生物學(xué)是什么,？答案既簡(jiǎn)單又復(fù)雜,。它的復(fù)雜性在于要回答“生命是什么”這一根本性問(wèn)題。中科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員吳家睿在今年出版的著作《生物學(xué)是什么》中,，就向這個(gè)任務(wù)發(fā)起了“挑戰(zhàn)”。

  《生物學(xué)是什么》,，吳家睿著,，北京大學(xué)出版社2021年3月出版

1,、寫(xiě)給自己的書(shū)

不同于普通的生物學(xué)教科書(shū)或者科普讀物，本書(shū)的內(nèi)容是吳家睿近十幾年在生物學(xué)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中逐漸領(lǐng)悟到的“生命觀”的總結(jié),，體現(xiàn)了他對(duì)科學(xué)與哲學(xué)交叉問(wèn)題的深刻思考,，極具啟發(fā)性。但對(duì)普通讀者而言,，也意味著更高的閱讀門(mén)檻,。

“這首先是一本寫(xiě)給我自己的書(shū)?！钡珔羌翌Ｖ毖?，無(wú)論是高中生、大學(xué)生還是同行,，懂與不懂,，打開(kāi)就會(huì)有收獲。

本書(shū)共有五章,，從“解析生命的有序性”“破譯生命的信息流”到“建立生命的統(tǒng)一性”“揭示生命的區(qū)域化”,，再到“重構(gòu)生命的復(fù)雜觀”，涉及生命的構(gòu)成本質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律兩個(gè)層面,。

本書(shū)第一章圍繞生物大分子展開(kāi),。從生物大分子的核心元素“碳”的手性特征出發(fā)，討論了生命的有序性,，同時(shí)進(jìn)一步分析了生物大分子的構(gòu)成規(guī)則,，并在此基礎(chǔ)上闡釋了生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系；第二章是對(duì)生物體在其遺傳信息傳遞和利用方面的基本規(guī)律的介紹,；第三章試圖通過(guò)物種的命名規(guī)則,、相互關(guān)系和演化特征來(lái)闡述生命的進(jìn)化規(guī)律；第四章則從生命特有的區(qū)域化現(xiàn)象出發(fā)來(lái)解釋生命為什么要從原核細(xì)胞發(fā)展到真核細(xì)胞,，并進(jìn)一步發(fā)展到多細(xì)胞個(gè)體,。

在最后一章，作者從系統(tǒng)生物學(xué)的角度對(duì)生命復(fù)雜系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行探討：生物大分子之間通過(guò)復(fù)雜的相互作用形成了執(zhí)行各種生物學(xué)功能的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò),；此外,，這些生物大分子間的相互作用極易變化且受環(huán)境的影響，從而導(dǎo)致了生命復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性,。

吳家睿表示,，生命科學(xué)是一門(mén)進(jìn)展非常迅速，同時(shí)又不斷受到?jīng)_擊的學(xué)科,。為了適應(yīng)這樣的特點(diǎn),，他在寫(xiě)作時(shí)盡可能保證了材料的“新鮮度”和探討的開(kāi)放性。

2、“非主流”的觀點(diǎn)

《生物學(xué)是什么》的不同之處,，還體現(xiàn)在書(shū)中的一些分析和觀點(diǎn)是“非主流”的,。作者希望打開(kāi)一個(gè)視角獨(dú)特的“窗口”，從而引發(fā)讀者對(duì)生物學(xué)本質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律的新的認(rèn)識(shí),。

吳家睿提到,，關(guān)于生命本質(zhì)的探討一直以來(lái)有兩個(gè)截然相反的觀點(diǎn)。一個(gè)是還原論,，一個(gè)是活力論,。

“它們的產(chǎn)生可以追溯到古希臘時(shí)期。當(dāng)時(shí)的還原論代表是哲學(xué)家德莫克利特,。在他看來(lái),，世間萬(wàn)物都是由原子構(gòu)成的，生命同樣也是由原子所構(gòu)成,。而同時(shí)期的哲學(xué)家亞里士多德則持相反的觀點(diǎn),，認(rèn)為在生物體中存在著一種特有的要素——‘隱德來(lái)希’（希臘語(yǔ),，意思是完成）,，這種要素使得物質(zhì)獲得‘生機(jī)’，使生命這種特定的形式實(shí)現(xiàn)其自我完善的目的,?！眳羌翌Ｕf(shuō)。

20世紀(jì)中葉,，隨著物理學(xué)和化學(xué)等物質(zhì)科學(xué)的介入以及分子生物學(xué)的誕生,，還原論從此占據(jù)了生物學(xué)研究的主流地位。

“按照還原論的觀點(diǎn),，生命是一架可以完全被拆解的機(jī)器,，所以生物學(xué)家的任務(wù)就是把生命機(jī)器的每一個(gè)零件拆下來(lái),，逐一研究,，當(dāng)我們知道每個(gè)零件是什么、有什么功能的時(shí)候,，我們就知道生命是什么了,。”吳家睿解釋,。

 隨著研究的深入,，人們逐漸意識(shí)到，生物體并非僅僅是一個(gè)裝載了各種生物大分子的簡(jiǎn)單容器,，而是一個(gè)由這些數(shù)量巨大且種類(lèi)繁多的生物大分子間相互作用構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng),。在新千年到來(lái)之際，美國(guó)生物學(xué)家克爾斯勒等人從系統(tǒng)生物學(xué)的角度提出了“分子活力論”,認(rèn)為由生物大分子構(gòu)建而成的生物體具有特殊的性質(zhì)。

2000年后,，系統(tǒng)生物學(xué)引起了吳家睿的注意,，并成為了他此后學(xué)術(shù)研究的主要陣地。2005年,，中國(guó)科技大學(xué)和中科院上海生命科學(xué)研究院共同創(chuàng)立了全國(guó)首個(gè)系統(tǒng)生物學(xué)系,，吳家睿是首任系主任。他教授了多年系統(tǒng)生物學(xué)課程,，梳理系統(tǒng)生物學(xué)的基本概念,、理論，探索系統(tǒng)生物學(xué)的研究策略和研究方法,，從整體論,、系統(tǒng)論的角度來(lái)認(rèn)識(shí)生命和解釋活動(dòng)。他也是國(guó)內(nèi)系統(tǒng)生物學(xué)學(xué)科發(fā)展的主要推動(dòng)者,。

“從一定的意義上說(shuō),，生物學(xué)的發(fā)展史就是由還原論和活力論之間的爭(zhēng)論和相互替代推動(dòng)而形成的?！痹谒磥?lái),，系統(tǒng)論的觀點(diǎn)雖然仍不及還原論“樹(shù)大根深”，但是科學(xué)家已經(jīng)有能力在更為全面,、復(fù)雜的層面上分析生命現(xiàn)象,，兩者不再是相互對(duì)立、隔離,，而是互為補(bǔ)充,、互為依賴。

3,、生物學(xué)面臨的最大挑戰(zhàn)是什么

除了生命的本質(zhì),，吳家睿對(duì)生命運(yùn)行規(guī)律同樣提出了“非主流”的探討方向。

 他說(shuō),，持還原論的科學(xué)家還有一種普遍觀點(diǎn),，“那就是所有生命活動(dòng)都不是隨機(jī)的，它們都遵循著基本的物理學(xué)和化學(xué)規(guī)律,。因此,，現(xiàn)代生物學(xué)的另一大任務(wù)就是找到并揭示所有的規(guī)律，這樣我們就能理解,、控制甚至制造生命”,。基于還原論的生命科學(xué)決定論者往往有這樣一個(gè)潛在信念,，就是對(duì)確定性的追求,?？墒牵絹?lái)越多的研究發(fā)現(xiàn),，這只是科學(xué)家的一廂情愿,。

吳家睿在書(shū)中舉例，生物體內(nèi)的生物大分子種類(lèi)繁多,、數(shù)量巨大,，即使是大腸桿菌這樣簡(jiǎn)單的單細(xì)胞原核生物所擁有的各種蛋白質(zhì)分子的總拷貝數(shù)就高達(dá)250萬(wàn)個(gè)左右。因此,，這些生物大分子在細(xì)胞內(nèi)通常處于極端擁擠環(huán)境和無(wú)序排列狀態(tài),。

生物大分子不僅具有結(jié)構(gòu)上的無(wú)序組織，而且在其合成的過(guò)程中也有許多隨機(jī)波動(dòng)存在,，這種生物大分子具有的隨機(jī)波動(dòng)性通常被稱為生物學(xué)噪聲,。一項(xiàng)對(duì)大腸桿菌的單分子研究發(fā)現(xiàn)，在生物學(xué)噪聲的影響下,，基因表達(dá)量和相應(yīng)的蛋白質(zhì)表達(dá)量之間呈現(xiàn)出了隨機(jī)的關(guān)系,。

過(guò)去人們通常認(rèn)為隨機(jī)性“噪聲”會(huì)對(duì)生命產(chǎn)生負(fù)面影響，應(yīng)該被消除,。但更多最新研究表明,，生命中的噪聲不僅難以消除，而且對(duì)生命也有著積極的一面,，它常常具有許多重要的生物學(xué)功能,。吳家睿認(rèn)為，對(duì)生物學(xué)噪聲的研究讓研究者認(rèn)識(shí)到,，生物體作為一個(gè)開(kāi)放的非線性復(fù)雜系統(tǒng),，一方面自身具有各種內(nèi)在的隨機(jī)噪聲，另一方面生存于充滿不確定性的外部環(huán)境之中,。

“可以這樣說(shuō),，地球上生命的演化過(guò)程就是由偶然性推動(dòng)的，它使生命從最簡(jiǎn)單的原核細(xì)胞形式發(fā)展為如此復(fù)雜多樣的動(dòng)植物,。如果生物世界真的是由確定性所‘統(tǒng)治’的,，那么今天地球上存在的生命很可能依然是大腸桿菌這一類(lèi)簡(jiǎn)單的單細(xì)胞生物?！?/p>

正因如此,，吳家睿在書(shū)的結(jié)尾指出：“生物學(xué)面臨的最大挑戰(zhàn)是,，來(lái)自研究者的決定論思維與生命的偶然性特征之間的沖突,。”