埃里砖格孢菌属

p 　　本文作者 乔纳· 雷尔在哥伦比亚大学主修神经科学。大学时曾在诺贝尔奖获得者神经学家埃里克· 坎德尔的实验室工作过。负责过《连线》、《科学美国人》Mind Matter博客、美国全国公共广播电台的广播实验室(Radiolab)的编辑工作，曾为《纽约客》、《自然》、《种子》、《华盛顿邮报》以及《波士顿环球报》撰过稿。他自己的博客Frontal Cortex也受到极高的赞誉。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/58d3ae17-e0ff-4388-a69c-482e985c0067.jpg" title=" 图1.png" width=" 600" height=" 395" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 600px height: 395px " / /p p 　　 strong 黑孔雀，1950 /strong /p p strong 　　亚历山大· 考尔德 /strong /p p 　　这个动态雕塑是用艺术表现大脑特定区域功能的生动实例，考尔德的这个作品艺术化地预见了一个叫做V5的脑区中的细胞的生理功能。V5区的细胞对于动作和方向有特异性的反应。从远处看，这个动态雕塑的各个部分像大小不同的静止的点，然而当雕塑动起来时，雕塑的每个部分只能引起V5区内一类神经细胞的反应，因为这些神经细胞只对雕塑的这个部分的运动方向敏感。——塞米尔?赛琪(Semir Zeki)，神经学家，伦敦大学学院 & amp #169 Christie’s Images/Corbis /p p 　　上世纪20年代早期，尼尔斯· 玻尔(丹麦物理学家，因对于原子结构与旧量子论的研究做出的基础性贡献而荣获1922年诺贝尔物理学奖)还在就物质的结构问题苦思不已。之前的物理学家认为，原子的内部结构应该就像一个微型的太阳系，原子核是太阳，电子像行星一样绕着原子核转。这就是关于原子结构的经典理论。 /p p 　　但那时，玻尔已经开始研究电子辐射，他认为只有一个新的模型才能解释他的发现。电子的活动看起来与经典理论格格不入。正如玻尔所言：“到原子这个级别时，只能用诗的语言来表达了。”一般的文字已无法描述他的数据。 /p p 　　玻尔一直痴迷于立体派画作。历史学家亚瑟· 米勒(美国剧作家，玛丽莲· 梦露的第三任丈夫。他以剧作《推销员之死》、《熔炉》而闻名)曾回忆道，玻尔的书房里摆满了抽象静物画，他还乐于向访客阐释他对这种艺术的理解。对于玻尔来说，立体派的魅力在于它将物质的确定性击个粉碎，向人们展示出万事万物中包含的裂隙，让物质的实体性变成一种超现实的暧昧不明。 /p p 　　玻尔非凡的洞察力在于，他相信看不见的电子的世界实际上是立体派的。1923年的时候，德布罗意(法国物理学家。1929年因发现了电子的波动性，以及他对量子理论的研究而获诺贝尔物理学奖)已经证明电子具有波粒二象性。但玻尔坚称，电子所具有的形态取决于人类如何观察它们。也就是说，电子和想象中的“迷你行星”完全不同，它们更像一把被毕加索解构了的吉他，一团由画笔勾勒出的朦胧不明之物，只有在你盯着它看时才能赋予它意义。 /p p 　　一般人很难想象抽象艺术作品能够影响科学史，立体派艺术看起来和现代物理学毫无关系。当我们想到科学过程时，脑海里总会浮现出一些特定的词语，比如客观性、实验、事实等。科学论文常常使用被动语态，这让我们觉得科学描绘的世界是现实世界的完美镜像。然而，绘画作品可以非常深刻，但它们往往都不刻画真实的事物。 /p p 　　以上观点将科学看作是衡量一切事物的唯一标尺，这实际上基于一条未予明说的假设：艺术总是随着时尚潮流循环往复，科学知识则不断线性递增。人们认为科学史的发展应该遵循一条简单的等式，即时间+数据=掌握知识。我们相信，总有一天科学能解决所有的事。 /p p 　　但是科学的实际历程却并不那么简单。我们对“真实”知道的越多(比如量子力学还有神经起源)，“真实”的悖论就越发明显。正如小说家弗拉基米尔· 纳博科夫(俄裔美国作家，同时也是文体家、批评家、翻译家、诗人、以及鳞翅目昆虫学家，《洛丽塔》的作者)所言，“一个人科学做得越好，就越发觉得科学玄之又玄。” /p p 　　我们可以看看物理学史。物理学家曾不止一次认为他们搞清了宇宙是怎么回事。他们总以为，除了一些模糊的细节以外，宇宙的基本结构已经一清二楚了。然而相对论的横空出世将这种天真幻想一举粉碎，从本质上改变了经典理论中时间与空间的关系。接着，海森堡测不准定律出现，量子物理超现实一般地揭开自己的面纱。弦理论学家开始尝试调和从未如此南辕北辙的理论学派，还提出了11维理论。科学家还是搞不懂暗物质。现代物理学家对宇宙增加了这么多了解，但还是有太多搞不明白的地方。最终，一些科学家公开地表示了自我怀疑：人类是否真的有理解宇宙的能力? /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/dd550949-c54b-4e84-9f3c-a2b27ebfbb3e.jpg" title=" 图2.png" width=" 600" height=" 370" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 600px height: 370px " / /p p 　 strong 　D小调第七交响曲，Op.70，1885 /strong /p p strong 　　安东宁· 德沃夏克(ANTONÍ N DVO?Á K) /strong /p p 　　大脑额叶的某个叫布罗德曼44区(Brodmann Area 47)的地方，专门预测口语、符号语言和音乐中按照时间顺序发生的事件。当预测符合实际时，神经回路就得到奖励和加强 当预测与实际不符时，另一个叫做前扣带回的脑区就被激活，并接手处理与预期不符的事件。德沃夏克第七交响曲的尾章，就是对神经回路如管弦乐一般的精妙配合进行艺术探索的佳作。部伟大作品的尾声将听众已经习惯的音乐片段的顺序进行了巧妙的置换，让我们既感受惊讶，又享受到了神经系统的奖赏。而在下一次听到类似音乐的时候，我们就会从片段式的记忆中提取这些感知。——丹尼尔?列维丁，神经科学家，麦吉尔大学 /p p 　　我们再来看一看神经科学。仅仅在几十年前，科学家们就提出了关于“搭桥原理”(the bridging principle)的各式假说。“搭桥原理”是解释神经活动如何创造出“意识”的主观体验的神经事件。他们提出了不同种类的“桥”，从大脑皮层的40赫兹振荡，到微管中的量子相干性，不一而足。这些据称就是能将大脑之“水”酿造成意识之“酒”的生物过程。 /p p 　　然而现在，再也没有人探讨这种所谓的“搭桥原理”了。尽管神经科学在对大脑细节的研究上不断取得重大进展，发现我们不过是由一些激酶和突触的化学活动构成的奇怪回路而已，这些进展却让一个问题变得越来越难以忽视：我们并不能体验到细胞层面的生理细节。真相总是充满讽刺：只有一个现实是科学无法再分解的，那就是我们唯一所知的现实。 /p p 　　现代科学的瓶颈在于，我们无法将所有事情统一起来，产生一个普适的理论。我们的未知之物并没有减少很多，在很多情况下反而增加了。最基础的科学被奥秘所笼罩。并不是我们不知道答案，而是我们不知道该问什么问题。 /p p 　　许多基础科学都遇到过这样的问题，比如物理和神经科学。物理学家研究“现实”的基本构造，即那些定义我们的物质世界的看不见的定律和粒子。神经科学家们研究的是我们对这个世界的感知。为了研究人这种动物，他们将大脑层层剖析。这两种科学向最古老也是最宏大的谜团发出了追问：到底何为万物?我们到底是谁? /p p 　　在我们揭开谜底之前，科学必须摆脱现有的桎梏。该怎么做呢?我给出的答案很简单：科学需要艺术。我们在实证过程中，需要给艺术家留出一席之地，我们需要重新发现玻尔在立体派绘画中看到的东西。目前科学遇到的限制很明显地说明，科学和艺术之间的割裂，不仅是一个会让鸡尾酒会上的聊天冷场的学术问题，而是一个实用主义的问题，一个会让科学止步不前的问题。如果我们想要得到终极问题的答案，就必须要在科学和艺术间搭起一座桥梁。通过倾听艺术的智慧，科学可以获得更多的灵感，而这恰恰是科学进步之源。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/b7d492c9-7c26-46ab-a628-155ee7c81bcc.jpg" title=" 图3.png" / /p p 　　 strong 相对论，1953 /strong /p p strong 　　莫里茨· 埃舍尔 /strong /p p 　　我相信，理解世界与观察世界之间有很多相似之处，人眼的视错觉可以达到什么程度，是对人脑的认知错觉可以达到什么程度的最精致譬喻。当你第一次看到埃舍尔的《相对论》这幅画时，你不会觉得有什么问题。但是当你细看时，你会突然意识到你看到的东西是不可能存在的。这幅画的每一个部分都是自洽的，然而它们拼凑起来却成为了一个不可能存在的整体。埃舍尔的作品展示的是，我们的大脑能对我们实施高明的骗术——即被我们叫做“现实”的神经魔术秀。——丹尼尔?吉伯(Daniel Gilbert)，心理学家，哈佛大学 & amp #169 2007 The M.C. Escher Company-Holland. /p p 　　自20世纪初登台以来，神经科学成功地做到了与大脑“密不可分”。科学家将我们的知觉还原为一系列独立的神经回路。他们采集了正在“思考”的大脑皮层的图像，计算离子通道的形状，将其拆解到亚原子层面。 /p p 　　虽然我们搜集了这么多关于“物质”的知识，但我们对这些“物质”所创造出来的东西却几乎一无所知。我们知道突触，却不了解自己。实际上，还原论的逻辑暗示，自我意识只是一种精巧的错觉，只是额叶皮层发射神经电信号时附带的反应。机器并没有灵魂，有的只是机械震动。你的大脑包含一千亿个带电细胞，但是其中任何一个都不是你，也对你一无所知。实际上，你根本不存在。大脑只是物质的无穷回归而已，可以还原成一堆冰冷的物理定律。 /p p 　　这种“还原法”的问题在于，它拒绝承认的，恰恰是它应该解决的那个谜。神经科学非常擅长自下而上地拆解人的思维，但剖析自我意识需要的是自上而下的方法。正如小说家理查德?鲍威尔斯(当代美国小说家，创作主题常关照现代科技产生的影响)所言，“如果我们只是通过突触来认识世界，那么我们又是怎么知道突触的呢?”神经科学的吊诡之处在于，它惊人的进步恰恰暴露了其研究范式的局限性，即还原论并不能解释意识的出现。人类的许多体验无法用神经科学的现有方法解释。 /p p 　　人类体验的世界就是艺术的世界。小说家、画家和诗人所采撷的瞬间无法被简化、被解剖、或是能被一个科学术语缩略词的活动所表征。艺术家努力捕捉的是生命的原貌。正如弗吉尼亚· 伍尔夫(现代主义与女性主义的先锋。最知名的小说包括《达洛维夫人》、《到灯塔去》、《雅各的房间》、《奥兰多》等)所言，小说家的任务是“体察平凡的一天中的某条一闪而过的平凡的思想& amp #823(追溯)看上去无关而支离破碎的表象下的模式，这是每幅画面或每个事件给意识留下的痕迹的模式。”她试图用内心的语言来描述意识。 /p p 　　神经科学还没能领会这种第一人称的视角带来的好处。它所采用的还原论方法不会将“我”置于观察的中心。它还在苦苦思索“感质”(quale，一个描述所有感官现象的哲学用词。最早由20世纪初的美国哲学家Clarence Irving Lewis提出)的问题。像伍尔夫这样的艺术家已经研究了“涌现现象”(emergent phenomena，是一个复杂系统中由简单的构成单元间的互动所造成的复杂现象，为复杂系统重要特征)好几个世纪了，并且收集了大量关于意识之谜的知识。他们构造出了关于人类意识的优美模型，这些模型将生活中的细节精炼成散文和故事情节，成功地表现出人类体验的风貌。这就是这些艺术家的作品长盛不衰的原因——因为这些作品给人的感觉是真实的。而这些作品之所以给人以真实的感觉，是因为它们抓住了“真实”的某个层面，而这却是还原论所欠缺的。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/cc1abafc-df62-4e2e-b1d5-70eee65b6020.jpg" title=" 图4.png" / /p p 　　 strong 《岩间圣母》中的天使头像习作，1483年左右 /strong /p p strong 　　列奥纳多· 达· 芬奇 /strong /p p 　　对我来说，这幅铅笔素描习作是证明科学与艺术相互呼应的绝妙例证。科学和艺术都力求通过简单而经济的方式，来代表与表达某一个对象的内在真实。我创作的等式和图表并不比达芬奇笔下的这位女性更为真实。他的这幅画让我们知道画家能够挣脱画笔的限制而到达的境界。寥寥几笔，这位仙子仿佛要脱纸而出，直视你的灵魂。为了抓住宇宙的本质，我必不能将我的等式和现实混为一谈，自然的真理会从我的等式中升华，从数学中脱壳而出变为有血有肉的生命。——克利福德?约翰逊(Clifford Johnson)，物理学家，南加州大学 & amp #169 Alinari Archives/Corbis /p p 　　神经科学家如果认真地研究这些艺术创作，就可以更好地理解他们想要解析的事物的整体特征。在你解构什么东西前，最好知道它是怎么整合起来的。从这点上讲，艺术为科学提供了一个蕴藏丰富的数据库，科学从中得以窥见它的盲区。如果神经科学想要了解一些脑皮层术语之外的东西——发现意识的神经连结、发现自我的起源，或者找到主观性存在的细胞，那就必须对于这些高级精神事件有一套深刻的理解，现今的科学方法无法突破这一限制。 /p p 　　神经科学需要新的方法，那种并不是自下而上的，而是能够对精神进行复杂表征的方法。有时候，整体还是用整体的方式来理解比较好。威廉· 詹姆士(美国哲学家与心理学家，美国心理学之父)再次首先意识到了这点。在他那本发表于1890年的巨著《心理学原理》的前八章中，他描述了用第三人称的视角来做研究的实验心理学家的心理。然而到了第九章他笔锋一转，用了“意识流”这个名字来起标题，还“警告”读者：“我们现在开始从心灵内部来研究心理。” /p p 　　通过这句像现代派小说一样极端的简句，詹姆士试图转换心理学的研究主题。管他知觉也好，突触也好，他不承认任何将精神拆分为基本单元的科学方法。他认为这些科学方法是还原论的，忽视了真正的现实。 /p p 　　然而现代科学并没有沿着詹姆士指引的路走下去。在《心理学原理》发表之后，“新心理学”诞生了。这个严密的学派并不接受詹姆士的含糊其辞的描述，而是要将一切无法被测量的东西从心理学中清除出去。比如，对于体验的研究就从实验室中消失了。 /p p 　　但艺术家们依然用他们的方式来演绎复杂的意识。他们从不因为“体验”这个东西难以表述而回避它。他们一头扎入意识的茫茫大海。在这方面，没有人做得比詹姆斯· 乔伊斯(爱尔兰作家和诗人，20世纪最重要的作家之一。代表作包括《都柏林人》、《一个青年艺术家的画像》、《尤利西斯》以及《芬尼根的守灵夜》)更好了。在《尤利西斯》中，乔伊斯试图把握意识的现在时态。小说并不是通过作者的“上帝视角”，而是通过那些角色“本人”的视角来撰写的。在布鲁姆、史蒂芬还有茉莉(布鲁姆、史蒂芬还有茉莉均为《尤利西斯》中的人物)思考美与死、床上的鸡蛋、还有数字八的时候，我们就在无声地偷听他们的内心自白。用乔伊斯的话来说，这就是“思想的浓汤”，注上标点前的心灵，写在纸上的意识流。《尤利西斯》可以说接过了威廉· 詹姆士的衣钵。 /p p 　　同样地，痴迷于鸦片的塞缪尔· 泰勒· 柯勒律治(英国诗人、文评家，英国浪漫主义文学的奠基人之一。以《古舟子咏》一举成名)早在大脑科学出现前就写下了探讨“思考过程中心灵的自我体验”的诗作。或者拿视觉艺术来说吧，神经科学家塞米尔?赛琪曾经写道：“艺术家(画家)在某种意义上就是神经科学家，他们用他们自己独有的方式来研究大脑。”莫奈的《干草垛》之所以吸引人，原因就在于他对色彩的感知有着独到的理解。波洛克的滴画之所以让我们产生共鸣，是因为它们激活了视觉皮层的一些特定回路。这些画家从相反的角度操纵了大脑，他们发现了能够吸引眼球的视觉规律。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/c181a68f-4f3c-4e56-bc90-0262aa83aacb.jpg" title=" 图5.png" / /p p 　 strong 　8号作品，1939-1942 /strong /p p strong 　　皮特· 蒙德里安 /strong /p p 　　蒙德里安在研究“关于形状的永恒真理”时，直线成为了他的个人标签。他相信直线是所有形状的基本成分。许多年后，生理学家发现了“方向选择性细胞”，那是对直线有选择性反应的细胞，并被认为是形状知觉的基石。当图像与偏好朝向越来越远时，方向选择性细胞的反应就会越来越弱 当图像与偏好朝向正交时，细胞反应完全消失。——塞米尔?赛琪，神经学家，伦敦大学学院 & amp #169 Kimbell Art Museum/Corbis /p p 　　当然了，科学对于以上论点的标准反应是：艺术对于科学研究来说太混乱、太不精确了 美学不代表真理，莫奈只是运气好 小说是虚构的，是实证的对立面。如果艺术不能被画成散点图或者压缩成变量的话，根本就不值一提。但是混乱性不正是人类精神的本质吗?我们的内在体验不就是充斥着跳跃性、非逻辑性和无法言说的感觉吗?从这点上说，小说的杂陈性和绘画的抽象性就像一面能反射出我们自己镜子。正如诗评人蓝道· 杰瑞所言，“正是艺术中的矛盾，而非逻辑的、有条理的归纳才能象征我们，我们的世界和我们自己都充满着矛盾。” /p p 　　任何关于精神的科学模型都不完备，除非它包括了精神中无法被还原的东西。科学当然应该遵从严格的方法论，依赖实验数据和可检验性，但是科学也可以通过额外的“输入”受益。艺术家们带有艺术特色的假设可以启发重要的科学问题。如果科学不能从整体性的角度来研究大脑，科学理论就会和我们对自身的观感脱节。 /p p 　　神经科学自然认为它并没有内在的局限。有一天，会有科学家能够解释人类意识的问题 搭桥原理终会被解答 人类最后会发现，体验问题只是另一个物质问题——这样的科学乐观主义可能是对的，只有时间才能证明。在这儿需要指出，并不是所有科学家都如此乐观。艾弗拉姆· 诺姆· 乔姆斯基(美国哲学家、语言学家、认知学家、逻辑学家、政治评论家。他的生成语法为20世纪理论语言学研究做出重要贡献)曾说，“极有可能某人会猜测，我们从小说中学到的人类生活和个性会比科学心理学中学到的要多。”不管怎么说，想要解开被大卫· 查默斯(澳大利亚哲学家、认知学家，美国文理科学院院士)称为“最难解的意识问题”，就需要一种新的科学方法，一种能够汲取艺术中的智慧的方法。从一方面讲，我们是能创造梦境“东西” 从另一方面讲，我们也只不过是一团“东西”。如果把科学或艺术分开来看，任何一个都无法解决意识的问题，因为真相是多样的。 /p p 　　乍看之下，物理和艺术的距离似乎特别遥远。物理理论是从晦涩的等式和超级超导对撞机的亚原子残骸中提炼出来的。物理理论坚持认为，我们对于现实的直觉实际上是错的，是感觉虚构出来的。艺术家依赖于想象，而现代物理学则超越了想象。就像《哈姆雷特》表达的那样，天底下的东西(暗物质、夸克、黑洞)是无法想象的。如此奇特的宇宙只能被发现，不能被想象。 /p p 　　但是物理学的超现实本质正是艺术家能帮得上忙的地方。科学的确已经发展到人类无法理解的地步了。正如理查德· 费曼(美国物理学家。1965年诺贝尔物理奖得主)所言，“与小说家不同，我们的想象力已经文思枯竭，别说去想象不存在的东西了，就连去理解存在的东西都十分困难。”这就是不能理解两位数维度的弦理论，或是平行宇宙可能性的人类心理的赤裸裸的写照。我们的心智是在一个简单的世界中演化出来的，物质是确定的，时间是向前流动的，世界只有三个维度。而当我们进入与生俱来的直觉之外的领域时，隐喻就变成了救星。这就是现代物理的讽刺所在：一方面人类探寻真相的最根本的形式，另一方面，除了它们的数学表达式以外，人类无法理解这些基本原理。我们理解宇宙的方式只有类比。 /p p 　　因此，物理的历史充满了隐喻的跃进。爱因斯坦在思考运行中的列车时顿悟了相对论。亚瑟· 爱丁顿(英国天体物理学家、数学家，是第一个用英语宣讲相对论的科学家)将宇宙的膨胀比喻为一个充气的气球。詹姆斯· 克拉克· 麦克斯韦(苏格兰数学物理学家。提出了麦克斯韦方程组，实现了物理学自艾萨克· 牛顿后的第二次统一)将磁场看作是空间中的小漩涡，并把它们叫做“涡流”。宇宙大爆炸就像是宇宙中的鞭炮。而被困在宇宙“炼狱”中的薛定谔的猫则阐明了量子力学的悖论。而且，似乎没有软管就很难理解弦理论。 /p p 　　这些科学明喻似乎过分简单了，但是它们的意义非常深远。物理学家、小说家阿兰· 莱特曼(麻省理工学院人文教授，畅销书《爱因斯坦的梦》的作者)写道：“科学中的隐喻不仅仅有教育功能，还能启发科学发现。在做科学研究的时候，就算文字和等式不会有超出字面的引申意义，不去进行物理类比，不在心中画图，不去想象弹跳的球和摇摆的钟摆是不可能的。”隐喻的力量在于它能让科学家具体地想象抽象概念，去理解数学等式之外的含义。总之，我们所知的世界规定了我们思想的世界。 /p p 　　但是一味依赖隐喻也有风险，因为任何隐喻都不完美。如托马斯· 品钦(美国作家，以晦涩复杂的后现代主义小说著称，几度获得诺贝尔文学奖提名)所言，“隐喻既可以把你推近真相，也可以把你推近谎言，取决于你在什么位置。”宇宙的弦或许像一根软管，但它毕竟不是。宇宙也不是气球。当我们把日常语言与理论挂钩时，等式的纯洁性就被玷污了。用类比的方式来思考就如同行走在一条叫“正确性”的钢丝上。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/66ba5755-c2e7-45b4-b589-073f0c13730b.jpg" title=" 图6.png" / /p p 　 strong 　街上的夫妇，1887 /strong /p p strong 　　查尔斯· 安格朗 /strong /p p 　　人类的两眼在水平方向上存在视距偏差。视觉系统利用这点来计算景深。当眼睛盯住一个物体的时候，它的图像在每个视网膜上的位置是一样的。包含许多相似物体的视域会在双眼中留下相似的图像。这些图像有时能被双眼正确匹配，那么人就会看到扁平的画面 有时某只眼中的图像在另一只眼中被错配，那么人就会看到景深不同的画面。我认为印象派和后印象派时期的艺术家搞明白了这点。他们称能够通过营造假的立体视线索来画出空气，这就是一种操纵景深知觉的手法。因此当你用双眼而非单眼观看安格朗的画作时，它们看上去就像是立体的。——玛格丽特?利文斯敦，神经科学家，哈佛大学 & amp #169 The Bridgeman Art Library/Getty Images /p p 　　这就是现代物理需要艺术的原因。一旦我们认可了隐喻对科学的重要性，就可以思考如何让这些隐喻变得更好。诗人当然是隐喻高手，他们的艺术力量在于饱含着意象的格律。含糊的感受被他们变成了贴切的形象。20世纪的许多伟大物理学家，如爱因斯坦、费曼、玻尔等，都以思维的浪漫性著称，而这并不是巧合。这些声名显赫的科学家借用他们的隐喻本事来参透别人参不透的东西，所以铁路成了相对论的隐喻，水滴成了原子核的隐喻。诗人可以加速科学进程，帮助科学家将隐喻更新换代。或许我们可以发明比软管更好的隐喻。或许一个明喻就能够解开暗物质之谜。正如弦理论学家布莱恩· 葛林(美国著名的理论物理学家与超弦理论家。《宇宙的琴弦》的作者)所写，艺术能够“撼动我们的感官，让它明白到底什么才是真实的”，倒逼科学想象力的进步。 /p p 　　但是还有一种方法能够让艺术家为宇宙对话带来新鲜元素——他们可以让科学隐喻变得有血有肉。如果一个抽象的等式能够变成实物的话，物理学家就可以从不同的角度来探究数学的意义。拿里查· 塞拉(美国的极简主义雕塑家和录影艺术家，以用金属板组合而成的大型作品闻名)的雕塑来说吧。他的金属迷宫让我们能够亲身参与到物理理论中，让我们可以用全新的方式来想象时空的曼妙曲线。而立体主义中破碎的图形也起到了同样的功能，它们和当时的前沿物理之间产生了卓有成效的对话。毕加索虽然看不懂非欧几里德几何学的等式，但却决意用他的画作来展现关于时空的新思潮。一个世纪后，物理学家还在引用他的支离破碎的静物画来象征现代物理学。抽象艺术让我们对那些费解的思想多少有了些理解。 /p p 　　现在是时候让科学和艺术间的对话变成科学方法的标准配置了。我们的大学可以开设“面向物理学家的诗歌”课。但是为了让我们更好地理解理论的延伸，让科学隐喻超越隐喻的限制也是很有必要的。艺术画廊应摆满能让人联想起令人错愕的弦理论、还有EPR佯谬(爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬，以佯谬的形式，针对量子力学的哥本哈根诠释而提出的早期重要批评)的作品。所有的理论物理系都应该请一个常驻艺术家。对普通人来说，现代物理看上去总是太飘渺、太不切实际，它的假设看上去太离奇以至于毫无意义。而艺术则可将物理拉回我们感官所熟知的世界。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/c595bb94-c538-443f-8b3f-41da865d636c.jpg" title=" 图7.png" / /p p 　 strong 　悲剧，1903 /strong /p p strong 　　巴勃罗· 毕加索 /strong /p p 　　长久以来，艺术家就知道色彩和光影是两回事。景深(三维)知觉、运动知觉以及空间组织都是由视觉系统中的子系统来分别控制的。而这三个系统都是“色盲”，只能看到黑白灰。它们是视觉系统中比较原始的部分。在缺乏明暗对比的情况下，一个人是无法分辨景深或者动作的。人们能够看到毕加索的《悲剧》这幅作品的景深的原因是，这幅画除了用色独具匠心之外，明暗也恰到好处。——玛格丽特?利文斯敦，神经科学家，哈佛大学 & amp #169 Francis G. Mayer/Corbis /p p 　　艺术家的反馈也可以让神经科学受益。小说家能够在他们的作品中模拟关于意识的最新理论。如果某个理论无法让角色变得生动，那么这个理论就行不通。(比如，伍尔夫就是弗洛伊德理论的早期批评家之一。她批评他的理论把“活生生的人物变成了医学案例”。)画家可以探索最新的视觉皮层理论。舞蹈家可以帮科学家搞清楚身体和情绪之间的联系。通过聆听艺术的智慧，科学和艺术之间可以产生对话，科学甚至可以变成艺术的一支。从另一方面来说，通过艺术对科学理论和想法的诠释，科学可以从全新的角度审视自身。 /p p 　　创造了“二元文化”这个耳熟能详的词汇的小说家查尔斯· 珀西· 斯诺，提出一个解决科学艺术之间分歧的简单方法。他认为，我们需要“第三种文化”，它能够打破科学家和艺术家之间的“交流障碍”。如果能让作家知道热力学第二定律，科学家阅读莎士比亚，那么双方都会从中受益。 /p p 　　现在就有一种这样的第三种文化，但是它和斯诺的构想不一样。斯诺认为第三种文化应基于科学和艺术之间的对话，而现实中的第三种文化却完全变为科学家对公众的演说。如第三种文化奠基者约翰· 布罗克曼所言，“传统意义上的‘科学’已变成‘公众文化’& amp #823科学只是新闻而已。”当然，摆脱媒体，直接向公众诠释数据的科学家是值得褒扬的。构成第三种文化的许多科学家增长了公众对前沿科学的理解。从达尔文到葛林，从史迪芬· 平克(美国实验心理学家、认知科学家和科普作家。著有多部畅销科普书籍)到爱德华· 奥斯本· 威尔森(美国昆虫学家和生物学家。以他对生态学、进化论和社会生物学的研究而闻名)，这些科学家不仅科研做得好，还能写出漂亮的散文。他们给了我们许多启示。 /p p 　　但是科学和艺术之间如何合作呢?我们是否准备永远生活在这种文化断层中?如果我们想要统一人类知识的话，就必须先搞一场新运动，这运动必须超越科学和艺术的界限，将两者联系起来。而这场运动的前提(可能是第四种文化)就是科学和艺术无法独立存在。这场运动的目标就是培养一个正反馈回路，让科学和艺术不断相互促进。科学和艺术不应互相排挤、互相忽视、或者选择性地互相关注，而应对对方起到切实的影响。如此一来，旧世界的智力隔阂就会消失 神经科学会收获新工具，用以解决棘手的意识问题 现代物理则能够优化它的隐喻系统。艺术将会变成科学灵感的泉源。 /p p 　　这场运动能让我们对真理有更广泛的理解。目前，科学被认为是真理的唯一来源。但是那些不能用缩略词还有等式表达的东西却被轻视，被看作是华而不实的虚构作品、科学事实的对立面。 /p p 　　但是科学无法独自解决它提出的宏大问题。通过将两者融合，我们能够通过实用性而非出处来评价我们的知识。这篇小说/实验/诗篇告诉了我们关于自身的什么道理?它是如何让我们理解我们是谁，宇宙又是由什么构成的?它处理的是什么样的难题，它解决了吗?如果我们的心胸足够开阔，那么就能够发现诗歌和画作都能推动实验和理论的进步。艺术会让科学变得更好。 /p p 　　但在这之前，科学和艺术必须纠正一些坏习惯。首先，人文学科必须与科学真诚协作。亨利· 詹姆斯(作家，哥哥是知名心理学家威廉· 詹姆斯)曾将作家视为能包容一切的人。艺术家必须听从这种建议，不要忽略科学对现实的激动人心的刻画。 /p p 　　同时，科学必须意识到，它描绘的现实并不是唯一的。没有任何一种知识能够独断专行。如卡尔· 波普尔(哲学家，美国哲学家巴特利称为“哲学史上第一个非证成批判主义哲学”)所说：“我们必须要摒弃‘知识有终极来源’的想法。我们必须承认，所有的知识都带有人的特征，都掺杂着人类的错误、偏见、梦想和希望。我们能做的就是不断追寻真理，即使真理遥不可及。”人类对于科学真理的探索源远流长、荆棘满路却永不止步。如果我们想要得到终极问题——我们是谁，何为万物——的答案，科学和艺术都是必不可少，相辅相成的。 /p p 　　原文链接： /p p 　　 a href=" http://seedmagazine.com/content/article/the_future_of_science_is_art/" _src=" http://seedmagazine.com/content/article/the_future_of_science_is_art/" http://seedmagazine.com/content/article/the_future_of_science_is_art/ /a /p

华大基因董事长、华大基因联合创始人汪建　　2016年11月19-20日，由凤凰网与凤凰卫视联合举办的“2016凤凰财经峰会”在京举行。在《中国企业的未来》主旨演讲环节，华大基因董事长，华大基因联合创始人汪建分享了企业的未来发展之路。　　以下为发言实录：　　曾瀞漪：各位朋友下午好，你们好，不错，我们今天下午在会场上面基本上都还是满的，朋友们，今天外面下雪了吗?北京今天第一场雪下起来了，有点诗意。对于企业家来说，他们在创造未来的时候要有情怀要有想象才能走下来，这是我们今天下午的主题，中国企业的未来，我们看这句话，顺着来，中国企业的未来，中国的未来是企业的未来，企业的未来是企业家的未来，但是倒过来看，企业家的未来是企业的未来，企业的未来才是中国的未来，是不是这样才对?想清楚了吗?企业家有想象力，才能才会有发展，企业有发展了，国家才会有壮大的可能性，是不是这样?你们醒过来了没?好，谢谢。　　是的，所以今天我们在现场要谈的中国企业的未来，第一场我们会有一个圆桌论坛，但是在圆桌论坛之前我们会请一个这几年在中国崛起很另类，但是听到他的讲话都会跟别的企业家不太一样，热烈掌声欢迎华大基因董事长汪建先生，热烈欢迎汪先生。　　汪建：很抱歉，我不知道要我来演讲，我准备坐在那儿跟他们白活一下就完了，20分钟，好，我讲一讲我对社会发展不同的看法吧。我是做基因科学的，做基础研究的，2006、2007年在中国科学院关于学术发展有很多不同的意见，所以我们就下海了，就到了深圳去重新组建了华大基因，一晃九年过去了，现在我们做的比较稳定了，我们这几年发表了200多篇世界顶级的科学论文，在中国的社会发展史上好像没有过，这是做基础科研，大家问我们为什么?我说好玩呗，挣钱呢，现在也越来越会挣。2014年的时候我们进入市场，因为所谓的“违规”，让我们暂停，给我们十几个亿的罚款，我上访能力很强，最后改制一下，就继续前进。现在每天能够挣到100多万的净利润的话，差不多200万了吧，发展得很快。　　我们这个挣钱从我们自己做起，刚才那个会上我就讲了一下，我们在华大基因内部有一个规定，就是我们要“三好”，第一个是员工身体好是第一位，第二个员工的学习是第二位，第三个就是工作好。身体好是什么?身体好有规定，叫三大纪律，八项注意，第一个不许有出生缺陷，已知的出生缺陷我们是不能容忍的，我们做基因研究做基因产业的，结果我们自己员工里面有聋的傻的盲的傻的，说得过去吗，这不是骗人吗?所以自己先做到，要求我们员工远离出生缺陷。第二个要求我们员工要原理三高，远离心脑血管疾病，甚至很野蛮的规定不许放支架，你放支架不是找死吗?你得早早的预防，万一放了支架要赶快的拿掉，就是以预防为主，防止心脑血管病。第三个肿瘤，远离肿瘤，如果我们自己能做到，我们能不能让我们服务对象也能做得到。所以我们目标非常明确，原来我说了一句很野蛮的话，中国的聋哑盲人学校要不要关门，后来是暂时不要关门，后来新生越来越少，让它自然的消亡，所以我就光荣的参加了残疾人协会，还当了地方残疾人的领导人。我说的目标就是把残疾人搞没了，这就对了嘛，但是不是希特勒的做法，我们是自己让它没有了，预防了。　　我反对死刑，能不能把这个死刑改成死缓，改成无期，因为所有的癌症病人至少觉得自己是判了死缓。去年中国的癌症新发病例是420万，今年预估会在500和600万之间，原来对中国的癌症新发率有一个持续的预估，大概前几年的估计到2015年是 300万人左右，结果去年突破了400万，今年的数字就更加不乐观，很危险的事情。最后我们在座的每一个1/4的机会最终是死于癌症的我们能不能防一防，我们能不能把死刑死缓变成无期呢，什么叫无期呢?就是有条件下的居住，或者改为监外执行，因为毕竟得了一个很严重的疾病，怎么样把聋哑学校关掉，怎么样把死刑变成一个死缓、变成一个有期徒刑。　　这是不是我们马上应该做到的事情，讨论那么多经济，突然讨论你有心梗了，你还讨论经济吗?讨论那么多社会发展，说你有癌症了，你还关心吗?先关心自己吧。在困难的时候，在一穷二白的时候，小平同志提出来发展是硬道理，那个时代是对的，今天中国什么都过剩，所谓经济低迷不就是多了嘛，你还要生产，干嘛呢，一年大家被逼的换一个手机，其实用两年有什么不可以呢，但是他们新的不停的来，你好像不买对不起人，你还是吃饱撑的，被他们忽悠了，被老雷被老候他们忽悠了，像雷军他们更能忽悠，其实你用手机用两三年有什么不可以呢?一年一换干嘛呢。所以物质的欲望，物质差不多就行，但是健康身体是越来越好，所以这三大注意，你要防住了，三大纪律你执行了，你至少能活到80岁、90岁，而且80%的医疗费用都是从这儿来的，完全是可以做到。然后我还提出来八项注意，就是抗衰老，让你两值永葆，抗衰老我们员工不接受，因为我们华大基因平均年龄27岁，我编了一个词，两值永葆，大家想体质组、颜值组，高兴得很，所以我们自己能够到三大纪律，八项注意。　　那么我们研究基因，基因跟你的防病运动营养有什么关系?跟你的心情、生活习惯有什么关系?跟社会环境有什么关系?这叫学习，做好了，我们再去做产业，自己没做好，不许到外面说，不许到外面做，所以在华大从来不用写商业计划书，从来不用分析市场，就分析你，分析你爹你娘，分析你爷爷奶奶姥爷姥姥怎么活得好，分析你孩子怎么活得好，自己搞好自己就够了，所以我跟工业革命最大的不一样就是我好你不好，处处谈竞争，竞争什么啊?我好你不好，或者你好我不好，我要不好我怎么干我就回家砍树去，我就破坏环境去，我就去挖煤去，一定是这样鞠躬尽力，如果到了生命时代，那肯定是我好你好大家好，人人都好，当边际成本为零的时候，那个时候是不是伟大的共产主义就差不多了，是不是那一回事我不知道，但是一定要和谐，你好我好大家好。所以这样的话，你钱赚的最多，你生命最有价值。　　所以刚才小曾跟我说有首诗，你待会儿再念，因为上面那个会讲自由问题，我原来就写过，自由诚宝贵，爱情价更贵，这个年头娶一个媳妇不容易，如果没有健康，一切不健康，在那儿谈发财，告诉你癌症一期，你那儿谈恋爱，心脏要放支架，谁要你啊?(笑)这是我的一个基本思想，按照这个基本思想我们怎么做的，这是上个礼拜在港科大的一个讲课，把这个给大家快速的分享一下。　　一个受精卵的形成，就是一个生命的开始，所以还是我们中国人英明，还有什么虚岁，虚岁就是这个，在妈妈的子宫里面就是虚岁，生出来就是实岁，一个受精卵的形成就是一个生命的开始，就是一个基因传播的过程，只有基因能够由一个扩成两个，两个变四个，四个变成八个，最后变成十的14次方，就是人的细胞数，其他东西不可能变的。这个变也很简单，但是我们今天看病是倒着来的，我不舒服了，有哪些病了?很抱歉，这是在香港的一个讲课题目，他们都有英文讲，这是一分钟前准备的稿子。所以精准医学应该顺着走，这就对了，这是刚才讲中国的老百姓疾病问题还没解决，你要这么解决很容易解决。　　但是工业那一套医疗方式是不对的，我们今天的群众医学是被物理和化学绑架了，X光、核磁、化学药物，基因出问题了，那些东西可以解决问题吗?不能解决问题。 NDA蛋白质，1953年，是沃森8岁的时候发现了NDA双螺旋，1962年获诺贝尔奖，克里克1963年提出的生命中心法则，2002年得诺贝尔奖，我们老朋友。为什么当年做不了?一个基因组花了31亿美元，现在过了十几年了，到1000美元了，我们能不能降到1000人民币去。　　谁是大数据?我们每个人是真正的大数据，如果一个人有10个T的数据的话，我作为100万个人就是10个亿G的数据，仅仅100万的人就等于中国的全部数据了，当年我们做基因定律的时候比摩尔定律还要摩尔定律，我们代表中国参加做了1%，现在价格这么下来了。我我核能卫星我们都人家落后，但是人家基因组计划我们跟人家是一样的，我们参与组，因为是克林顿感谢我们，江主席在到处找谁干呢，我们就一夜成名了。江主席的左右手是奥巴马今天的左右手，当然他们也好日子也不长了，还有个把月，但是奥巴马和克林顿都是人类基因组计划的忠实的推进者，是他提出来的，我讲的话就是创新科技是需要政府站台，华大基因现在流落江湖变成一个民营的东西，这个有点很莫名其妙。　　你看上一个世纪爱因斯坦四篇论文你现在读还不能不服，但是尽管他比阿Q还更像猴子，他们他比我们聪明，你不服行吗，所以上一百年我们受人欺负，达尔文到爱因斯坦是50年的差距，到人类基因组计划是十年的差距，所以生命科学以前所未有的速度在追赶物质科学，换句话说，物质科学差不多了，应该让位基因科学了，英国人提出来十万人计划，2015年美国人提出来，今年我们国家规划的，我们在21011年自己就提出来百万基因组计划，这是华大基因在硅谷跟谷歌在一个里面的一张图，我们今天的仪器，中国和美国，两个国家三个公司能生产同样的仪器，前所未有的，这是我们自己CS，大规模的仪器创造，这些都能够分析基因的结构，更可怕的事情，读的基因组是那么快，今年6月份，美国人提出来，能不能人工造一个人呢，现在提出来十年时间十亿美金做一个人，你爱不爱不听，同不同意那是你的事，谁呢?(查尔斯)和(杨路含)，两个最主要的人物提出来的，我们的老朋友，华大基因也不能落后，现在在全球合成领域也是最具规模的，我们现在马上就完成了一个酵母的合成，我们完成了一个细菌的合成。我们现在胆不是那么大，敢说搞一个人，我们先把木马箱弄起来，大家不反对吧?这个很有意思，我们现在在我们的门口堆了一个五米五高的雕塑，你们在网上一查就查到。　　这是我们的排名，我们在中国的基础科学，我们排全国第三的，我们只有一个学科，人家是数理化天地生，我们讲能不能生的优，能不能病的少，能不能活的少，5.6%的出生缺陷，60%的人在最后28天把60%的钱花在那个床上了，我们的平均年龄期待寿命是73岁，我们深圳的隔壁香港是86岁，还有一个特殊群体是93岁，凭什么?我们为什么不能活到93岁、100岁呢?这个可能时间来不及了。　　我们说聋哑盲傻学校能不能在我们手里关掉，这些孩子能给家庭带来幸福吗?社会能带来进步吗?天天讨论经济为什么没有人讨论这个问题呢?我就搞不明白，这些人天天办福利学校，为什么不把福利学校关掉呢，所以我们提出来百万，把一百万出生零缺陷做下去，是能做得到的，我们的大数据把百万人做出来，原来教科书都不对的，今天上午讨论医学的，你教科书都不对，你怎么讨论呢，你的临床诊断个屁呢，你非要用传统方法搞，搞什么搞呢?(掌声)　　所以我们要共同的呼吁，把这个出生缺陷拿出来，我再跟大家讲一个数据，拿下来要花很多钱吗?我们当时定的价格，美国人定多少价，我们定同样的数字，但是我是人民币，我在香港在我们隔壁我就按照美国人收费，在国内贫困地区，我就问省长、市长你说什么价，除以一半，市场经济，除3，最后河南省说除5，我说行，你说什么就是什么，你能不能把聋哑学校关掉，关掉我就干，你不让我饿肚子，这是可以做到的。　　肿瘤就是一个基因病，肿瘤哪有治不好的，早早就可以发现早期肿瘤那一块，我再讲一个例子，这个哥们儿(乔布斯)，苹果越做越好，结果人没有了，苹果还在，跟他有什么搞头。你看，我跟比尔盖茨是多年的老朋友，我本来跟他一伙的，他没了，我只能跟库克混在一块，因为我口味也很重，你看要活着多好，搞那么多钱，有病啊(笑)。你看，糖尿病、心脑血管病、美国人往下降，中国人往上走，你看我，我原来的血是白的，高血压、糖尿病，后来不行，我得自己搞把这个基因一搞，这个心脏不停跳，血管控制好，我很猛，什么都可以控制住，胖了变瘦了，瘦了变胖了，你看我，这是在北冰洋里面，在南极里面游的，高山速降，滑雪，我跟王石爬山，珠峰他现在比较惨，我现在比较爽，什么都能够弄。你看我这是原来突然找到的一张照片，这是原来老年斑，现在我给它弄没了，我从来没有去过韩国(笑)，衰老是可以逆转的，大家要相信科技的力量。　　这是我们做的这些东西，现在全世界我们怎么样合作，能不能形成一个全球的联盟，把这些病全部干掉，这是我们跟大家合作的，我是一个一个国家的去拜访他们，跟我们合作，对上眼我们就回家生孩子，跟美国的各种各样的合作，跟加拿大的合作，你看跟比尔盖茨一次、两次、三次、四次、五次，最后比尔盖茨基金会的CEO 都加入华大了，这是我们国家基因库，那个地方就是大木马像在那儿待着。　　这就是一个生命的开始，一个起源，所以应该把这些东西都存起来，读起来、用起来，我们在运行这个，这些就活得长了，这就不具体讲了。用科学技术这些问题都能够解决的，我就提出来怎么样能够实现这些东西，又回到这个，这样的大数据是前所未有的，所以我们正在经历一个时代的变迁，如果说农耕文化是为了生存，是为了农业生产，如果工业是为了物质，那么下一个时代是以人为本，以命为本的，每一个人都两值永葆，活得高兴，人没了，其他东西也没了，不要人没有了，那个东西还在，傻不傻，谢谢大家!

癌症是由渐进的基因和表观遗传变化驱动，在整个过程中，癌细胞可以获得复杂的异质性，进而更具侵袭性和转移性，并扩散到身体其他部位形成新的肿瘤，加速疾病的进程。因此，深入了解肿瘤亚克隆选择和转移的分子基础、转录状态的起源和转变以及肿瘤进化路径的遗传决定因素，不仅有助于阐明肿瘤进化的基本原则，还具有临床意义。基因工程小鼠模型（Genetically engineered mouse models, GEMMs）是研究肿瘤进展的一个关键工具，研究人员能够通过GEMMs研究肿瘤在原生微环境和实验定义的条件下的演化过程。其中，KrasLSL-G12D/+ Trp53fl/fl（KP）模型通过病毒传递Cre重组酶到少量肺上皮细胞引发肿瘤，导致致癌基因Kras的激活、P53肿瘤抑制基因的纯合缺失和肿瘤的克隆生长等，真实模拟了新生细胞转化成侵袭性转移肿瘤的主要步骤，从分子和组织病理学上再现了人肺腺癌的进展。因此，我们可以通过KP模型来探究肿瘤演变过程中尚未解决但非常关键的问题。 近日，美国加州大学Jonathan S. Weissman研究团队及合作者在Cell上发表了题为“Lineage tracing reveals the phylodynamics, plasticity, and paths of tumor evolution”的文章。研究团队将基于单细胞RNA-seq的进化谱系示踪系统引入KP小鼠模型中，连续并全面监测了一个携带致癌突变的单细胞演变为侵袭性肿瘤的全过程，揭示罕见的亚克隆可以通过独特的转录程序驱动肿瘤扩张。此外，研究团队还发现肿瘤通过典型、独特的进化轨迹发展，干扰额外的肿瘤抑制因子可以加速肿瘤的进展。该研究以前所未有的规模和分辨率重建了从单一转化细胞到复杂、侵袭性肿瘤群体的肿瘤演化全过程。 文章发表在Cell主要研究内容KP-Tracer小鼠可以连续和高分辨率追踪肿瘤的起始和进展为生成高分辨率的肿瘤演化系统，研究团队开发了一种具有谱系追踪能力的肺腺癌小鼠模型KP-Tracer，能够连续数月进行细胞谱系追踪。后续实验证实，在5-6个月后，该模型成功追踪了肿瘤发生，并且示踪剂能够在相应部位表达。此外，在对癌细胞进行单细胞转录组测序分析后，发现细胞状态、谱系、样本身份和肿瘤克隆性在肿瘤中的表达与预期一致。 图1. KP-Tracer小鼠模型的构建。来源：Cell罕见的亚克隆在肿瘤发展过程中显著扩增肿瘤进化中的一个关键问题是，基于肿瘤生长促进基因或表观遗传变化的亚克隆选择以及由此产生的亚群动态变化如何导致侵略性亚克隆对同一肿瘤的其他部分的扩展。为研究KP肿瘤的亚克隆动力学，研究团队采用了一种统计检验方法，即将每个亚克隆的相对大小与没有亚克隆被选择的“中性”进化模型中的大小进行比较分析。结果显示，有些肿瘤似乎是中性进化的，即没有证据表明阳性选择；有些亚克隆则显示出明显的阳性选择迹象。此外，研究团队发现肿瘤主要由一个（有时两个）正在扩增的亚克隆驱动。在肿瘤中，扩增细胞的比例分布广泛， 表明了亚克隆扩展的侵袭性；扩增细胞以增加的DNA拷贝数变异、细胞周期评分和适应度评分为标志。 图2. 罕见亚克隆的显著扩增及其特性。来源：Cell绘制细胞状态之间的系统发育关系揭示肿瘤进化的共同路径原则上，KP模型中观察到的细胞可塑性、转录异质性可能来自于通过转录状态的随机或结构化进化路径。为了研究肿瘤进化路径的一致性，研究团队开发了一个称为“进化耦合”的统计数据，扩展了克隆耦合统计数据来量化成对细胞状态之间的系统发育距离。基于不同转录状态的占比和进化耦合的全套肿瘤的数据驱动分层聚类显示，肿瘤可以分为三个不同的组（Fate Cluster1、Fate Cluster2及Fate Cluster3）。Fate Cluster1、2之间共享一些转录状态，Fate Cluster1主要通过包括胃样和内胚层样状态进化；Fate Cluster2通过肺混合状态进化，Fate Cluster3以高适应度状态为主，如前上皮间质转化（Pre-EMT）和间质状态。进一步，研究团队开发了“Phylotime”对Fate Cluster 1、2背后的转录变化进行分析。分析结果证实，Fate Cluster1、Fate Cluster2是两条独立的进化途径，并且每条途径显示出与Phylotime相关的不同转录变化。上述结果表明，KP肿瘤可能主要通过两种途径进化，一条是胃样和内胚层样状态，另一条是肺混合状态，且每种进化轨迹都显示出明显的转录变化。 图3. 细胞状态之间系统发育关系的构建。来源：Cell肿瘤抑制因子的缺失会改变肿瘤的转录组、可塑性和进化轨迹肿瘤抑制基因可以调节多种细胞活动，其丧失与肿瘤侵袭性的增加有关，但这些基因对体内肿瘤进化动力学的影响目前尚不清楚。因此，研究团队结合基因干预和定量系统动力学方法探索了额外的致癌突变如何改变KP肿瘤的进化轨迹，重点研究了人类肺腺癌中两种频繁突变的肿瘤抑制因子LKB1和APC，以及经CRISPR sgRNA敲除LKB1和APC后产生两种动物模型（KPL和KPA）。结果显示，靶向LKB1或APC会增加肿瘤负担，但亚克隆扩增的数量和相对大小没有改变；与肿瘤适应性相关的基因在遗传背景中差异较大。 图4. 遗传扰动会改变肿瘤的转录适应性和可塑性。来源：Cell 为检测LKB1和APC的异常是否改变了KP肿瘤的转录图谱，研究团队整合了KPL、KPA肿瘤和之前的KP肿瘤的单细胞转录组数据集。结果显示，经额外的LKB1和APC干扰后产生了四个新的转录状态。此外，针对LKB1/APC的干预也导致主导转录组状态的改变：KPL肿瘤主要富集在上皮细胞-间充质转化前状态（Pre-EMT），KPA肿瘤富集在APC特异性早期、间质和转移状态。 为研究肿瘤抑制因子的缺失如何改变进化轨迹，研究团队对单个肿瘤的转录状态占比和进化耦合进行了主成分分析。结果显示，靶向性肿瘤抑制因子LKB1或APC均可促进肿瘤生长，但其对细胞状态、可塑性和进化路径的影响差异较大 。具体而言，KPL肿瘤能够迅速发展到Pre-EMT状态下并稳定下来；KPA肿瘤则通过新的APC特异性状态开辟了一条独特的进化路径。图5. 肿瘤抑制因子的缺失对肿瘤进展及细胞状态的影响。来源：Cell结 语综上所述，该研究首次在基因工程肺腺癌小鼠模型中使用基于CRISPR的谱系示踪剂追踪肿瘤从单一转化细胞到侵袭性肿瘤的演化过程，以连续、高分辨率的肿瘤谱系追踪为肿瘤进化建模提供了一个重要参考，绘制了从激活单个细胞的致癌突变发展成为具有侵袭性的转移肿瘤的路径图，揭示了细胞转录图谱、细胞可塑性、进化路径以及肿瘤抑制因子在肿瘤发展中的作用。研究团队表示，随着谱系示踪工具的发展和其他新兴数据的集成，也期望该研究提出的实验和计算框架为未来构建肿瘤演化的高维、定量和预测模型奠定良好的基础，从而为新的治疗策略提供新思路。 图6. 研究总结概图，来源：Cell