关于地球生命，我们知道的和不知道的

你好，我是王立铭，欢迎来到生命科学50讲。

这一讲，是我们生命科学课的最后一讲。在前面的课程中，我会一次次被地球生命，被人类智慧所震撼和吸引。我相信，你的感受和我一样。

地球生命的旅程从四十亿年前开始。

旅程里没有旅行社也没有导游，没有预先设计好的路线图，也没有随时待命的服务人员和交通工具。但是，地球生命居然就这样顽强走完了全程，走到了今天。

生命从无到有，衍化出五花八门的形态。

从勉强生存，到温饱小康；从仅仅活着，到开始要求生活质量，甚至开始回头追问生活的意义；开始放眼宇宙去寻找同类，追问宇宙中孕育生命和智慧的要素。

你可能还记得，我们在这门课开始的时候，和你讨论过博物学思维和生物学思维的区别。

其实说白了，所谓生物学思维，指的就是面对如此复杂的地球生命现象，我们必须退得尽量远，看得尽量简略，才有可能抽象出几条原则性的规律来。

我想，我们做到了。

我们用了49讲，介绍了生命科学的拐点意义，介绍了生命科学最本源的内容——构成生命必不可少的十大元素。

从物质到分工，从感觉到自由意志，我带你来到了上帝造物的现场，观看40亿年的造物奇迹。

在这最后一课。我还有什么关于智慧的内容要分享的吗？还有什么生命科学的本质没说的吗？其实都不是。

这最后一课，我不想告诉你我们还知道什么，而是想说，我们不知道什么。

已知的未知

其实，面对生命和智慧，还存在大量已知的未知——也就是那些我们知道自己还不知道的东西。

先说说生命。

虽然课里讨论了五大元素：物质、能量、自我复制、细胞、和分工。这些都是地球生命大厦最重要的梁柱。

但是对于这座生命大厦，我们还有太多的建筑细节仍旧面目模糊。比如：

米勒的烧瓶实验，让我们知道了生命物质没有什么特殊的，但同时这个实验也证明了，在原始地球海洋中，肯定诞生过更多的氨基酸分子。那么，多出来的那些氨基酸为什么被废弃？

我们知道了生命遗传物质是DNA和RNA，但是，不知道为什么DNA和RNA不约而同使用了四种碱基作为基本的结构单元。RNA世界的假说，真的代表了生命的起源么？

如果当真如此，第一个RNA生命会是什么样子？它又是从什么时候开始，把使命转交给DNA和蛋白质的呢？

我们知道，细胞膜的结构非常容易形成，在澳大利亚的莫奇森陨石上都能找得到。

那么既然如此，细胞膜究竟是天外来客，还是地球土生土长的？除了薄薄的磷脂双分子层，地球生命为什么没有发展出任何别的办法隔绝环境，包裹自己呢？

我们知道，多细胞生命应该在地球上反复出现过很多很多次，也可以想象，它们当中的大多数都没有繁衍到今天。

那么，那些不幸的多细胞生命谱系，究竟是因为什么原因崩塌的？

单细胞生命可以永生不死，多细胞生命却几乎一定会衰老死亡，它们的寿命是如何决定？为什么在我们身边，会同时存在只能活几天的蜉蝣，和万年不死的大树？

总之，关于生命活动，还存在大量已知的未知。

接下来我们再看看智慧。

我们讨论了智慧的五种元素：感觉、学习、社交、自我意识和自由意志，一步步挖掘出智慧生命的底层规律。但是对于它们，我们尚未了解的细节就更多了。

时至今日，我们虽然开始了解感觉信息是如何被收集的，但是，至于感觉信息是怎样在大脑深处，被重新组装成一个天衣无缝的虚拟世界的，我们仍然几乎一无所知。

我们虽然开始知道，学习的过程在神经细胞层面大致是如何发生的，但是，我们还不知道哪怕是最简单的记忆，到底是以什么具体形态存储在大脑中，又是如何被提取的，更不要说试图把一个人的记忆，移植到另一个人的脑袋里，或者用计算机人工制造记忆了。

至于大脑如何组织和理解语言，如何凭空构思出一段故事，并且活灵活现地分享给同类，怎么形成了对自我的认知，还有“一切尽在掌握”的自由意志感觉，那就更是只有一鳞半爪的模糊线索了。而且很多线索仿佛是从天而降，比如：

我们的课程里提到过FOXP2基因，它和人类语言的形成密切相关。这个基因的发现就纯属偶然。难道，想要理解人类独特的智慧现象，我们只能寄希望于偶然么？我们到底有没有能力自己研究和了解自己？

所以，虽然我们花了49讲讨论构造地球生命和智慧的十种元素，但是，在这些主干和原则之下，有太多的细节问题我们仍然不知道答案。

未知的未知

其实，这些“已知的未知”只是给未知开了一道缝。

面对地球生命和智慧现象，更无奈的是，我们还有太多“未知的未知”——也就是说，我们甚至都还不知道自己不知道的东西。

什么是我们不知道的呢？其实从技术手段、数学工具到世界观，我们都在缺位。

我们必须承认，生命——从单细胞细菌到人体——都是一个复杂系统，其复杂性远远超过人类研究过的任何对象。

粗糙地估计一下，人体任意一个细胞内会有上万种、十亿甚至百亿个蛋白质分子同时存在，并开足马力工作。

从某种意义上说，想要理解区区一个细胞的生命活动，我们得对这么多蛋白质分子的空间分布、数量变化、三维结构和彼此间的协同作用，都要有深入的理解才行，还必须得考虑到这一切都发生在几百到几千立方微米、几纳秒到几微秒的时空范畴内。

这还仅仅是一个细胞。

考虑到人体有上百万亿个细胞，考虑到这上百万亿的细胞都来自区区一个受精卵的不停分裂。考虑到这上百万亿个细胞之间的协作，我们可能不得不承认，对于理解生命现象，我们缺乏的可能不光是知识，更是观察和分析复杂性的技术手段、数学工具、乃至世界观。

说到这，我想请你想想，我们有没有可能打破“未知的未知”呢？或者说，如果我们能做到什么，我们就可以说，对于生命，我们的理解已经很多了呢？

我想，关于生命，如果我们能够在实验室从无到有地制造出，一个哪怕是非常粗糙简陋的有机生命，能够存活、繁衍，和环境互动，那我们就可以骄傲地说，我们已经知道得足够多了。

不过很遗憾，这一天仍然遥不可及。距离不是时间或者资源层面上的，而恰恰是如前所述的技术手段、数学工具和世界观。

因为缺乏观察和分析复杂系统的能力，我们对生命现象的理解，很多时候仅仅停留在“我们知道什么东西重要”的水平上。

打个比方，给我们一座核反应堆或者一枚火箭，我们能够通过零敲碎打的盲目测试知道，这个零件很重要，没有了它反应堆就会出现蒸汽泄露；那个阀门也很重要，如果关得太严，反应堆的外壳温度就会失控等等。

可想而知，如此收集来的信息当然重要，而且还可以持续拓展我们的认识水平。但是，这些信息很可能根本不可能教会我们，用一堆零件制造核反应堆或者长征火箭。

我再用课里的故事来举个例子——学习过程中的“裁判”蛋白——NMDA受体。

我们说过，这个蛋白能够判断两个相连的神经细胞是否同时开始活动，据此开启和关闭学习过程。

但是，仅有这一个蛋白是无法完成学习的，哪怕是最小单位的、两个神经细胞之间的学习。

神经细胞自身如何产生？两个神经细胞之间如何产生联系并建立突触？在这个裁判蛋白检测到同步活动之后，它到底调用了多少生物化学事件？又需要多少蛋白质分子参与？才能把两个神经细胞动员起来，增强彼此间的连接呢？

我们必须搞清楚所有这些细节问题，才有可能在实验室或者计算机里，从无到有创造出最小单元的学习过程。

那么，对于人类智慧，我们有没有可能打破“未知的未知”呢？

我想，如果有一天，我们可以根据人类已知的生物数据建立算法，在计算机中重演神经系统的运算和信号处理逻辑，那我们也可以说，关于智慧，我们知道得足够多了。

让我来解释一下这句话是什么意思。

我们知道，视网膜细胞采集的光学信号，经过初步加工就可以编码光点的位置和光条的朝向。

根据这个逻辑，有没有可能构建出一套算法，能够重现这个过程，乃至重现人脑“看见”图画、文字，识别人脸的过程呢？

我们也知道，人工智能算法已经可以在围棋、国际象棋和扑克牌上完胜人类。但是，这一切都基于海量数据和训练过程。我们能否重建人脑学习和记忆的过程，实现真正意义上的小数据学习？

要知道，人类的真实学习场景，几乎都是从极端有限的信息中总结经验。

再进一步，我们又何时能够用算法模拟人类情感，实现社会交流，创建机器的自我意识和自由意志？

而如果这一切成真，机器拥有了智慧，这将会是人类的永恒丰碑，还是人类文明葬礼的开始呢？

说到这里，你应该会接受如下判断：

对于地球生命和智慧，别说今天的我们远没有做到深入理解，即便是要给出一个猜测，想想看我们到底能不能最终理解，什么时候能最终理解，可能是通过什么思路和途径理解的，都显得过分轻狂和盲目。

听了这么多，也许你已经开始沮丧。但是我想告诉你，即便知道这么多的未知，我还是自信的。

这是从课程刚开始就有的，理解生命的自信。

这种自信来自从灵魂论到薛定谔的探究，来自米切尔和他的化学渗透，来自DNA双螺旋，来自休伯和威瑟，来自在过去千百年来人类英雄们，带领我们穿过的一片接着一片黑暗空间，并最终用智慧火炬照亮的，我们脚下的方寸之地。

关于生命，关于智慧，关于我们自己，我们知道一些，我们不知道许多，还有更多东西远在想象之外。

但是，我们必须知道，我们必将知道！

在这门课结束的时候，我希望你和我一起，永远记住这句话的力量。

关于生命，关于智慧，我们知道一些，我们不知道许多，还有更多东西远在想象之外。但是，我们必将知道，我们必须知道！