微小的头脑
第九章 微小的头脑
早在20世纪分子生物学家取得胜利之前，整个免疫学就开始密切观察巨噬细胞个体。观察通常是自然学家的任务，他们耐心地蹲在灌木丛中研究（比如）野生动物的习性。实验室科学家更倾向于积极干预，也许要把动物的大脑切碎，研究其生化成分。幸而“细胞生物学之父”兼具自然学者的耐心和实验室研究人员对学问的远大追求。
保罗·德·克鲁夫（Paul de Kruif）在1926年所著的《微生物猎手》（Microbe Hunters）中，形容才华横溢而倔强执拗的俄罗斯动物学家埃黎耶·梅契尼科夫（Elie Metchnikoff）“活像陀思妥耶夫斯基小说里某个歇斯底里的人物”。(1)梅契尼科夫在研究叶状软体蜗虫和海绵动物的时候受到了巨噬细胞吸引。巨噬细胞足够引人注目——这些庞大的细胞能够在其他身体细胞间移动——他第一个发现它们还有个更高明的花招：能够把微粒（如微生物）折叠，使之暴露在强大的消化酶中，加以消化。梅契尼科夫把这个过程叫作噬菌作用。问题是巨噬细胞怎么知道要攻击什么，放过什么，哪些细胞或微粒是“正常”的，哪些应当摧毁。梅契尼科夫的答案是，本质上，巨噬细胞享有一切身体细胞中“最高的独立性”，能够自行决定(2)——保护它们认为属于“自己”的细胞，吞噬其他细胞。
这个解释一经提出就遭到与梅契尼科夫同时代的多数人摈弃。哲学家阿尔弗雷德·陶伯写道：“噬菌细胞（巨噬细胞）自己主宰命运并协调有机体的自我，我们认为这个概念过于富于活力。”(3)意思是近于玄妙。微观细胞怎么能做决定？一则它过于微小，当然完全缺乏类似于神经系统的结构。再则至少与单个分子相比，它过于庞大，20世纪的分子生物学家日益喜欢把分子视为体内所发生一切的仲裁者。细胞算老几，它无非是蛋白质、脂类、核酸类和封闭在以脂肪为主的细胞膜内的其他化学物质的集合。2016年，我电话采访阿尔伯托·曼托瓦尼（Alberto Mantovani），他最早参与研究过巨噬细胞对肿瘤发展的作用。我问他怎么看待学界对“细胞制定决策”日益高涨的兴趣，他让我把这半句话复述一遍，然后哈哈大笑。
但事实如此：在梅契尼科夫的观点由于犯了“生机论”的科学罪过遭到摈弃后过了一个多世纪，这个禁用短语渐渐受到了尊重。我说“一个多世纪”，是因为我没能找到它首次出现在科学文献中的时间。到2005年，“细胞制定决策”这个术语——不加引号——出现在多篇文章的标题中；五年后它成了国际会议的题目。我不知道曼托瓦尼怎么会没听说过这个概念，我也太过礼貌，没有问个究竟。但是我要承认，连我也觉得这个观点依旧带有一丝异想天开的味道。
细胞制定决策的官方解释是，“在不存在相关的基因或环境差别的情况下，细胞肩负起各不相同、具有重要功能的可遗传命运的过程”。(4)一种翻译是“我们不理解也无法预测的过程”。对于可移动的细胞如巨噬细胞和阿米巴，最常见的决策是接下来去哪里，对此我们人类只能大致做个归纳——比如它们会去寻找可食用或具有吸引力的物质。但这只是个宽泛笼统的观察。活体显微术等新技术让追踪细胞个体在活体组织中的行为成为可能，由此获取的图像揭示了细胞千差万别的丰富个性。你若想计算细胞样本群总体的移动平均值，那么，事实是多数细胞自行其是，走在远离平均值的路上。(5)肿瘤内的癌细胞表现出“极端的多样性”。(6)NK，即“自然杀伤”细胞，像巨噬细胞一样攻击微生物等目标，却并不总是奋勇厮杀。2013年一篇文章报告称，约半数NK细胞在厮杀中作壁上观，剩下少数细胞成为人类观察者所谓的“连环杀手”。(7)另一种免疫细胞，受到HIV病毒(*)攻击的T细胞即T淋巴细胞，尤其让观察者沮丧，因为它们到处移动：
周而复始地接连猛冲，一再团成球又伸展开。这个周期似乎受内在节奏驱动，每次持续约2分钟……T细胞每次“猛冲”都朝着相当一致的方向前进，甚至几个周期朝着一致的方向前进。但每次暂停后，细胞极有可能会去往另一个方向。(8)
某个事物不完全可预测，并不意味着它无法解释。科学家提出了“随机噪声”作为细胞运动的一种解释，意思是细胞受到其他细胞（或细胞外液中的微粒）的随机推搡。在一切液体或气体中，分子的运动速度都由温度决定。有时它们相互碰撞，向新的方向反弹，可以造成自主运动的印象。另一种解释是，有些微粒或分子与细胞的碰撞不完全是“随机”的，因为它们含有编码成化学信号的信息。举例说明，巨噬细胞和其他免疫细胞用名为细胞因子的小蛋白质召唤同类前往炎症部位帮忙。所以，笃定的决定论者也许会说，细胞不是“决定”做什么事，而是听从吩咐做什么事。
但是，受到随机推搡，也许同时还收到明白易懂的信号，这种体验对我们这种号称唯一拥有“自由意志”的生物也很常见。走在人行道上，我也许貌似随机地与其他路人碰撞，导致我走向靠近或远离马路牙子的地方。同时，我也许收到手机短信广告，劝我赶快或不要忘了选购一些水果蔬菜。我必须在头脑中处理这些数据输入——拥挤的人行道、购物清单，然后才能决定走路的最佳方向和速度。也许还有额外的因素让我改变走路方式。举例说明，我若想避开人群，也许会突然加快脚步，闪身转过街角。人在繁忙的马路上穿行与单个细胞的差别当然大得不可思议。细胞是细胞；人由数以万亿计的细胞组成——足足可以投入数万亿细胞从环境中收集和分析信息。但每时每刻，单个细胞和我们称之为人的细胞集合体都在做同一件事：处理输入的数据，做出决策。
我从自己浅尝辄止的观鸟体验中学到了非人类决策的重要一课。我在佛罗里达礁岛群（Florida Keys）的海湾一侧暂居期间，迷上了朱鹭的群体行为。日落时，它们飞向附近的红树林岛屿栖息过夜；有时日出前后，它们再次飞向觅食地。我猜测这两件事都是受阳光的角度和强度驱动，也许由鸟群的几只领头鸟或中央委员会决定。否则，鸟儿怎么知道该做什么呢？但进一步观察发现，这些鸟儿早晨起飞时，可能多达100只鸟统一行动，也可能杂乱无章，全无秩序，只是几只鸟或一小群鸟稍微错开时间先后起飞。我向一位动物行为学家——康奈尔的一个老朋友——请教，它们的行为受什么控制。他没有排除太阳的作用或朱鹭中间可能存在领头鸟，但是他指出，早晨存在大量推搡拥挤现象。换句话说，在我找寻的决定论的意义上，它们不受“控制”，没有开关按钮告诉鸟儿要待着不动或起飞觅食。我无意中发现了与墨菲定律相关的所谓的哈佛动物行为法则：“你尽可以设计出漂亮的实验，细心周到地控制变量，动物他妈的却要为所欲为。”(9)
我拥有细胞生物学博士学位，却从未设想过类似朱鹭这种名副其实的“愚蠢”（bird-brained）生物能够单独或者共同做出决定，恰如我从未设想过细胞个体的行动不完全由细胞的环境或基因决定。可是，比鸟脑小得多的生物实体却号称能够“做决策”。2007年，一个德国团队发现了果蝇的（他们称之为）“自由意志”，偏偏是果蝇。把果蝇捆起来，用胶水粘在一只纯白色的鼓的内侧，这只鼓全无感官提示，使之动弹不得。备受折磨的果蝇拼命扇动翅膀，在此期间人们记录它们的运动，并展开各种各样的数学分析。得出的结论是，果蝇的运动不符合数学定义的随机性，它们是自发运动，出自这些昆虫自身。(10)果蝇为什么会出现非随机但完全不可预测的运动模式？根据团队领袖比约恩·布伦布斯（Bjorn Brembs）的说法，不可预测性能够赋予生存优势：生物类型设计得越“确切”——比如受惊时总是向右移动——就越容易受到食肉动物攻击。
布伦布斯称，一名神经学家同行提出的批评意见是，果蝇“太小”，做不了决策，更别提“自由意志”这么高贵的事情。但果蝇绝非表现出自主行为的最微小的生命碎片或近似生命的物质。生物学家所共知的例子或许是λ噬菌体，一种捕食我们肠道内的老住户大肠杆菌的病毒。一个病毒是一串或两个核酸，通常为DNA，包裹蛋白质外衣，只能用电子显微镜才能看见，但是噬菌体在发展过程中要做出一个关键选择：其中一个噬菌体突入大肠杆菌细胞时，要么以休眠状态留在那里，在细胞分裂时被动地复制核酸，要么立即溶解细胞——把它劈开，释放成群的后代侵入其他大肠杆菌。大量写满微分方程的论文努力预测噬菌体与大肠杆菌相遇后会往哪边去，结论是，结果似乎取决于单个噬菌体的决策。(11)
我们拾级而下——从细胞到分子，从分子再到原子和亚原子粒子——自发程度只会增加，直到我们抵达在量子层面举行的狂野舞会。量子物理学表明，亚原子粒子的行为天生不可预测。举例说明，让电子束穿过两条狭缝，每个电子都要“选择”进入哪个狭缝。就原子或亚原子粒子而言，不可能同时知道它在哪里和它运行速度多快。如知名物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）所言，“原子跳来跳去，存在一定的自由，它们似乎在没有外界输入的情况下完全自行选择，所以在一定意义上，原子拥有自由意志。”(12)
这些说法伴随着隐含的免责声明：没有人暗示细胞、病毒或亚原子粒子拥有意识、欲望或个性。它们拥有的是作用力，即发起行动的能力。如果连这种说法也显得很冒失，那是因为习惯上我们不认为作用力是除人类、上帝或某些大型“魅力”动物如大象或鲸鱼以外任何事物的属性。我效仿杰西卡·里斯金（Jessica Riskin）在宽宏大量的哲学意义上使用“魅力”这个词，她在杰作《不眠之钟》（The Restless Clock）中用这个词来形容“某种酷似意识，但更为基础、初步的事物，一种原始、必要的品质。事物不可能在没有作用力的条件下具有意识，却可以在无意识的条件下具有作用力”。(13)她接着写道，作用力只是“在世界上行动，以既非注定又非随机的方式做事的内在能力”。(14)我们在口语中经常把作用力赋予我们明知道不具有意识甚至无生命的事物，比如“这辆车就是不肯动”，完全清楚车不会“肯”做任何事情。里斯金的观点是，科学的使命——17世纪中叶出现的决定论科学一直在从自然界去除最后残余的作用力。我们获知，闪电是放电现象，不是天神表示愤怒。阿米巴到处移动，不是因为它“想”动，而是因为它受到环境中化学成分的驱动。跟一个受过科学训练的人说某种事物不可预测，她会尽力找到方法预测和控制它。但作用力不是集中于人类、神或可爱的动物。它散布在宇宙中，直至我们可能想象的最微小的事物。
科学对里斯金的论点给出了答案。根据认知科学的最新研究结果，人类生来具有看见作用力的倾向，无论这种作用力是神还是精灵，因为这么做曾经具有生存优势。高高的草丛中每次有动静，都意味着一头豹子——某种可能造成危害的生命——正在逼近，准备发起攻击，史前人类或原始人这样想象是明智的做法。如果你认定草丛中藏着一头豹子，就可以逃之夭夭，即使判断错误也没有损失，也许只是虚惊一场而已。但如果你认定只是一阵风吹过，结果却是一头豹子，你就成了豹子的午餐。所以，我们的大脑经过进化以后，偏向于选择较为可怕的可能性，望风而逃。我们成了认知科学家所谓的“极度活跃的作用力检测装置”：我们看到云团中现出脸庞，听到雷声发出谴责，感到身边存在灵性事物，其实什么也没有。这成了反对宗教的科学争论的关键部分，有一本探讨这个主题的书颇为知名，书名叫《为何有人信上帝》（Why Would Anyone Believe in God?）。
如果说从想象中的豹子跳到一神论的神祇似乎显得相当突兀，或许是因为认知科学家的思维跳跃得太快了。问题不在于其实没有那么多豹子，而是在原始人和早期人类栖居的世界，常有豹子出没。我们的许多祖先极有可能完全清楚自己犯了过于谨慎的错，却照犯不误，这个选择我们可以理解。今天，我们比较难以理解的是，在我们继续进化的星球上，密布着其他“主体”——形形色色的兽都能挥舞爪子，扬起鱼鳍，在分秒之间肆意摧毁我们。当我们忆起在人类能够自己狩猎之前，似乎全靠非人类的食肉动物留下的骨肉残渣为生，那么，从受到怀疑的食肉动物跳到早期人类所相信的道德上模棱两可的“精灵”，这个假设的转变就更容易理解了。就是说，食肉动物也是衣食父母，多少有点像日后出现的神。
换句话说，科学论点是，把作用力归于自然界是个错误，尽管在进化意义上是个有用的错误。但是我认为恰恰相反，自然归根结底是被动的惰性机制，这种观点才是个错误，也许是人类犯下的最大错误。卡罗琳·麦茜特（Carolyn Merchant）所谓的“自然之死”把自然界从友善（往往也很可怕）之地变成了要加以利用的资源。(15)20世纪的生物学家打定主意要把生物学降格为化学，倾向于干脆跳过细胞水平的生命；分子远比活细胞容易对付和可预测。但如此一来，生物学就产生了一些悖论和谜题，比如免疫细胞支持癌症或激起自身免疫疾病的问题。透过还原论科学的镜头，连生命本身也成了一道谜题，只有把它视为一连串复杂得不可思议的分子事件才能解开。今天我们倾向于把“谜题”身份赋予该像生命一样亲切熟悉的事物，也就是意识。
这里若是可以得到一条教训，必然跟谦卑有关。我们虽然自诩聪明而“复杂”，却不是自身命运或其他事物的唯一设计者。你可以勤于锻炼，吃医学上时髦的食物，却照样因为惹了蜜蜂受到叮咬死去。你可以是身材颀长、气色红润的健康典范，你体内的巨噬细胞照样可以决定伙同新发肿瘤奔赴它的命运。梅契尼科夫和后世生物学家都懂得这一点。他摈弃了传统而绵延不绝的和谐完整的主题，认为生物学以体内冲突为基础，由身体自己的细胞发起，它们争夺空间、食物和氧气。我们可以对这些冲突的结果施加影响——通过个人习惯，最终也许通过劝导免疫细胞恪尽职守的医疗技术——却无法控制它。我们肯定不能未雨绸缪阻止不可避免的结果，也就是死亡。
(*) 人类免疫缺陷病毒。