“生物即信息”

然而，如果说生物与信息的结合所带来的改变完全是由于高技术的发展所引起的话，那么我们就又错了。我们还要问一问基因密码这个概念是如何决定人们对“生命本身”的态度，决定了随之而来的科学、社会、技术、文化影响，这一点同样重要。从这个意义上来讲，的确有一部基因密码史。这部历史丰富多彩、起伏多变、概念变幻莫测。正如许多其他作家一样，我也撰文写过这个话题。写过这个话题的作家有理查德·多伊尔（Richard Doyle）、伊夫林·福克斯·凯勒（Evelyn Fox Keller）、萨拉·富兰克林（Sarah Franklin）、唐娜·哈拉维（Donna Haraway）、理查德·莱汶汀（Richard Lewontin）、多萝西·内尔肯（Dorothy Nelkin）、汉斯约尔格·莱茵贝格尔（HansJörg Rheinberger），以及菲利普·瑟特尔（Phillip Thurtle）。〔1〕这些作者深挖了基因密码这一概念，仔细考察了这些概念如何影响着我们对生命与非生命的理解，对自然与技术的理解。

莉莉·凯（Lily Kay）的著作《谁写了生命之书？》（Who Wrote the Book of Life？2000）所做的历史阐述最为全面。作为一门学科，分子生物学出现于二战中及二战后。它是如何形成的，它在形成过程中经历了怎样的话语变化，凯对此进行了详细阐述。〔2〕凯将分子生物学视为一种还原主义过程的组成部分。在这一还原主义过程中，最重要的是要去寻找基础，去寻找能在分子层面定义“生命本身”的根本要素。跟福克斯·凯勒及莱茵贝格尔的历史性著作一样，凯的研究指出，对作为一个显赫研究领域的分子生物学的发展而言，控制论、信息论等技术领域的影响起到了核心作用。她还特别列出了三个概念阶段，这是20世纪中期分子生物学及生物化学领域的主要特点。第一阶段，在分子层面上，蛋白质被视为主宰生命的钥匙，“特异性”（两个分子如同锁与钥匙一样精准合适）是指导性原则。第二阶段是核酸阶段，尤其是DNA（脱氧核糖核酸），人们认为它包含了“生命的密码”，在这个阶段，“信息”概念是核心。第三阶段是二者重合的阶段，人们努力想要破解基因密码，这导致人们去思考基因密码的句法和语法，在这个阶段，“语言”及语义最受关注。

从欧文·薛定谔（Erwin Schrödinger）于20世纪40年代所做的具有里程碑意义的讲座《生命是什么？》（What Is Life？）（詹姆斯·沃森［James Watson］、弗朗西斯·克里克［Francis Crick］、莫里斯·威尔金斯［Maurice Wilkins］及罗莎琳德·富兰克林［Rosalind Franklin］在20世纪50年代阐述了DNA结构），到20世纪60年代马歇尔·尼伦伯格（Marshall Nirenberg）及海因里希·马特伊（Heinrich Matthai）对基因密码的“攻克”，凯所讲到的历史大致覆盖了这一阶段。她的观点是：DNA作为一种基因密码这一概念的发展并不是线性的、前进的，相反，它的发展包含了许多不连续、断裂、停滞，过去如此，现在仍是如此。福克斯·凯勒及莱汶汀也赞同这一观点。虽然薛定谔的讲座的确成了“遗传的代码脚本”，在组织中成了“法典和执行力”，但他的猜想是建立在物理学模式之上，而非生物学模式之上的。同样，虽然沃森及克里克在其关于DNA结构的论文中指出，“精确的碱基序列就是携带了基因信息的密码”，但是这并不意味着人们对DNA的密码方式达成了任何共识。〔3〕说DNA是一种基因密码，这才仅仅是个开端。准确说出DNA如何编码，它的编码以何种方式表现出来，这才是最主要的工作。

这就是弗朗西斯·克里克在20世纪50年代及20世纪60年代时所说的“密码问题”的基础：简简单单的四个碱基对（腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤，一般缩写为A，T，C，G）是怎样组成了一个完整的信息管理系统，并对细胞活动发出指令的呢？凯的著作指出了DNA代码理论的各种方法——其中有些已被人遗忘，却颇具创意。在许多方法中，有一点是核心，那就是控制论、信息论、早期计算机科学等技术领域的影响。这些领域对分子生物学中DNA作为一种遗传密码的形成具有决定性影响。诺伯特·维纳在《控制论：或关于在动物和机器中控制和通信的科学》（Cybernetics，or Control and Communication in the Animal and the Machine）一书中对控制系统的描述是：通过对信息流进行不间断的监控，控制系统得到维持。因此，这种系统能根据任何来自内部或外部的干扰来进行自我调节。例如，生物学家弗朗索瓦·雅各布（François Jacob）及雅克·莫诺（Jacques Monod）就以维纳的信息及反馈闭环为基础，建立了分子中的“遗传监控机制”。他们的发表包括一些控制图片，展示某些蛋白质（“抑制剂”“启动子”“增强子”）是如何对DNA产生作用的，从而形成一种开关机制，在蛋白质的生成过程中起到打开与关闭的作用。雅各布及莫诺将DNA视为一种“控制酶”，处于核心位置的“信息基因”能对“控制酶”进行监控。(https://www.daowen.com)

克劳德·香农在信息论及通信方面的工作也很重要。他（以及他的合作者瓦伦·韦弗）对信息的量这一方面进行了强调，同时还强调了区别信息噪声，他们的工作帮助欧文·查加夫（Erwin Chargaff）、乔治·加莫夫（George Gamow）、莱斯莉·奥格尔（Leslie Orgel）、亨利·跨斯特勒（Henry Quastler），及亚历山大·里奇（Alexander Rich）等生物学家及生物化学家形成了基因密码理论。约翰·冯·诺伊曼研究了计算机的功能组织——后来被人们称为“冯·诺伊曼结构”——也有影响，分子生物学家从中受到启发，DNA不仅是一种密码，而且是一种能做事情的密码，一种能计算的密码。它不仅仅是信息，而且还是计算系统的组成部分，具有输入、输出、存储、处理能力。在分子生物学作为一门学科的形成阶段，衍生于控制论、信息论、计算机科学，及相关技术领域的概念帮助形成了DNA是遗传密码这个概念。20世纪60年代末期形成的画面丰富多彩，各种比喻相互交织，帮助人们从分子层面去理解生物生命的本质：DNA是一个运用信息反馈的自我监控的系统；DNA是一个通信系统，以RNA（核糖核酸）或蛋白质的形式发出消息；DNA是计算机的核心部件，具有配套的存储设备（染色体）和处理算法设备（基因）。

虽然这些模式看起来很有技术性，但看到下面这一点也很重要：至关重要的不仅仅是科学范式的改变，基因密码中还有一个哲学，乃至是神学的维度。许多由分子生物学家写的大众读物证明了这一点。凯讲述的历史阶段包括了这些作品，如《生命本身：生命的起源及本质》（Life Itself：Its Origin and Nature，克里克）、《生命的语言》（The Language of Life，乔治及缪丽尔·比德尔），等等。许多书解决的都是同一个问题，那个由薛定谔于20世纪40年代提出的问题：“生命是什么？”答案常常是“生命就是信息”。然而，这些书所用的方法却大相径庭。莫诺的《偶然性与必然性》（Chance and Necessity）技术性高，包括了数不清的图标，强调了基因代码的数学特点。而雅各布的书《生命的逻辑》（The Logic of Life）则哲学色彩浓厚，以亚里士多德开头，以DNA结尾。

因此，生命这一概念本身——它未经调节，是生物生命的基本核心——既是生命科学中的一个技术问题，也是一个哲学问题。然而，“生命本身”总是在不断变化，历史学家、科学哲学家乔治·康吉扬在他许多生物学、医学、生命科学著作中已经指出了这一点。康吉扬指出，关于生命本身这一问题，西方思想中主要出现了四种主要方法：运动，以亚里士多德关于自然的著作为代表；机械论，笛卡尔的哲学概括了这一点；组织学，由林奈（Linnaeus）分类学、居维叶及若弗鲁瓦（Geoffroy）的比较解剖学、分子结构显微研究发展而来；最后是信息，它发端于19世纪的热力学研究，在现代20世纪遗传学研究中发展壮大。对康吉扬而言，生命科学总是围着一个悖论打转：一方面，人们假定有一种所谓“生命”的东西，人们可以用科学的方法去研究它、分析它、量化它。另一方面，“生命本身”中总有某种东西，不可触摸、不可简化，具有质的特点。康吉扬认为现代遗传学就是这种情况，其研究主题曾经被简化为信息，同时，通过尚不为人所知的过程，能够运用信息来生成复杂的生命：“消息、信息、程序、代码、指令、解码，这些都是生命科学中的新概念。”〔4〕