马诺利斯·凯利斯:人类基因组与演化动力学
Manolis Kellis: Human Genome and Evolutionary Dynamics
从基因调控网络到疾病机理,讨论基因组数据如何揭示演化历程与个体健康的差异。
生命是数字的。人类是那台最早的数字计算机的后代。
MIT 计算生物学组负责人马诺利斯·凯利斯(Manolis Kellis)每学期第一课都这么跟学生说。这听着像修辞,实际上是基因组学最硬的一条事实:每一次复制,信息一个比特都不丢。遗传如果靠的是浓度、是涂抹、是某种流体的混合,那么几代之后它就会稀释、消散、归于虚无。古人正是在这里卡住了,他们看到的世界处处连续,于是以为遗传也是连续的。
孟德尔在修道院后院种豌豆,看到的是离散的颗粒。他的论文在书架上躺了五十年,那段时间达尔文正让自然选择名满天下。达尔文缺的那块拼图,恰好就是孟德尔手里那块:遗传的机制。
五个基因就足够骗过你的眼睛
孟德尔的麻烦在于,豌豆和人类身高对不上。眼睛的颜色是渐变的,肤色是渐变的,身高也是渐变的,这些连续谱看不出任何颗粒感。
这个矛盾要到二十世纪才被罗纳德·费舍尔(Ronald Fisher)解开。他的洞见是:哪怕只有五个孟德尔式的位点,加在一起就足以画出一条连续曲线。而人类身高不止五个基因,是一千个。
你早上起床时比晚上高,一天之内的身高变化,比任何一个基因变异贡献的还要大。(马诺利斯·凯利斯)
一千个基因,每一个贡献不到一毫米。离散的底层完全可以在表层呈现出任意丰富的连续性。这两件事从来不矛盾,只是观察的尺度不同。
99.9% 和两百万,同一枚硬币的两面
地球上任意两个人,基因组相似度是 99.9%。同一对父母生的任意两个孩子,差异分布在数百万个位点上。
凯利斯把这两个数字放在一起讲,是因为它们教给人两件同时成立的事。你和街上的任何陌生人几乎完全相同,你和你的亲兄弟几乎完全不同。人类基因组里没有任何一段编码写着种族或者敌我,那 0.1% 的差异里,大部分是随机漂变、地理隔离造成的频率变化、以及几万年来不同环境施加的选择压力。
你怎么能和一个跟你 99.9% 相同的人打仗?这在直觉上就是说不通的。(马诺利斯·凯利斯)
他说,如果更多人真正理解这件事,世界上的战争会少很多。这话听着像鸡汤,但数字摆在这里:人类基因组里没有足够的差异来支撑我们编造的那些区隔。
幼态延续:把大脑的施工期拖到二十年
凯利斯家窗外有一窝鸟,两个蛋。两周后,一只已经飞走了,另一只正准备飞走。它们已经能自己谋生了。
人类需要六年、十八年、二十四年。他看着自己的孩子,跟窗外的鸟对比,用的词是 neoteny(幼态延续):neo 是新生,teneo 是持有。把幼年的可塑性长期持有。
七周大的灵长类和七周大的人类放在一起,我们输得很惨。十八岁的时候,所有赌注都作废了。(马诺利斯·凯利斯)
人类大脑的布线被刻意推迟了。推迟得越久,父母、族群、老师就有越多时间把知识灌进那团还没定型的神经连接。鸟的行为大量是硬编码的,波士顿的鸟和加州的鸟是同一只鸟。人类不同。把一个今天的人放到古埃及,或者把一个古埃及人放到今天,他会长成一个完全正常的人。
这就是凯利斯说的两种遗传:垂直的,来自父母,写在 DNA 里;水平的,来自文化和观念,写在人与人之间。
知识的民主化,和它的副作用
水平遗传在过去是叔伯、邻居、学校的课本。现在是一条维基百科条目、一篇预印本、一个播客、一场直播。凯利斯说,任何一门高深教科书里的东西,几天之内就能学到。你不需要划船去亚历山大图书馆读三本书,再划几天船去雅典。
互联网的麻烦出在另一处:"我的无知和你的专业一样重要"这种态度。你花了十年研究大脑回路,凭什么让我信你?我自己编一套理论,效果一样。
他的解法是往基础教育里装认识论。授人以鱼和授人以渔的老话,在这里的意思是:与其只给孩子完成某个任务所需的知识,不如告诉他怎么搜索、怎么判断真假、怎么查来源、怎么形成自己的初步判断。知识的地基要有,但地基上要长出来的东西,是获取知识的方法。
新冠:一场公开的、允许犯错的科学
2020 年上半年,凯利斯看到的景象里,科研的崩塌并不存在。
12 月 29 日拿到第一份样本,1 月初基因组测序完成,序列公开一周之后,Moderna 的疫苗设计已经定稿,进入生产流程。
从完全不知道是什么在杀人,到"这是 SARS-CoV-2,这是它的基因、序列、多态性",只用了几个星期。(马诺利斯·凯利斯)
这中间有大量错误。有些出于政治,有些出于无心,有些是"别戴口罩,我们怕医护不够用"式的善意误导。凯利斯对最后这条的评价很直接:非常愚蠢,是很大的错误。也有假论文混上了首页,24 小时之内被拆穿、被撤下。
他真正在意的,是科学的自我定义:所有知识都是当前最好的假设,所有模型都是当前最拟合数据的模型。它衡量成功的标准,是"我扛住了多久没被证伪","我一开始就对"并不在评判项里。没人能靠部分信息一次就对。走向完美的弧线,比第一步迈了多远重要得多。
至于"想了解新冠该从哪里开始",他的回答非常朴素:先打开一本教科书,读病毒学里讲冠状病毒的那一章,再读一点流行病学,搞清楚第一波第二波为什么会存在,搞清楚 R0 和 Rt,搞清楚它怎么从人传到人、怎么进入细胞、哪些细胞表达 ACE2 受体、免疫系统怎么反应、细胞因子风暴是怎么回事、为什么肥胖和老年是风险因素、为什么小孩感染了却常常自己都不知道。然后他很不好意思地补了一句:维基百科相当不错。
被批评最多的来源,往往是最好的来源
维基百科常被嘲笑不可靠。凯利斯说,这个逻辑是反的。
有人问,Nature 上那么多论文后来被推翻,为什么还要发在 Nature?答案是被推翻得多,是因为被审视得多。审视率远高于其他期刊,恰恰说明它整体更好。判断维基百科,不能看初始内容,要看修订次数。
它很浅,只擦到表面。但在大多数科学话题上,它相当权威,因为它是所有人最喜欢去挑错的地方。(马诺利斯·凯利斯)
他顺手给了一句批评者的自我修养:如果你觉得你所在领域的维基条目太浅,那是因为你和你同行没去写。有些领域的专家拥抱了它,有些领域把它当垃圾。差别往往在于最初有没有几个先驱愿意进去说一句"够了,我们来修"。
人类成了地球上最好的模式生物
过去几十年,生物学的顺序是:病毒、细菌、酵母、果蝇、线虫、小鼠,人类排在最后。想做实验?去果蝇里做,去小鼠里做。
这个顺序被彻底颠倒了。凯利斯说这话时带着一种近乎不好意思的语气:现在人类是这个星球上研究得最透彻的物种。
原因是自然变异。七十亿人,几乎每一个核苷酸位置上都有突变体。你想知道某个碱基是干什么的,不需要构建敲除小鼠,只需要去数据库里搜一个活生生的人,那个人身上那个位置天然就坏了,你去测他的表型。这在他看来是"美丽的脏数据",对模式生物来说则是尴尬。
人类遗传学已经找出了成千上万个与认知、心理、情绪相关的基因。那些我们过去以为纯粹是后天学来的东西,很多都有遗传基础。
自由意志:把桶一路踢下去
Lex Fridman 追问:那我们还有多少自由?
凯利斯没有正面回答,他先描述了自由意志该长什么样:我想吃那个苹果,但我选择不吃,以此证明我的自主。可也许正是某种化学受体让我产生了"通过拒绝苹果来证明个体性"的冲动。那好,我改吃巧克力,继续证明我的个体性。而这也是另一批受体在起作用。
这就是为什么这个问题很难回答。你把桶一路踢下去,每一层选择背后都可能站着另一些你没有意识到的机制。(马诺利斯·凯利斯)
他借了天气预报的类比。未来十天能测得很准,再往后就不行。这到底是因为天气系统真的自由,还是因为它完全确定,只是木星引力、太阳辐射、中国今天多排的一点碳这些微小变量没法全部建模?也许要模拟一个人,你得先建一个宇宙。
至于模拟假说,他的态度毫不含糊:完全的胡说八道,没有任何实证依据。奥卡姆剃刀一比就知道,哪个假设更省。他说这话时还朝"机器们"喊了一句:如果真是这样,你们现在就来终结我吧。
基因组里没有 goto
这是整场对话里最漂亮的技术类比。
把基因想成函数。在老式编程语言里,你要调用一个函数,就去内存里某个地址,从那里开始执行。现代语言把它封装成对象和方法,底层仍有汇编指令说:跳到那条指令,执行它。
基因组没有这条跳转指令。你不会从某个基因的第十三万一千五百二十七个碱基开始转录。
基因组用的是基于内容的索引。每个需要被打开的基因前面,都有一小段标记。(马诺利斯·凯利斯)
你喝了一杯咖啡,细胞里出现咖啡因,代谢咖啡因的细胞看见这个信号,就去打开所有带有"咖啡标记"的基因。这些标记叫调控基序(regulatory motif),只有八个字符长,像 GCAAAC 这样的短序列。它们以组合的方式工作,每一种对某个蛋白有特定的招募亲和力。组合起来,靠基因起始位置的启动子(promoter)和绕着 DNA 打环的增强子(enhancer),把转录机器招过来,然后是核糖体、聚合酶,先转录,再出核,最后在细胞质里翻译。
第二个差别更关键:容错。
你硬盘里 20% 的比特被翻转,机器就废了。基因组里 20% 的字母被改,你可能根本注意不到。
生物系统的第一设计原则是鲁棒,其他一切都排在后面。(马诺利斯·凯利斯)
这套系统在工程学看来是一场灾难。工程教育教你模块化、分层设计、功能隔离、干净代码。生物学里这些统统不成立。基因同时被多组标签控制,于是它被迫承担多种功能,复杂度层层叠加,然后通过全基因组复制把这份复杂度卸掉一半。
神经网络为什么恰好在这个世界好用
深度学习来自大脑,基因组的架构并没有参与其中。那么问题来了:为什么神经网络表现这么好?
说它能拟合任意函数,答案是否定的。它能拟合的函数只是所有可能函数里极小的一部分。而那个极小的子集,恰好是人类所在的这个物理世界需要的子集。
大脑不是凭空出现的,它在一个有物理约束的世界里长出来。视觉皮层处理的是这个世界的电磁波谱段,听觉处理的是空气振动。我们为这个世界建立了直觉,所有动物的脑子都是为这个世界长的。而我们造出来的 AI,恰好在我们这个世界的图像上表现优异。你给它纯粹的随机噪声,它的表现就会掉下去。
它犯错的方式也像人。加了精心设计的像素扰动,斑马会变成狒狒;未经处理的自然图片,它会把松饼和狗搞混。人类也这么混。
我们理解人脑为了理解物理世界演化出的那些技巧越多,就越能把新的计算原语带进 AI 系统。(马诺利斯·凯利斯)
人类刚刚获得了第六种感官
LIGO 探测到引力波,这件事在新闻里滚了一年半。凯利斯看到的是另一层。
引力波从地球诞生起就在穿过它,几十亿年,从未停歇。生命演化出了感光细胞,演化出了听觉、触觉、嗅觉。没有任何一个物种演化出探测中微子的器官,也没有任何生物能感知引力波。
在生命史上,我们第一次能捕捉到物理世界里从未被感知过的信号。这跟此前我们对它完全失明一样令人震撼。(马诺利斯·凯利斯)
那么 3020 年的人类会发现什么新传感器?我们周围还有大量物理现象在穿透身体,我们对此完全无知。也许大脑里本来就有某种接收器,只是我们还不知道它的功能。他提到拥抱孩子时那种说不清的情绪传递,说这未必全是硬连线的情感,也许有我们尚未识别的信号在里面。这种猜想带着明显的浪漫倾向,他自己也承认大部分"预感"只是确认偏误:你想起某人,某人没出现,你就忘了;某人恰好打来,你记一辈子。
进化签名:只看变化的样子,就能认出它是什么
凯利斯的第一篇论文,是史上第一次对多个完整基因组做比较分析。他提出了一个概念:进化签名(evolutionary signatures)。
方法是这样:把不同物种的基因组对齐。人和小鼠、大鼠、狗都是哺乳动物,心脏、大脑、肺在做同样的事,所以那些哺乳动物共有的功能元件会被保守下来。人类基因组里只有 1% 编码蛋白,剩下 99% 是干什么的,在比较基因组学出现之前基本是黑箱。
对齐之后,编码区会呈现出一种由选择压力决定的特定图样。比如密码子的第三位,改掉它,编码的氨基酸还是同一个。任何不改变翻译结果的突变都被容忍,因为最终的功能评估没有变。
于是你有了一张映射:从所有能编码同一功能的 DNA 序列,到那个功能本身。进化有两个成分,一个是随机、盲目、愚蠢的突变,另一个是超级聪明、毫不留情的选择。进化签名看的是这个序列分布的形状。
光扫一段序列,不管它写的是什么,只看它变化的方式,你就能说:这东西的演化方式像蛋白,那东西的演化方式像一个调控基序。(马诺利斯·凯利斯)
这套方法被他一路用下去:酵母、果蝇、17 种真菌、12 种果蝇属物种、29 种哺乳动物、200 种哺乳动物。
新冠病毒里藏着一个我们没找到的基因
2020 年春天,他把同一套方法用在了 SARS-CoV-2 上,和 44 株同属冠状病毒做比对。
结果之一是:基因组最末端那个小小的开放阅读框,很多情况下根本算不上蛋白编码基因,它不翻译成氨基酸,只是一个 RNA 结构。想搞清楚病毒生物学、想开发药物,第一步得先知道零件清单到底有几项。
结果之二是:某个基因内部还嵌套着另一个基因。DNA 可以从三个不同的读框翻译,从第一个位置开始是一种蛋白,从第二个位置开始是另一种。有一条基因藏在另一条里面,编码一个我们此前不知道的蛋白。
我们连 SARS-CoV-2 的积木块都还没数清。(马诺利斯·凯利斯)
进化签名还能告诉他每个零件的油门踩多深。聚合酶基因、核衣壳蛋白基因,演化得极慢。刺突蛋白的 S1 亚基,负责识别并结合 ACE2 受体,让病毒贴住你的细胞,演化得快到离谱。S2 亚基是那个把膜拉合、把病毒 RNA 送进细胞内的卡榫。
为什么 S1 这么快?凡是接触环境的蛋白,演化都快,因为环境一直在变。病毒要跨物种,从一种蝙蝠到另一种蝙蝠,就得换一把钥匙去开新宿主的锁。全世界几千种蝙蝠,就是几千把不同的锁。
一场教科书级别的细胞劫持
凯利斯描述病毒复制流程时,语速明显快了起来。
人类细胞有一条铁律:一条 mRNA 翻译一个蛋白。我们的细胞里有几万条 mRNA 同时工作,每条只出一个产品。
这个病毒扔进来一条 RNA,开头是一个巨大的开放阅读框,这条 RNA 的三分之二翻译成一个巨型蛋白。人类细胞看到起始密码子就开始翻译,它不认识入侵者。
然后这个巨型蛋白在生长过程中被切成大约 16 个非结构蛋白。其中几个一联手,把宿主的核糖体关掉,让细胞停止翻译自己的人类 mRNA。病毒还给自己的 RNA 打上特定标记,于是保留下来的核糖体只翻译病毒的东西。
在非结构蛋白 11 和 12 之间,核糖体发生一次移码,跳过读框,于是大约一半的产物止于 11,另一半继续翻译到 16。再往后,每个基因交界处有一个小小的序列信号,聚合酶滑到这里就跳回 RNA 开头,生成一条条不完整的负链,再由此做出各自的亚基因组正链 RNA。这些正链看起来和人类 mRNA 没有区别,核糖体照单全收,生产刺突蛋白、包膜蛋白、膜蛋白、核衣壳蛋白。
新病毒颗粒被组装、分泌出细胞,去找下一个受害者,整个过程重演一遍。
它不聪明,但设计极其漂亮。人类细胞不会这么干,只有病毒会。(马诺利斯·凯利斯)
聪明的从来不是病毒
Lex 问:你觉得病毒有智能吗?
凯利斯说:当然没有。
理由是那个双成分模型。一边是完全盲目的突变,一边是毫不留情的筛选。看起来聪明的,是筛选那一半,它的算力来自全球范围内同时进行的数万亿次并行感染。病毒自己什么也不知道,它只是在分裂、在扩散,死掉的宿主传不下去,所以它"倾向于"不杀死宿主。
病毒不在乎你死不死。它只是刚好在那些不马上杀死宿主的版本上活得更久。(马诺利斯·凯利斯)
反对意见来了:按这个逻辑,病毒比人类"聪明",因为它们的数量比我们多几个数量级,并行搜索的规模大得多。凯利斯的回答是,那要看你把智能定义在哪儿。他用了那句老话:stupid is as stupid does,聪明也是如此。至于是不是有意识,他直接否掉:它们只是分裂,只是一个碰巧在分裂和扩散的小实体。
为什么这次病毒不可能是人造的
2020 年春天阴谋论满天飞。凯利斯的反驳是技术性的,而且相当有力。
如果你想设计一个能杀死很多人的病毒,你会从 SARS 开始,或者从 SARS 的近亲开始。而 SARS-CoV-2 最近的亲属,属于另一个分支,那个分支里没有任何一个毒株感染过人类。没有哪个头脑清醒的人会从那里开始下手。
更关键的是 S1 蛋白的重组史。S1 有三个不同部分,每一部分都带着不同的演化树。有人说:你看,这一段来自穿山甲,那一段来自别的什么。凯利斯说,同样的重组在冠状病毒家族里已经发生了几百万年。正链病毒和负链病毒可以重组,两种不同的病毒感染同一个细胞,各自的基因组可以混合拼接,产生一个带着甲的 S1、乙的其余部分的新杂种。这件事自然界一直在做,实验室并不是它的来源。
他还补了一个更本质的点:病毒算不上活的。它不自复制,不自主。它进入活细胞,劫持它,为自己服务。所以"怎么杀死这个东西"的正确问法是"怎么阻止它复制"。它不是细菌,不会在水坑里独自活着;它不像 HIV 会长期潜伏整合进基因组;冠状病毒的 RNA 如果不表达就会降解,不会赖在那里不走。
瘟疫在基因组里凿下的洞
黑死病杀掉了欧洲 30% 的人口,在人类基因组的免疫库上凿了一个巨大的洞。疟疾重塑了非洲和欧洲的人口结构:携带镰刀型细胞突变的人更能活下来,因为疟原虫在那个细胞里复制得不好。镰刀型贫血的频率地图和疟疾的频率地图高度重合。
冰期食物稀缺,能存住每一卡路里的等位基因成了优势。凯利斯举了 FTO 那个位点:在非洲频率约 2%,到了欧洲升到 40% 以上。同一个基因,同一个功能,一百年前是最好的版本,现在是最差的版本。他从母亲和父亲那里各继承了一份,纯合,所以他说自己"没救了"。
演化没有方向,也没有品味。饥荒年代跑得慢的人活下来了,因为慢更好这个理由并不存在,活下来的那个恰好是慢的。后面所有的演化都以这批幸存者为起点。
然后是那个漂亮的转折:免疫基因被征用去做别的事。大脑里的小胶质细胞修剪不用的神经突触,这是"用进废退"的机制。脂肪组织里的 M1 和 M2 巨噬细胞决定你胖不胖,它们是常驻在组织里的免疫细胞。同一套基因,在完全不同的器官里干着完全不同的活。
而免疫系统的多样性,是人类这个物种抗风险能力的来源。B 细胞和 T 细胞的受体组合产生天文数字级的库容,血型、MHC,一层套一层。所以凯利斯说他不太担心自然界的瘟疫,也不担心人类这个物种会因此灭绝。
如果地球上一亿人全是核物理学家,我们会很麻烦。你需要艺术家、音乐家、数学家,也需要政治家,是的,连他们也需要。(马诺利斯·凯利斯)
多样性不只是免疫学意义上的,也是社会意义上的。这是他把基因组逻辑外推到文明层面的地方。
锻炼、饮食,和安慰剂
有一幅漫画:两个窗口,一个写着"药片",排长队;一个写着"饮食和运动",一个人也没有。
凯利斯的意思是,我们都在找一颗子弹,但那个没人排队的窗口,对所有疾病的改善效果都最好。阿尔茨海默、癌症、新冠,全都一样。
他正在做的研究,是把饮食干预和运动干预放在人和小鼠身上做对照,对多种组织做单细胞测序,看基质细胞和免疫细胞各自怎么反应,看肌肉通过血液、淋巴系统向其他细胞发出的信号。运动的分子效应,现在才开始被系统性地理解。
关于脂肪,他有话要说。脂肪细胞是被误解最深的器官。它把血液里多余的脂质和热量收进去存起来,没有它,这些东西在血液里游荡,你早就死了。脂肪细胞分化头三天的那个代谢开关,决定它变成燃脂型还是储脂型,燃脂型的脂肪细胞更接近肌肉。
关于个性化营养,他的答案有点出人意料:最个性化的营养建议,多半来自你的肠道菌群,基因组在这里的权重反而更小。你体内已知的非人类细胞数量比人类细胞还多,你就是一个装了几个人类细胞的大细菌袋。这些细菌跟你的基因组互动,跟你的饮食互动,跟你的环境互动,是一份额外的变异来源。这块科学还没成熟,效应量都不大。
然后是安慰剂。糖丸加一句"这是神药,能治你的癌",治愈率显著上升。凯利斯说,这意味着如果你能骗过大脑让它相信自己在被治愈,大脑会自己想出办法去治愈身体。科学目前完全没开发这块。压力那条路我们理解得比较清楚:压力升高心率,释放毒素,损害身体。所以"心在治愈身体"也许可以更简单地理解为"心没有在杀身体,或者杀得少一些"。
把全部基因复制一遍,然后扔掉九成
面包酵母,学名 Saccharomyces cerevisiae。希腊语里 saccharo 是糖,myces 是真菌,cerevisiae 是啤酒。所以它的名字是"啤酒的糖真菌"。
这个物种在约一亿年前经历过一次全基因组复制。八条染色体变成十六条。时间点恰好和果类植物的兴起重合。为什么相关?因为果实是动物传播的载体,动物吃掉果实,走远,排泄,把种子和一大堆营养一起撒出去。在此之前植物靠风传播。果实植物的出现,在环境里凭空造出了一片糖的汪洋。这个新生态位里糖足够多,一次全基因组复制这样的事件才有可能被容纳下来。
然后就是残酷的部分:90% 的重复基因在复制之后很快丢失了。选择压力要求基因组紧凑,你多出一份拷贝,只要一个随机突变打中它,选择就把它清掉。那份多出来的复杂度是负债,资产这个说法在这里不成立。
留在双拷贝状态的 10%,大多和环境适应、复制速度、翻译速度、糖代谢有关。这些基因承担了两种功能,叠在一起压力太大,复制一份,一份保留祖先功能,另一份自由地去特化。
因为你需要这些基因在另一个场景里工作,你只要再加几个标签,它就在那个场景里也打开了。(马诺利斯·凯利斯)
内容寻址带来的模块化就在这里。基因不靠地址被调用,靠标签组合被打开,所以复用和叠加可以随时发生。复杂度慢慢累积,然后一次复制把负载卸掉。新功能来自破坏它的那个东西本身。
把"破坏"写进工程原则
凯利斯把这个逻辑推到工程学。
如果由工程师来设计进化,细菌到现在还在完美地复制自己。因为不把细菌弄坏,进化就到不了新的最优点。工程学需要把鲁棒性放在完美前面。没有东西会完美。往火星发一个探测器,出了差错就崩了,那就该去建能容忍故障、甚至靠故障变强的系统。
他顺带提了那次著名的 D614G 突变。这个位置在刺突蛋白上,经过几百万年同源病毒的演化从未改变过,说明它对蛋白功能极为重要。而现在它在几乎所有爆发中都从 1% 频率涨到了 90%。
这个位置曾经非常适合蝙蝠传蝙蝠,现在不适合人传人了。所以它换掉了,换成一个让人传人容易几个数量级的新版本。(马诺利斯·凯利斯)
这给疫苗设计提供了直接线索:哪些区域最稳定、最不可能变,就该往那里打;哪些区域刚刚演化出新功能、克服了旧的局部最优,那里就是新能力的所在。
深度学习同理。它成功的设计范式,反向传播、长程连接、跨层跳跃,本质上都在把你推出局部最优。这场对话里的语言、头脑风暴、人与人之间的误解,做的是同一件事。
语言的模糊性是特性
凯利斯说,把两个大脑直接连起来,未必更好。
你现在把我的话压缩成一小段文字,中间隔着一个极窄的漏斗。你接收到那段文字,再把它展开成大量思绪。完美的信息传输意味着把整组神经元直接倒进对方脑子里,但那样你就失去了中间最值钱的东西:误解。
你对我说出的每一句话的理解偏差,可能比我的原意更好。语言的模糊性,也许正是创造力的秘密。(马诺利斯·凯利斯)
他跟学生开会时有个习惯:让我把你刚才说的换个方式重复一遍,然后开始发散。到第三遍时,那已经不是学生说的话了。学生听完我的版本,学到的东西跟原话完全不同。这就是基因组里那种混乱,被接纳,被当成特性。
他提到自己学语言的方式:每听到一个新词,一定去查词源,把每个词拆成原子再重建。这样你才会知道这个词形成时的语境、最初的用法,以及两个词根不同的近义词为什么带着完全不同的历史包袱。parallel 拆开是 para(并排)加 allelon(彼此),旁义是"并行"。任何词都能这样拆。
Lex 要去巴黎采访一对翻译陀思妥耶夫斯基和托尔斯泰的夫妇。凯利斯说,这件事的深度远超他在机器学习社区读到的那些自然语言处理论文。一句话,你可以花几个小时讨论怎么译才对:意思、时代、文化、幽默、当时处境里的苦难,全在那一句里。翻译不是找最好的词,有时候需要完全不同的句子结构,去匹配目标读者的文化包袱,因为你要唤起的是那套情感反应。
一切意义都发生在接收端。那个词在你把它说出来之前,是空的。(马诺利斯·凯利斯)
这是他的"观者眼中"原则:没有任何东西在被创造时就具备了意义。细胞有自己的身份,有共同的干细胞祖先,有表观基因组的调控,它们的意义发生在彼此的通讯之中。涌现属性不在任何一个部件里。记忆不在单个神经元里,在连接和组合里。
意义:become one
42 岁生日那年,他办了一场"生命的意义研讨会"。42 是《银河系漫游指南》里对生命、宇宙及一切的答案。他每个生日都有主题:32 岁那年是二进制的 100000,主题是回到一千年前。
他请各位朋友和合作者,每人从自己的角度讲生命的意义。每个人的答案都不同,但彼此一致、互相补充,合起来构成一幅关于"人是什么"的完整图景。有人讲失去多年伴侣之后生命如何改变,有人讲生命的起源,有人讲目的和意义的区别。
一位哈佛的语言学教授是希腊人,她说自己要像德尔菲神谕那样,给一个简短、可以被多重解读的答案。但她比神谕慷慨,直接给了三个解读。
答案是:become one。
- 第一解:像一个一岁的孩子那样,带着发现一切的兴奋成为"一"。
- 第二解:无论你做什么,成为那个第一,做到最好,把自己推向极致。
- 第三解:当人们彼此分离时,成为一体。走到一起,学着理解对方。
凯利斯说,这场研讨会本身就在演示一件事:对意义的追寻,也许本身就是意义。那种对某种崇高、某种人性、某种不可言说之物的持续追问。
然后是更底层的追问:生命为什么存在?生命是必然的吗?生命是物理的一部分,还是超越物理?它靠对抗熵、靠区隔和积累浓度而非稀释,来维持自身。在那套引力和电磁力之上,是否存在一层新的软件、一层新的计算系统?
他没给答案,给的是另一件事:感恩。
疫情期间他每天从早上六点干到晚上七点,周六周日不停,生活和工作之间的界线全部消失。他说这是兴奋的,累到脑子疼的时候他对妻子说:我今天很有用。
他给孩子们写了一段睡前祈祷:感谢你给予我的一切,请给我力量,让我用你给我的同样的爱去给予他人。
我们是唯一会为生命的意义发愁的物种。也许这正是我们成为人的原因。(马诺利斯·凯利斯)
为人父母是另一半画面
有人对他说,我不打算要孩子。他回答:作为父亲我可以告诉你,他们错过了半幅画面,甚至可能是整幅。
向孩子讲你的世界观,看他们从懵懂起步,看他们最终变得复杂。他们理解的不只是身边的自然世界,还有你。孩子给你的批评不带任何过滤,那种诚实没有边界。他说,在孩子身上,他长出了自己此前不知道存在的那部分心脏。
他看着那套硬件被重排,软件被安装上去。额叶皮层还要再长十年,神经元还在生成、连接、修剪。不是先花三十年造硬件再往里灌知识,知识是边灌边塑造连接的。
创造生命,在受孕那一刻就完成了,那很容易。创造"人的生命",要花几十年的共情、分享、爱、愤怒、耐心和不耐烦。(马诺利斯·凯利斯)
他说这些改变了他做老师的方式。他告诉学生:森林里一棵树倒了,没人听见,它算不算倒过?你做了了不起的研究,写了一篇谁也读不懂的论文,等于你没做过。把极其复杂的东西封装成一口一块大小、全人类都能消化的东西,是学者工作的一部分。
这就是他在开头讲的那件事:垂直的遗传写在 DNA 里,水平的遗传写在人与人之间。教育、写作、翻译、解释、把复杂压缩成可传递的形式,都是水平遗传的载体。人类基因组最独特的地方,也许不在那 0.1% 的差异,而在于我们花二十年时间保持可塑,只为了把上一代的东西接过来,再加上一点自己的。
你可以马上做的几件事
- 进入任何一个陌生领域,先读教科书里对应的那一章,再去读维基百科条目。顺序别反:教科书给你骨架,维基百科给你修订史和争议点。
- 判断一个来源可不可信,看它被审视的频率,别只看它有没有出错。被推翻得多的期刊,往往是被审得最狠的期刊。
- 如果你觉得你所在领域的维基百科条目太浅,那多半是因为你和你同行没去写。花两个小时改一段,比抱怨十年有用。
- 把"饮食和运动"当默认选项,把药片当例外选项。那个没人排队的窗口,对所有疾病的改善效果都最好。
- 吃的东西对你的影响,一部分由你肠道里那几斤细菌决定。多样化的饮食结构,比任何单一的"超级食物"更值得投入。
- 把你的研究、你的想法、你的专业判断,写成别人能读懂的东西。写不明白等于没做。
- 跟不同领域、不同语言、不同文化背景的人聊同一件事,允许自己误解他们,也允许他们误解你。误解不是沟通的损耗,它可能是沟通里唯一真正有创造力的部分。
- 把时间花在那些"十年后会被证明重要"的事上,而不是那些"这周会被转发"的事上。两者经常不重合,而且你通常分得清哪个是哪个。
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