2024年诺贝尔奖启示了当代生物学的新进展

2024年的3项诺贝尔科学奖都引起了不小的争议，一些人认为物理奖和化学奖事实上都奖给了人工智能，这是对人类智慧的不信任。还有一些人则指出这3项科学奖居然都和生物有关，似乎意味着传统意义上的物理学和化学都日渐式微了。

但对于菲利普·鲍尔（Philip Ball）来说，所有这些争议都早在预料之中。这位出生于1962年的英国科普作家在牛津大学拿到了化学学士学位，然后在布里斯托大学拿到了物理学博士学位。之后他并没有直接从事科学研究，而是去著名的《自然》（Nature）杂志当了20多年的编辑。其间他出版过十几本科普著作，包括已经翻译成中文的《化学元素发现史》、《牛津通知读本：分子》和《水：中国文化的地理密码》等等，题材范围相当广泛。

英国科普作家菲利普·鲍尔（Philip Ball）。(The University of Chicago Press)

生物学也是鲍尔非常关心的领域，他发现今天的主流社会在描述当代生物学时的叙述方式过于简单，没能体现出生物学的复杂性。2019年他去哈佛大学医学院做了几个月的访问学者，和全世界最顶尖的生物学家进行了多次深入的交谈，发现关于生物学的主流传统叙事比他想象的还要过时，于是他决定写一本书，修正普通人对生物学的错误印象。

2023年底，鲍尔的新书《生命是如何运作的》（How Life Works）终于问世。他在这本书里介绍了当代生物学的新进展，很多内容都和2024年的这3项诺贝尔科学奖有关。比如，医学或生理学奖给了基于RNA的基因调控，再次证明生命并不是依照DNA蓝图按部就班组装起来的一部"机器"，这个过程远比大家想象的要混乱得多。

举例来说，人类只有大约1.9万个编码蛋白质的基因，这个数字只是香蕉的一半，但因为mRNA剪切方式的不同，人类细胞可以用这1.9万个基因合成出8万~40万种不同的蛋白质！此前人们认为一种蛋白质只能折叠成一种三维结构，但实际上大部分蛋白质并不具有固定的三维结构，而是会随着与之相结合的分子的不同而呈现出完全不同的状态和性质。不但如此，这个过程不是0和1的差别，而是线性的，这就从根本上杜绝了蛋白质的数码化模拟，把细胞内的蛋白质相互作用变成了一个极度复杂和混乱的线性网络。

不但如此，大约有37%~50%的人类蛋白质属于无序蛋白质（disordered protein），这些蛋白质没有固定的三维结构，可以根据所处环境的不同随时改变其构象和功能。因为无序蛋白质无法被结晶，难以用传统实验方法解析其结构，所以人工智能在预测无序蛋白结构的问题上有其独特优势。从这个意义上说，预测蛋白质结构的人工智能技术获得本届诺贝尔化学奖可谓实至名归。

生物奖和化学奖都和复杂系统有关，而经典物理学也正是在研究复杂系统时遇到了最大的瓶颈。物理学家喜欢把物理学定义为"负责解释一切的科学"，但经典物理学只擅长解释特别简单的事情，比如大尺度的星体运动或者微尺度的原子结构。一旦我们把目光放到中等尺度的复杂世界，比如气象预报或者地震预警，就会发现经典物理学是无能为力的。

生命更是经典物理学研究的禁区，物理学家们至今仍然无法从还原论的角度解释生命的起源和生命运作的机理，因为生命系统的复杂性超越了经典物理学的解释范围。