生物学家也许有理由嫉妒物理学家：他们能够享受到更慷慨的研究资助，可获得更多的商业利益以及更多的民众支持度。但在去年十二月，经过一个星期的期待和揣测，位于瑞士日内瓦附近欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC）控制中心的科学家宣布发现“上帝粒子”希格斯玻色子可能存在的那一刻，这点小小的嫉妒之意也完全烟消云散了。

 

　　物理学家捕捉到了希格斯玻色子存在的最有力线索，后者被一些人称为“上帝粒子”，是解释亚原子粒子行为标准模式的最后一块拼板。这一发现如果得以证实，将意味着多年来的苦苦寻找以及投入的数十亿美元的代价，终于获得了登峰造极的成就，并将对未来物理学领域的研究产生深远影响。在观看大型强子对撞机的直播演示之前，凌晨4点起床的哈佛大学理论物理学家丽莎·兰德尔（Lisa Randall）对媒体说：“希格斯玻色子存在迹象的发现将会产生什么样的重大影响，众说纷纭，但寻找希格斯玻色子一直是个令人兴奋的话题。”

 

　　物理学领域内的这一轰动性事件，由此及彼地令我们想到：在生物学领域内，什么样的发现能够激起人们同样的兴奋之情呢？面对这一问题，不同领域的专家指出，生物学是一个拥有国际合作基础且远大目标的研究领域，该领域取得的一些研究成果人们并不陌生，比如在世纪之交进行的人类基因组测序计划，等等。但与寻找希格斯玻色子得出的“是”或“不是”的答案相比，大多数生物学研究在数学上缺乏精准度。马萨诸塞州的神经学家史蒂芬·海曼（Steven Hyman）说：“（生物学）最主要的是比较杂乱，没有突破性进展标志的轰动性时刻。”

 

　　然而，《自然》杂志指出，生物学领域并不缺少能够引起轰动的根本性研究课题，这些课题包括对生命从何开始，以及为什么生命会有终结之日等。

 

　　如果在另一颗行星上发现存在与“生物学标准模型”根本不同的生命形式，或许是基于完全不同的另一种生物化学机制。

 

　　1964年，古生物学家乔治·G·辛普森（George G. Simpson）驳斥了外太空生物学理论，即寻找地外生命的理论。他认为“这一‘学科’的研究对象是否存在还有待于证明！”辛普森对地外生命理论的抨击，令这一新兴领域内的许多研究人员对宇宙生物学避之不及。

 

　　然而，新泽西州普林斯顿大学的行星科学家克里斯托弗·奇巴（Christopher Chyba）认为，这样的批评是不公平的。多年来，奇巴一直将在其他行星上寻找生命与物理学中寻找希格斯玻色子相类比，2005年他反驳了辛普森的抨击：“为什么我们突然对生物学领域的研究未取得进展如此苛责，而对物理学则不然呢？”

 

　　在美国宇航局（NASA）艾姆斯研究中心天体生物学家克里斯·麦凯（Chris McKay）的眼里，寻找地外生命形式是对“生物学标准模型”的一种测试方式。“即DNA、氨基酸、蛋白质和遗传代码的模型，”他说，“这是所有生物的共有特征，是我们所知道的生命形式的基础。”他补充道，如果在另一颗行星上发现存在与这个标准模式根本不同的生命形式，或许是基于完全不同的另一种生物化学机制，那就表明，产生生命系统的途径可能不止一种。

 

　　包括还有人认为，他们并不需要“二次创世纪”的证据，即从其他行星上存在生命的发现，来获得像发现希格斯玻色子存在迹象带来的激动。“如果我们找到了与我们有着同样生物学基础的生物，那将会是一个令人兴奋的消息，”美国斯克里普斯研究所的生化学家杰拉尔德·乔伊斯（Gerald Joyce）说道，“但接下来的问题是：它们最初来自哪里？”

 

　　而希格斯玻色子寻找者有一个明确的目标，他们知道要寻找什么。但寻找其他生命形式的天体生物学家面临的挑战是：什么样的线索才能揭示生命存在的迹象。奇巴说，一些化合物的信号往往与生命相关，如甲烷或液态水，可以帮助识别可能有生命存在的行星，但大气中的化学信号并不足以成为证明生命存在的令人信服的证据。

 

　　在太阳系内，麦凯认为最有可能存在生命的地方是土卫二、火星和木星的卫星（木卫二）。土卫二是一颗围绕土星旋转的冰冷的卫星，据NASA的“卡西尼”号太空船探测，土卫二上可能有液态水存在，并有可能从其表面裂缝中喷涌出有机物质；火星，是指“古老的火星，而不是今天的火星”；木卫二，在其冰封的表面下可能有着令人向往的大片海洋。

 

　　尽管“火星科学实验室”预计于今年8月在这颗红色星球上降落，包括将通过一个简单的质谱仪和激光光谱仪用来检测火星上的甲烷，以揭示生命存在的初步迹象。但这次任务计划不包括获得生命存在的确切证据。

 

　　发现地外生命存在迹象的另一个途径是，寻找不能通过简单化学方式合成的复杂有机分子。“比如在地球上铲起一些物质，你会从中发现叶绿素和DNA，”麦凯说，“而大量巨大而复杂的分子，与你想象中的化学结构明显不同。”寻找复杂有机分子需要先进的设备，而这些设备必须完全清除掉来自地球的污染物质。目前，NASA的火星或木卫二探测计划中都不包括这类设备。“我感觉人们都在试图尽可能长时间地避免接触这一问题，”奇巴说，“资金确实非常紧张，但在某些问题上，我们必须得迎难而上。”

 

　　在其他行星岩石中寻找化石是另一种较为流行的主张。斯克里普斯研究所的行星地球化学家杰弗里·巴达（Jeffrey Bada）说：“这一方法实施起来比较容易。但问题是，如果你找不到这样的化石，难道就能肯定生命从来就没有存在过吗？”麦凯认为，在这一领域内，找到化石证据或生命存在的其他证据才能令人信服。“最终必须要找到生命的实体，”他说，“不一定非要活着的，但必须要有这样的实体。”

 

　　如果细胞能从体积庞大的核糖体和蛋白质的依赖中解放出来，它们就要小得多，也许可以藏身在只有几纳米的岩石孔隙中。

 

　　外星生命可能就潜伏在我们附近。如果在地球上发现地外生命的存在，应该是一个类似发现希格斯玻色子的时刻。有人甚至推测，地球上存在着一个“影子生物圈”，在这个生物圈里充满着之前未被发现的生命，但科学家根本不知道如何去寻找它们――在生物化学机制上存在与我们完全不同的生命形式，或者构成生命的不同形式的氨基酸，甚至完全不依赖DNA或蛋白质的新颖方式进行遗传信息的存储、复制和执行。

 

　　这种推测并非牵强，而是完全有这种可能。之前有一些研究人员曾发现影子生物圈的存在。美国佛罗里达州应用分子进化基金会的化学家史蒂文·本纳（Steven Benner）说，显微镜的发明为我们揭示了一个全新的世界，微生物领域内古生菌的发现，为生命研究打开了又一个窗口。“现在的问题是：它会再次出现吗？”关键在于要确定寻找什么，以及如何去发现它。通常，研究人员会通过DNA或RNA测序，来寻找新的生物体，不依靠DNA的生命体却无从发现。

 

　　据一些科学家推测，在沙漠岩石上发现的一种来历不明的奇怪的深色涂层（沙漠岩漆），可能就是影子生物圈中的成员之一。本纳建议在一些无法支持传统生命形式的隐蔽的角落缝隙处去寻找一些极端生命形式，例如，能够在极高温度、辐射水平或恶劣化学环境中生存的生命。

 

　　通过这一途径，劳伦斯伯克利国家实验室的费立萨·沃尔夫-西蒙（Felisa Wolfe-Simon）及其同事，在加州含砷量极高的莫诺湖中搜寻生命存在的踪迹。在2010年年底，他们报告称发现了一种在其DNA和蛋白质中可以砷代替磷的生命形式。显然，这是一种与传统意义上的生命截然不同的生命形式。

 

　　另一种搜寻途径是考虑生命构成分子的大小规模。如果细胞能从体积庞大的核糖体和蛋白质的依赖中解放出来，它们就要小得多，也许可以藏身在只有几纳米的岩石孔隙中。基于这样的理由，盐湖城犹他州大学分子遗传学家约翰·阿特金斯（John Atkins）与伦敦自然历史博物馆的理查德·赫林顿（Richard Herrington）正在进行着一个项目，他们计划对孔隙直径小于100纳米的不同年龄、不同起源的岩石中的内容物进行测序，希望能找到一种源自于RNA的不依靠蛋白质的生命形式。

 

　　对于生命起源，我们也许永远无法肯定，但至少可以对合理的假设进行检验测试。

 

　　即使其他生命形式还隐藏于科学家的视线之外，但如果能描述出地球生命起源的全景，也一定能在生物学领域内引起震动。乔伊斯认为，生物学研究也许能够达到这样的程度，从学会如何模拟生命起源，直至合成一个不断发展演化的生命系统。他指出，如果能做到这一步，即使不能与寻找希格斯玻色子意义相提并论，至少也能够回答一个至关重要的生物学问题：从“原始汤”中诞生生命的关键是什么？并对地球生命的起源有更深入的洞察。

 

　　马萨诸塞州波士顿大学合成生物学家詹姆斯·柯林斯（James Collins）说：“对于生命起源，我们也许永远无法肯定，但至少可以对合理的假设进行检验测试。”有好几个实验室已经取得了进展，其中包括乔伊斯和他的合作者对RNA世界的设想开始的开创性研究。RNA世界理论认为，RNA分子进行信息编码、促成化学反应、复制和进化的速度比它们退化的速度更快。

 

　　这一理论认为，由于RNA极为不稳定，伴随着时间的推移，RNA系统让位给了更为稳固的DNA――一个用于存储信息和蛋白质催化反应更为灵活的模式。“从RNA到DNA和蛋白质的过渡，为演变更复杂生命形式创造了机遇，”巴达说道。

 

　　2009年，据来自乔伊斯实验室的一份报告称，他们成功开发了一个可自我复制的RNA分子，并表现出达尔文进化的几乎所有本质特征，但需要依靠酶和人工辅助才能开始RNA序列最初的反应。乔伊斯说，目前为止，他的实验室还不具备RNA系统自发形成的条件。“我们还面临一些挑战，”他说，“但随着时间的推移，RNA系统的运行正越来越有效率。”

 

　　波士顿哈佛医学院的杰克·绍斯塔克（Jack Szostak）及其同事则采取了不同的研究途径，他们将RNA分子包裹在脂肪酸囊泡里，作为创建原始细胞的先期一步，囊泡自发地生长和分裂，但没有酶的帮助，遗传物质无法进行复制。

 

　　那么，在RNA之前是否还有某种先期物质？斯克里普斯研究所拉玛纳亚南·克里希纳穆尔蒂（Ramanarayanan Krishnamurthy）正在对一种能够在“原始汤”中形成的有机化合物进行实验，以寻找那些可以复制和进化的生命物质。“RNA不是最早的生命实体，”巴达说，“它太复杂了，RNA之前一定还有什么，这正是我们目前最感兴趣的。”

 

　　考虑到许多与衰老有关的疾病风险每七年就会增加一倍，如果能消除其中一个风险，其他风险也将减小一半。

 

　　1993年，英国爱丁堡大学的研究人员琳达·帕特里奇（Linda Partridge）和尼古拉斯·巴顿（Nicholas Barton）发布了一个老年医学领域内的“坏消息”。他们认为，生物网络复杂地影响着衰老过程，这意味着“改变几个基因或进行生理学途径的一些干预，就能阻止衰老过程发生是不太可能的。”

 

　　如今一切都变了。“20年前我可以接受这种说法，但现在看来，这种说法显然是错误的。” 密歇根大学研究衰老过程的研究人员理查德·米勒（Richard Miller）说道。

 

　　在帕特里奇和巴顿的“坏消息”发布8个月后，加州大学的辛西娅·凯尼恩（Cynthia Kenyon）及其同事报告说，一个单一基因突变就能让线虫的生命延长两倍。三年后，南伊利诺伊大学研究老化过程的安杰伊·巴尔克（Andrzej Bartke）的研究小组报道称，一个单一基因的突变，使得有荷尔蒙缺陷小鼠的生存机率提高了68％。

 

　　这两份报告给衰老研究带来了峰回路转的希望，表明大幅延缓人体衰老以及降低与衰老相关疾病的发病率是有可能的。如果我们能够找到延缓衰老的方法，解决一些与人类有关的基本问题，就将拥有类似发现希格斯玻色子的意义。例如，我们为什么会衰老？我们可以何种途径来控制和延缓衰老？以及关闭引起衰老的“基因开关”会引发什么样的后果等。

 

　　有迹象表明，这种干预是可能的。2010年，米勒和他的同事给小鼠喂食了一种叫做雷帕霉素的药物，结果发现，雄鼠平均寿命延长了10％，雌鼠平均寿命延长了18％；另外，减少热量摄入25％——40％，亦可延长老鼠和其他哺乳动物的寿命。但目前没有证据证明这些方法对人类也有效。但即使可以，也没有实际可行性，雷帕霉素会抑制免疫系统，而饮食限制几乎是无人可以忍受的。

 

　　该领域的一个主要挑战是要证明，人类寿命延长60年甚至更长是有可能的。伊利诺伊州大学芝加哥分校研究老化过程的杰伊·奥萨斯基（Jay Olshansky）说道，生物学领域的研究应设置一个具体的目标：或将延迟衰老和延迟与年龄有关疾病的发病时间推迟7年。“考虑到许多与衰老有关的疾病风险大约每7年就会增加一倍，”他说，“如果能消除其中一个风险，其他风险也将减少一半，这种影响将会是非常巨大的。”

 

　　米勒的另一个目标是，“如果我们能够将狗的平均寿命延长15％至20％，那么我们对如何延缓衰老就会有答案。”米勒指出，狗是一种介于老鼠和人类之间的理想媒介，它们被认为是较为长寿的物种，而且与人类生活在一起。

 

　　然而，帕特里奇和巴顿有关衰老现象复杂性的理论仍然是成立的。大多数研究人员承认，他们对调控衰老及其相关疾病的分子网络有了一些初步的了解。“我认为，衰老的原因不止一种，”加州巴克老龄问题研究所所长布赖恩·肯尼迪（Brian Kennedy）说，“但一定是通过多种途径同时进行多方面的调节。我认为，我们正在研究的许多基因和药物正在攻克这一奥秘。”

 

　　从这一点上来说，延长生命治疗方法的发现与确认希格斯玻色子相比，似乎是一个更为遥远的前景。今年二月研究人员宣布，伊利诺伊州巴达维亚的粒子对撞机的研究数据与LHC的结果是一致的，这令物理学家倍感兴奋，他们正在跨入一个重大发现的门槛。

 

　　然而老龄化问题的研究“几乎与发现希格斯粒子的情况正好相反”，生物学领域领军人物之一、英国纽卡斯尔大学的托马斯·柯克伍德（Thomas Kirkwood）说，“我们正在研究的一切告诉我们，要找到导致衰老的唯一原因，几乎是不可能的。”