在古希臘,哲學(xué)家亞里士多德在對(duì)“存在本質(zhì)與因果循環(huán)”的沉思中,最早系統(tǒng)性地提出了這一難題。“雞從蛋中孵化,蛋又必須由雞所生”,這個(gè)完美的邏輯閉環(huán)讓他深感困惑——若追溯因果鏈條的起點(diǎn),必然陷入“無限回歸”的悖論?;谄鋵?duì)自然界的觀察與“潛能與現(xiàn)實(shí)”的哲學(xué)思想,他最終認(rèn)為:雞與蛋必然是一直存在的,沒有開端。
千年之后,中世紀(jì)的經(jīng)院哲學(xué)家們接過了這個(gè)難題。13世紀(jì)的“神學(xué)之王”托馬斯?阿奎那等學(xué)者將其與《圣經(jīng)》創(chuàng)世敘事相聯(lián)系——根據(jù)《創(chuàng)世記》中“上帝直接創(chuàng)造成體動(dòng)物”的教義,他們傾向于認(rèn)為“上帝先創(chuàng)造了成體的雞,再由雞生蛋延續(xù)物種”,這一觀點(diǎn)成為經(jīng)院哲學(xué)闡釋該問題時(shí)一種頗具影響力的觀點(diǎn)。
然而,無論是哲學(xué)的思辨還是神學(xué)的啟示,都未能真正解開這個(gè)循環(huán)的邏輯死結(jié)。
直到現(xiàn)代科學(xué)將目光從宏觀世界投向分子層面,我們才驚訝地發(fā)現(xiàn),這個(gè)古老的謎題,在生命最基本的運(yùn)作規(guī)則中,竟有一個(gè)嚴(yán)絲合縫的翻版:
DNA是“蛋”,需要作為“雞”的蛋白質(zhì)來復(fù)制自己(好比“下蛋”),而蛋白質(zhì)的合成信息又存儲(chǔ)在DNA里(好比“雞從蛋里孵化”)。和“雞蛋之辯”一樣,這似乎是一個(gè)無解的死循環(huán)。
直到核酶(一種具有催化功能的RNA)的發(fā)現(xiàn),人們才真正觸碰到這個(gè)死結(jié)的答案:
RNA這個(gè)名詞,你一定在中學(xué)生物課本里聽說過。但也僅限于聽說過而已了——它的“兄弟”DNA,才是那個(gè)備受青睞的寵兒。
科學(xué)家搞的人類基因組計(jì)劃,關(guān)于DNA;警察收集比對(duì)生物信息,關(guān)于DNA;狗血網(wǎng)劇里做親子鑒定,關(guān)于DNA;就連我們這些普通人想表達(dá)對(duì)某個(gè)東西的熱愛,都喜歡用“我的DNA動(dòng)了”這樣的句式。
在生命科學(xué)的敘事中,DNA長(zhǎng)期占據(jù)著敘事的中心,其雙螺旋結(jié)構(gòu)如同不朽的經(jīng)典,被反復(fù)頌揚(yáng)。而RNA曾一度被簡(jiǎn)化為信息流中一個(gè)模糊的中間體,靜默地隱于DNA的輝煌光環(huán)之下。
可就在人們以為DNA研究將解開生命本源之問的時(shí)候,前面提到的那個(gè)“先有雞還是先有蛋”的問題,成了個(gè)繞不過去的坎。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn),RNA這個(gè)看似簡(jiǎn)單的分子,具備一種神奇的雙重能力:它既像DNA一樣,可以存儲(chǔ)遺傳信息;又像蛋白質(zhì)一樣,可以折疊成特定三維結(jié)構(gòu),催化各種生化反應(yīng)。
于是,一個(gè)大膽的假說被提出:在生命起源之初,可能存在一個(gè)“RNA世界”。
在那個(gè)原始的地球上,第一批能夠自我復(fù)制的生命形式,可能就是RNA分子。它們既攜帶了遺傳密碼,又能催化自身的復(fù)制。后來,為了追求更高的穩(wěn)定性和效率,才將存儲(chǔ)信息的任務(wù)交給了更穩(wěn)定的DNA,將大部分催化功能交給了更多樣化的蛋白質(zhì)。
假說提出之后,全球的生命科學(xué)家們紛紛開始涉足RNA研究。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里,用簡(jiǎn)單的化學(xué)物質(zhì)模擬原始地球環(huán)境,一步步驗(yàn)證RNA自復(fù)制、自組裝的可能性。結(jié)果顯示,雖然完全重現(xiàn)40億年前的場(chǎng)景依然困難重重,但RNA無疑是目前最合理的生命起源的“第一守護(hù)者”。
自2000年以來,RNA領(lǐng)域的相關(guān)研究成果已經(jīng)11次獲得諾貝爾獎(jiǎng),同一時(shí)期,RNA領(lǐng)域每年見刊的論文和申請(qǐng)的專利數(shù)量增至4倍。一系列具有里程碑意義的研究成果,以諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)為重要見證,正逐步推動(dòng)RNA從分子生物學(xué)研究的“配角”走向核心。
正如1989年諾獎(jiǎng)得主、RNA研究領(lǐng)域的重要開創(chuàng)者托馬斯·R.切赫(Thomas R. Cech)在其新書《RNA時(shí)代》中所說:
在動(dòng)蕩不安的2020年春天,mRNA以一種誰也沒想到的方式走到了公眾面前。當(dāng)世界被迫按下暫停鍵時(shí),科學(xué)界卻以前所未有的速度推出了一種全新類型的疫苗。公眾看到的是一支小小的疫苗,但其背后,是長(zhǎng)達(dá)三十年的科學(xué)積淀。
這一切的起點(diǎn),來自美國(guó)加州拉荷亞海濱的索爾克生物研究所。這里,正是mRNA疫苗理念最初萌芽的地方。
時(shí)間回到1989年,研究生羅伯特·馬隆在他的導(dǎo)師、基因治療專家因德爾·維爾馬的指導(dǎo)下,洞察到了一個(gè)基因治療的潛在危險(xiǎn):如果DNA被注射進(jìn)人體,研究人員無法控制其整合到基因組的位置。如果不幸插入錯(cuò)誤位置,甚至可能激活癌癥基因。
于是,他們產(chǎn)生了一個(gè)革命性的想法:能否不用DNA,而用它的信使——mRNA來指導(dǎo)細(xì)胞生產(chǎn)所需蛋白質(zhì)?這樣既能達(dá)到治療目的,又不會(huì)篡改生命的基本藍(lán)圖。
然而,將理念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),需要解決三大難題:如何大規(guī)模制造mRNA?如何將mRNA送入細(xì)胞?如何欺騙身體的免疫系統(tǒng)?
問題如一塊石頭,在沉寂多時(shí)的學(xué)界濺起一片漣漪。大佬們紛紛發(fā)揮自己的長(zhǎng)處,很快取得了突破:
制造問題上,生物化學(xué)家斯圖蒂爾發(fā)現(xiàn)的T7噬菌體RNA聚合酶成為高效的“分子復(fù)印機(jī)”,解決了mRNA的大規(guī)模合成問題。
遞送挑戰(zhàn)中,曾從事古典吉他演奏的科學(xué)家菲利普·費(fèi)爾格納帶來了藝術(shù)家的靈感,研制出脂質(zhì)體“特洛伊木馬”,后來經(jīng)庫(kù)里斯優(yōu)化為“智能”脂質(zhì)納米粒。
最后的偽裝術(shù)得益于卡塔琳·考里科和德魯·韋斯曼的發(fā)現(xiàn),他們通過將尿苷替換為假尿苷,讓mRNA在免疫系統(tǒng)面前成功“隱形”。
盡管三大難題均已找到解法,但世界尚未準(zhǔn)備好。整個(gè)90年代,科學(xué)家們雖然已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證實(shí)mRNA的潛力,但科學(xué)界和資本更青睞“穩(wěn)定”的DNA疫苗。mRNA技術(shù)被打上“脆弱”“難遞送”的標(biāo)簽,在實(shí)驗(yàn)室里靜靜等待它的時(shí)代。
直到2020年初,一場(chǎng)突如其來的流行病席卷全球。當(dāng)病原體的基因序列公之于眾時(shí),兩家長(zhǎng)期深耕mRNA技術(shù)的公司——德國(guó)的拜恩泰科和美國(guó)的莫德納意識(shí)到:積攢三十年的拼圖,終于可以完整拼合。
在巨大壓力和空前的協(xié)作下,科學(xué)創(chuàng)造了奇跡:2020年底,臨床試驗(yàn)顯示疫苗有效性高達(dá)約95%。
mRNA療法花了整整30年,終于從不被看好到廣受好評(píng)。2023年,考里科和韋斯曼榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),這是對(duì)這場(chǎng)持續(xù)三十年的科學(xué)遠(yuǎn)征的最高致敬。
經(jīng)過化學(xué)修飾的反義RNA,已成功治愈了多發(fā)于兒童的致命疾病——脊髓性肌萎縮;
siRNA則攻克了多種罕見遺傳病,并有望進(jìn)軍阿爾茨海默病、肌萎縮側(cè)索硬化等神經(jīng)系統(tǒng)疾??;
而mRNA,不僅幫助人類遏制了我們這一代經(jīng)歷過的最大規(guī)模的流行病,更展現(xiàn)出作為新型疫苗和蛋白質(zhì)替代療法的巨大潛力。
RNA技術(shù)的征程剛剛開始,它正向著更廣闊的天地進(jìn)發(fā):訓(xùn)練免疫系統(tǒng)識(shí)別癌細(xì)胞、治療遺傳性疾病、建立應(yīng)對(duì)新發(fā)傳染病的快速響應(yīng)平臺(tái)……
從秦始皇遣徐福東渡求仙,到煉金術(shù)士在丹爐前苦苦追尋,人類對(duì)長(zhǎng)生不老的渴望,跨越千年,未曾停歇。
如今,古老的夢(mèng)想穿上了現(xiàn)代的科學(xué)外衣:在保健品貨架上,那些號(hào)稱能“激活端粒酶”、從而“逆轉(zhuǎn)衰老”的藥丸,成為這個(gè)時(shí)代的新型“長(zhǎng)生不老藥”。
它們所瞄準(zhǔn)的,是一個(gè)真實(shí)存在于我們每個(gè)細(xì)胞中的神奇裝置——端粒酶。這種由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的精密機(jī)器,其發(fā)現(xiàn)始于科學(xué)家對(duì)池塘中不起眼的四膜蟲的好奇。
我們的染色體末端有一個(gè)像鞋帶頭一樣的保護(hù)結(jié)構(gòu),叫作“端?!?。細(xì)胞每分裂一次,它就會(huì)磨損一點(diǎn)。當(dāng)它耗盡,細(xì)胞便走向衰老與死亡。這就是生命的“海弗利克極限”。而端粒酶的神奇之處在于,它能利用自身攜帶的一段RNA作為模板,不斷地為端粒添上新的保護(hù)段,抵消磨損。
答案是殘酷的。在細(xì)胞層面,端粒酶確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)讓細(xì)胞永葆年輕,在干細(xì)胞中,它讓我們得以新陳代謝,維持生命。然而,這扇門一旦被錯(cuò)誤地打開,就會(huì)通往第二個(gè)房間:癌癥地獄。
在90%的人類癌癥病例中,癌細(xì)胞的端粒酶被重新激活,使得癌細(xì)胞獲得永生,在人體內(nèi)無限增殖、轉(zhuǎn)移。著名的“海拉細(xì)胞”便是如此,從1951年至今,已在實(shí)驗(yàn)室里分裂了超過70年,重量累計(jì)可達(dá)數(shù)千萬噸,如果將人們培養(yǎng)過的每一個(gè)海拉細(xì)胞首尾相連,足以繞地球三圈!
市面上那些號(hào)稱能“激活端粒酶”的抗衰老神藥,若真能輕易起效,那它們滋養(yǎng)的很可能不是你的青春,而是你體內(nèi)潛在的腫瘤。這是一場(chǎng)危險(xiǎn)的賭博。
對(duì)于衰老,人們?cè)噲D精準(zhǔn)地激活干細(xì)胞中的端粒酶,治療那些因端粒過短而導(dǎo)致的早衰癥、肺纖維化等致命疾病。
對(duì)于癌癥,人們則在全力尋找只抑制癌細(xì)胞端粒酶的方法,試圖拔掉癌細(xì)胞的“永生電源”,而不傷及正常的干細(xì)胞。
端粒酶的發(fā)現(xiàn)讓我們看到了一幅生命的真實(shí)圖景:它既非可以無限延長(zhǎng)的直線,也非必須嚴(yán)格遵守的程式,而是一場(chǎng)需要精心維持的平衡。
在這個(gè)被稱為“RNA時(shí)代”的今天,我們仿佛手握兩面鏡子:一面望向40億年前的生命起源,在那里,RNA可能是點(diǎn)燃生命的第一簇火種;一面照見當(dāng)下的醫(yī)學(xué)突破,在這里,RNA正成為治愈疾病的全新希望。
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