施一公演讲鬼魂原文
未来论坛2016年会于1月17日召开,下午论坛从宇宙到数学,现在要谈的是生命科学,分享嘉宾是清华大学副校长、清华大学生命科学院院长、中国科学院院士施一公。
施一公主要探讨的是生命的本质和生命的极限问题,相对于整个地球的时间人类的时间太短暂,相对于整个人类的时间每个人的生命又太短暂,生命的意义是什么?每个人都有不同的答案。
我也很受黎曼的鼓舞,我最近读黎曼的生平,我觉得像武侠小说一样,今天跟大家探讨一下生命的本质和生命的极限。
大家先看看我们从哪而来。这样一个视频显示的是人的整个的出生过程,大家看到的是一个精子,精子在卵子表面不停的游荡,寻找合适的入口,找到以后会释放一些酶,钻进去,卵子很聪明,进来以后马上把入口封死了。进来以后精子被降解掉,精子核和卵子核结合,然后分解发育,两个细胞、四个细胞还在子宫外面游荡,八细胞、16细胞还没有着床。
64细胞,128细胞起,快要找到它的着床地点了。着床之后开始发育,你们可能知道也可能不知道,短短四个礼拜胎儿开始有心跳。
大家看到,神经形成了,四肢开始发育,通过神经凋亡开始形成手指头。4、5个月的时候胎儿开始踢腾,在母亲肚子里,出生之前胎儿的大脑发展非常快,神经原,各种神经突突迅速形成。不要忘了,这样一个胎儿来自于一个受精卵。
生命开始之后,生命的历程很漫长,这里面有很多苦恼,我记得我看过一首打油诗是这样说的,0岁闪亮登场了,10岁茁壮成长,20岁为情彷徨,30岁拼命打闯,40岁基本定向,50岁回头望望我这年纪,60岁告老还乡,70岁搓搓麻将,80岁晒晒太阳,90岁躺在床上,100岁挂在墙上。
我们生命的历程抱受挑战,其中受很多疾病的挑战。其中有三类疾病跟我们在座的都有很大关系,跟人类有很大关系,其中心血管疾病也是最重要的,仅在中国就有303万人死于心血管疾病,32%。
第二个疾病也很可怕,就是癌症,我们身边的人常常被癌症夺去生命,28%。第三类疾病困扰很大,死亡率不高,但是困扰性很大,就是神经退行性疾病。还有34%的人死于其他原因,大部分是传染病,还有一部分是交通事故和意外。
我今天想告诉大家,我们如何运用科学去接受生命的挑战。我想先讲三个例子,这三个例子起源于远古时期就开始了,从古代我们在黑暗中摸索,比如说当代的屠呦呦只不过看了古代的一些药书得到了一些启发,获得了诺贝尔奖。
直到最近1985年以后,包括上面显示的布朗,开始发现所谓的低密度脂肪、颗粒的受体,开始真正的征服细菌性疾病,这样一个过程,人类始终用科学,从简单的摸索经验积累,到最后的趋势研究药物发现。所以第一个例子就是心血管疾病。
这个幻灯片,表面的分子是低密度脂蛋白的受体,这个球状的是低密度脂蛋白,结合以后被内吞,吞以后颗粒会被降解掉,受体会回到细胞表面,可以重生,再去把新的低密度脂蛋白拉到细胞体内去。1985年两位科学家,也是王晓东博士后导师,就是枸思汀。
布朗(音)。在这一大批人的努力下,很多药问世,包括1987年问世的第一个心血管疾病的药物。到现在为止最有名的这个药已经过期了,就是在座有人服用过的拉丁法他汀。在拉丁法他汀没有过期之前销售160亿美元,堪称药神。
因为我们一直在用基础研究去探索最最前沿的和疾病做斗争的方式,我们虽然有很多方法,但是很多高血脂的人仅仅靠吃这个药并不能阻止软板块和硬板块的形成,为什么?科学家发现这些人当中,如何把LDL降解恢复过去是核心。
所以,这个蛋白也被在几年之前找到了,PCSK9,它可以结合低密度脂肪蛋白的受体,结合到受体以后会把LDL一起拉到细胞内内吞,也就是说LDL拉到细胞内的同时有牺牲了。也就是不再可以把血液中流淌的LDL降解掉,这样大量堆积形成软板块、硬板块,最后带来致命的心血管疾病。这个过程是通过基础研究发现的,而发现这个过程的著名科学家海伦,获得了2015年的生命科学的突破奖,是一位女性。
第二个小例子,治疗癌症的新的曙光,也就是大家听了很多的免疫疗法,这个免疫疗法最有名的一个例子是去年,大家可能记得2015年8月20号,美国前总统卡特向所有世界关心它的人宣布,很不好意思我得了晚期黑色素瘤,而且当时已经有4个2毫米大的肿瘤在脑子里扩散了。
短短3个月以后2015年12月26号他再次出现在大家面前,告诉大家通过分子疗法,脑子里的4块肿瘤已经完全找不到了。他的分子疗法包括一个很有名的免疫疗法,针对PD1这样一个单克隆疗法,就是右面显示的这个药。
当然免疫疗法的出现开始从根本上改变人类对病毒的斗争。这个过程中做出重大贡献的科学家也包括一位中国科学家,陈列平博士。这个癌症疗法的创始人也是这个概念的发现者杰姆斯爱乐森(音)也获得了创新突破奖。
神经退行性疾病,非常遗憾,我们根本不知道病因,我们大家知道怎么回事,不知道病因。但是很遗憾现在世界上有4700万人受着这个疾病的困扰,预计2050年的时候每3秒钟就有一个新的病人出现,我们会突破一亿三千万人受它的困扰。
神经退行性疾病中最有名的离子就是老年痴呆症状,也叫阿尔茨海默病。这是老年痴呆晚期患者的大脑,看左边这个图像,大脑里面是一个一个很可怕的洞,大脑被吞噬掉这个过程。右边显示的是神经细胞外面的一些,到现在我们的确不知道什么导致了老年痴呆症。
但是大家公认的原因,从分子水平上认识到老年痴呆症,也许会为治疗带来曙光。这个过程中我自己的实验室里,也在朝这个方向努力,我们去年报道了第一个原子分变率的,叫咖咖分泌酶,这个认为是老年痴呆症的治疗中必不可少的一步。所以也许通过这个解析、通过这个研究可以找到治疗老年痴呆症的办法。
我举了心血管疾病、癌症、过渡到老年痴呆症,过渡到大脑,不要说我们对老年痴呆症的病因不清楚,对大脑这样一个神秘的器官我们知之甚少,我们基本上可以说什么都不知道。尽管我们有很好的学习记忆的模型,我们可以模拟出来学习记忆,究竟是不是这样?我们真的不知道。我深知认为包括我们的电信号记录的神经冲动电位,只是一个表象,不一定是学习记忆的本质。为什么?我们确实是这样一个生物人,用一堆原子构成的人去理解生命。
我们在意我们的五官,就是视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉感受这个世界。这个过程五官感受以后全部把信息集中到大脑,但是我们不知道大脑如何工作,所以这方面也不能叫客观。我们人究竟是什么呢?你仔细想一想人怎么样处理信息呢?我先对物质做一个定义,我们有三个层面的物质,第一个物质是宏观,我们可以感知到的,直觉可以看到,人是一个物质,房子也是一个物质,天安门、故宫都是物资。
第二个层面是微观,包括远处看不到的也叫微观,我们可以借助与仪器感知到、测量到,从直觉上认为它存在,比如说原子、分子、蛋白,比如说很远的一百亿光年远的星球我们认为它存在,都叫微观。
第三个层面,就是超微观。我们只能理论推测,我们用实验验证,但是从来不知道它是什么,包括量子,包括光子,我们知道可以有能级、能量,但是我真的很难证明,你可以想象,这是超微观世界。
但是,尽管如此我们还是要想一想,这个世界是超微观世界决定微观世界,微观世界决定宏观世界。我们人是什么?就是宏观世界里的一个个体,所以我们的本质一定是由微观世界决定,再由超微观世界决定。我毫不否定我就是一个能量形式,只是一个方程,不知道怎么解,仅此而已。我相信,你也应该相信,我们每个人不仅是一堆原子,而是一堆粒子构成的。
所以,我们真的就是一堆由粒子构成的原子,如此之简单。我们有多少原子?大约有6×10的27次方的原子,大约60种不同的元素,真正的比较多的元素,不过区区11种,原子共同共嫁接形成分子,分子聚在一起形成分子聚集体,形成小的细胞器、细胞、组织、器官就成一个整体。但是你不觉得吗?你会觉得不管你怎么样做研究,你无法解释人的意识,这个我认为是必要的,一定是在量子力学里面。我自己这样认为。
所以我告诉大家,班门弄斧讲一讲量子纠缠,1935年,当爱因斯坦和他的好朋友提出了量子纠缠,这个词并不是爱因斯坦提出来的,而是薛丁克(音)提出来的,两个纠缠的量子不管相距多远,你对这个量子进行测量的时候,不是一个独立的事件,另外一个很远的量子也可以知道它的存在。
这一个简单的现象既然存在,在客观世界,我相信它会无处不在,包括在我们的人体里是不是这样?当然是这样。他怎么样影响我们的生命,其实我们不知道,为什么?因为这不是我们可以用直觉去感受的。
左下角这个科学家是著名的理论和实验武力学家,他笃信人的意识、记忆和思维是量子纠缠,量子理论。怎么证明?他说我一定要实物上证明,他在寻找量子纠缠的实体。很遗憾,找了很长时间发现神经细胞里面的微管可以量子纠缠,但是时间尺度是10的负13次秒到负12次秒,远小于进行时间和人的意识形成时间。
但是他找到了,他正在进行实验和验证。比如把磷和钙放在一起,就是磷酸钙,它的量子纠缠时间可以长达105秒,把这样一个极其脆弱,对声、光、电、热敏感的现象可以延续15个数量级的提高,再延续5个数量级就可以到年,以年来保存。
依此类推,你不觉得有一天我们人类会计划,量子纠缠也是一个可以被进化的现象,可以保存一百年、一千年、一万年,也就是远古留下来的东西,可以被保存下来,量子纠缠。
我问你你相信有第六感官吗?很多人会说不相信。第二个问题,有没有人进行未知的方式进行交流?你会说也许。第三个问题,量子纠缠是否存在于人类的认知世界里面?大脑里。我相信听了我的讲座你会觉得很有可能。第四个问题,量子纠缠是不是适用地球上的物质上呢?你一定会说一定适用。这四个问题是完全一样的问题,倒推回去就说明一定有第六感官,只是我们无法感受。
所以我们究竟是什么?我们只不过是一个细胞过来的,受精卵,所有受精卵35亿年以前来自于同一个细胞,一个复杂的量子纠缠的体系,就这么简单。
其实我不知道这里面是什么,但是我相信它。我每呼吸一次舍入10到22次方的氧原子,这一口呼吸至少有10的40次方的氧原子,被世界上很远的角落我没有见过的人呼吸过一次,人一辈子都这么做的而两个人在一个房间里的时候,一天有23克的氧气在彼此的肺当中交换。
时间关系我不讲了,人类科学发展到今天,我们完全是盲人摸象一样,我们看到的世界是有形的我们自己认为是客观的世界,其实宇宙中只占4%的能量,96%的我们根本不知道,我们叫暗能量暗物质。盲人摸象是科学的?一定是科学,每个人摸的都是真实存在的,都是看得见摸得着的,我们也是如此,只是我们不知道摸的是背还是尾巴还是耳朵。
我们是原子,我们在宏观世界,我们希望两个世界看超微观,那是一个最美好的、极其美妙的世界。谢谢大家!
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