑就是在不断的学习与模仿中成长发育的。和发育学家的胚胎进化假说相似,人类学家也有个非常有意思的理论。他们认为个人的认知模式实际上在重复人类的认知模式。

正像人脑的发育过程一样,人类的认知也经历了一个漫长的过程。人类的智慧不是在拥有了一个比其他动物更优越的大脑后就随之即来的。人类在学习和实践中成长,这个成长的过程形成了人类的历史。在人类历史中,对英雄的崇拜是最重要的一种认知模式。如果从历史发展的源头追溯起来,这种英雄崇拜大概是来源于早期人类部落中对首领的崇拜。作为首领,他带领部落成员择地而栖,男猎女耕;分配内部资源,使后代得以延续;处理对外关系,与其他部落或为友,或为敌。他的一个决定往往就直接导致了整个部落的存亡。这种部落中的对首领的崇拜是必要的,它使弱的力量得以集中,内部的消耗得以减少,部落生存的概率得以大大提高。

个人认知中也有类似的英雄情结,这也许是人类进化的痕迹,人的幼年实际上是在重温人类文明的初期。但是,星移斗转,岁月流逝,正如人脑发育的结局是与其他物种发育历程的告别,人类在现在的世界中也早已不再是懵然无知。当今的社会,信息的高度流通又极大地加速了个人的认知过程。一个人到了成年,如果他的心智发育长久地停留于幼年,或者依然保留了幼年的认知模式,那么我们很难称之为一个发育成熟的人。

新的认知的产生正如围棋定式之外的变化。人脑的新认知是如何形成的?新的认知是在突破旧认知过程中得以形成发展的,而从旧的认知中获得突破的前提就是要打破思想的桎梏。其中,科学家作为人类社会中新认知的探索者,担当了更大的使命和责任。被称为现代神经科学之父的西班牙科学家Santiago Ramón y Cajal在一百多年前的一本名为《给年青研究者的建议》的书中有这样一段话:“我相信,对伟人成就的过度崇拜是对有智青年最不幸的一种禁锢。开始从事研究的人们应该避免对科学权威的谦卑,并且必须懂得,他们的使命是在遵循一个残酷却又无法回避的规则下,在挫消伟大人物们声誉的过程中有所建树。科学探索的起步者通过消弱过去或当今的某位伟大人物的尊贵地位而取得自己的成就,这是非常正常的一件事情。”这是一位伟大人物在有关科学研究方面给予青年的忠告。

科学发展史中的无数事例也重复验证着这样的道理。旧的知识范式的颠覆孕育了新的知识范式的产生,继而旧的知识范式被融入新的范式,成为新的知识体系中的一部分。旧的知识类似于围棋中定式的价值。探索新的知识类同于棋中的追求变化。求变,不懈地求变,这是棋的魅力之所在,也是生命探索的魅力和原始驱动力之所在。

下出能流传后世的棋是无数伟大棋手的奋斗目标,活出一段精彩的生命也是人类社会中无论是伟人还是凡人都可终其一生的追求。围棋的规律之中有我们可以理解的哲学,包含了生命和人生的体验。我们需要从围棋的哲学来思考进化、发育和认知过程中人类的大脑,本身也正说明我们对生命世界的理解依然太少,我们的大脑无论在发育上,还是在认知上,依然存在可以拓展的空间。或许我们可以这么说,当我们在某个问题上不需要谈论所谓的哲学,而能将这些空间留给科学的时候,我们对生命世界的认识就真正有所进步了。

学者小传

徐楠杰,上海交通大学医学院研究员,博士生导师。2012年入选中央组织部青年千人计划,现任基础医学院生物化学与分子细胞生物学系“神经细胞发育和脑功能失调”课题组长。2001年毕业于沈阳药科大学,获药理学博士学位;1999-2011年曾先后于中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所和美国德州大学西南医学中心发育生物学系从事博士及博士后研究工作,研究内容涉及药物成瘾的神经突触功能调节,发育过程中神经细胞轴突剪切和树突发育机制等。

徐楠杰主要从事神经细胞与环路发育领域的研究。研究兴趣集中在神经连接和突触形成过程中的神经受体信号转导机制。徐楠杰实验室利用小鼠遗传学和电生理以及光遗传学技术,结合体外的生物化学,神经细胞生物学,和活细胞成像记录等方法研究特异性酪氨酸激酶受体信号在大脑重要核团中的神经细胞内的传递过程,以及在神经环路形成和脑疾病发生过程中的关键作用。主要研究方向包括:神经干细胞发育和神经功能;神经轴突/树突的发育和神经连接;神经环路的形成和功能;神经精神疾病的分子细胞机制。研究课题得到国家自然科学基金面上项目和重大研究计划项目资助。相关工作发表于Nature NeuroscienceCellJournal of NeuroscienceJournal of Biological Chemistry等本领域国际期刊。

[作者]: 徐楠杰