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2005世界物理年科普系列报告会
第三场报告

理论物理、计算物理学家、中国科学院院士郝柏林

三、郝柏林院士答问

提问:
  我听说在人细胞里的线粒体有自己单独的DNA,算不算是另一种生物?算不算跟人体共生或者寄生的生物?而不是我们平常说的细胞器?

回答:
  在人的细胞里有些小的点叫线粒体,线粒体有自己小小的DNA,人的细胞开始分裂的时候,不光是人,任何生物的绝大多数都是有线粒的,开始分裂的时候,不光细胞核里的染色体分裂,它也跟着分裂复制。如果是高等生物,还有叶绿体,也有自己小小的DNA。有一种看法,它们在远古时候是独立生活的小细菌,后来被一些真核生物吞进去了,但是因为有些本事,这些本事都涉及到能量转换,无论是叶绿体还是线粒体,就形成了共生的关系,内共生在一块儿生存,这种观点现在有越来越多的事实,包括序列的比较,两种东西的序列跟现在所知道的光核细菌,还有细菌的比较看来是有道理的,所以有些人不认为是假说的,内共生的理论很有道理。有一本书里说不要以为你自己是一条命,不知道多少成千上万条命在一块生活。

提问:
  您讲了很多关于微观生物学与物理学的联系。如果在宏观生物学上,怎么用物理问题研究?

回答:
  要研究生物,层次非常之多。从最底下的分子、小分子、离子、水跟大分子的相互作用,到大分子、蛋白质到复合体,一直上来组织、器官、个体、种群到生态系统,尺寸的变化非常之大,所以要从很多角度可以进行研究。比较基层的东西,物理要直接一些,化学也直接一些。在上层比方讨论种群的相互作用,物种之间数量的增长,互相之间你吃我,我吃你形成的关系,更多的是带有数学模型的性质,有一门学问叫数学生物学,其中有一些是研究这类模型的,所以越到宏观,到上头的层次,物理的表现跟在微观,跟在底下的不大一样,但是有些共同的东西,比方说对称的或缺,对称的变化,一些行为突然发生变化,甚至在动物行为科学里都可以看到,所以在不同的层次上有不同的物理。

提问:
  遗传细菌是存在DNA分子中的,可是物理学的基本观点,物质是由原子和分子组成的,那些信息就是原子和分子?

回答:
  对,不是在单个的原子、分子。

提问:
  越小的生物问题,就越觉得有上帝的存在。比如达尔文提出进化论,适者生存,自然选择,这个观点其实在很多程度上是不能被理解的。说的现实一点,人群中有一部分人是不符合这个社会的发展规律的,比如学习压力太大,有一部分人被逼死,被淘汰掉,那部分人非常小,很多自然现象不能解释这个问题。分子的相互合力的作用,不能解释作用于蛋白质的大分子,可不可以说神的意志在支配?

回答:
  这个问题沾了宗教问题了,不过我们可以看到共同之处,科学、宗教、艺术是同源而殊途的。最早的产生都是想理解自然,理解人自己,人跟自然的关系等等,所以有一定的同源性,当然不同的立场、不同的方法去解决后来走的道路,殊途就差的很远。涉及到宗教这块不去讨论。对进化论,反对者也是很多的,就跟今天在这儿庆祝的爱因斯坦,反对他的人也是很多的,打倒爱因斯坦的人大有人在,可以在国际网站上找到一个网站,名字叫“达尔文错了”,达尔文比较强调连续的慢变,但是考古的历史各个方面证明,在生物进化里发生过多次突变,在今天这不是大问题,我们研究复杂系统的人知道,复杂系统大的,很多个单元组成的,有着相互作用的系统,除了有随时间的进化以外,在一定条件之下,由于内部原因可以发生突变,所以在现在的21世纪的进化论是应当包括慢变跟突变两个方面的。如果很相信宗教,那也许是很省事的办法,就是什么都不用问,都是上帝安排好的,或者是观音菩萨安排好的。不过做自然科学德人总是想寻根问底。这件事情大概是你自己的选择。

主持人:
  我们并不是反对宗教信仰,但是用宗教色彩研究科学问题,就会走上伪科学的道理。郝院士就是著名的反伪科学的科学斗士之一。

郝柏林:
  做科学跟宗教并不矛盾,有一些做科学做的很好的人也是宗教信徒,并不矛盾,但这是社会现象。生理学的巴洛莫夫每个星期都到教堂,但是他一辈子杀了很多狗做实验,在他的老家树着一个纪念狗的纪念碑。

提问:
  郝先生在讲的过程中谈到的对化学的认识,那是当做个人的不同观点。我在教化学的过程中,也在思考生物方面的问题。从非洲我们的祖先走出来之后,大概经历了七八万年,在这七八万年的过程中发生了非常大的变化,由于我们所在的地域问题,甚至于食物结构的改变,产生了不同的人种。我们现在始终认为DNA的变异是自身的变化导致遗传方面的改变。我现在是不是可以提出这个问题,既然它的变化对蛋白质可能会产生一些影响,表达上可能结构蛋白会出现一些变化,反过来,由于我们的食物结构改变,蛋白质会不会对DNA产生一种主动的影响?也就是说我们现在能不能找这么一条途径,由于摄入蛋白质的不同,导致DNA产生的一系列变化?如果能找到这个,是不是使我们在内在和外在的表现之中找到相互关联?如果这个思路可以,是不是应该建立一定的生物模型做这方面的有关实验。不仅在食物方面的改变,甚至可以从内在结构如果产生变化,现在可以测,是不是可以建立这种模型?

回答:
  我们讲到遗传的时候提到突变,突变通常在分子水平上发生的突变,这显然不是进化的唯一原因。突变的问题,选择的问题,分子结构构成的改变,跟环境有很密切的关系,所以现在真正去做所谓数量遗传学等等,要下很大的工夫区别或者证明什么样的东西是环境造成的,什么是遗传造成的,什么是遗传跟环境的相互作用造成的,这部分学问有一段时间是比较经典的,比较宏观的,比方说靠调查做人,人不能随便搞杂交,但是对植物可以设计很多杂交实验,然后看它怎么改变。现在由于基因组的认识,由于蛋白质跟基因组在分子水平的研究,对于蛋白质之间的相互作用,蛋白质跟DNA、RNA复合体的相互作用,现在有着越来越多的知识,应当说是非常热闹的研究领域。这个问题和提的方向,显然是很多人已经在做,而且今后还会做很多年的,不是简单的讲突变,然后影响底下就变异了。实际上达尔文之前,在生物学里有过拉马克学说,后天获得遗传可以继承,许多事实说明马克学并不完全错误。北京市的文物保护单位,在三贝子花园,现在叫动物园,有一座楼,科学院植物所在那儿,现在已经搬到了香山底下,这座楼他们还留着,科学院还没撒手,这座楼前树着北京市的文物保护单位,有一个名字在侧面,叫路摩克楼,就是拉马克,他是法国人。北京的研究所跟法国有密切关系的,所以在20年代建所的时候起的这个名字。拉马克学说也不能说是完全错的,生物的问题确实非常复杂,里面有各种各样的规律,也有各种各样的例外,怎么研究?生物学家跟物理学家们过去着眼不大一样,物理学家们首先抓比较普遍一点的东西,闭上眼不去看那些特殊的例外,我先把主要的东西弄明白了,再一点点抠例外。生物学家们知道非常多的事实,生物学在有一个时期,拿现在的说法叫事实驱动的科学,发现了那么多事实,得理解,发展理论,生物学没有像物理学那样变成靠从基本原理出发,进行演绎,进行推导就可以走的很远的程度,所以从思维方法上不大一样,所以都需要重视。物理弄清楚了,化学才明白,那是因为我做物理,就愿意多说物理的好话。我跟搞化学的人一块合作过,他们有许多直觉,要通过多年的工作才能获得,不是做物理的人能明白的。