一个有趣的问题：生物学家能修好收音机吗？

撰文 | 尹涛

对于20世纪80年代的小姐姐和小哥哥来说，收音机堪比今天的手机、平板、笔记本电脑。

没有收音机？你可能娶不到媳妇儿。

那么问题来了，如果你家收音机坏了，找谁修？怎么修？需要几个步骤？

物理学家vs生物学家修收音机

如果你找到迷人的理查德·费曼先生，他只需要绕着它转两圈就能修好收音机。

在《理查德·费曼传》和《别闹了，费曼先生！》中，都提到了物理学家理查德·费曼小时候修收音机的故事。

10多岁的费曼痴迷于收音机，甚至做起了修收音机的小生意。但与一般人不太一样的是，他只要边踱步边思考就好了。

有一次，他先是盯着坏了的收音机看了看，然后便在屋子里走来走去。人们怀疑他根本修不好收音机。

费曼在屋里散了会儿步之后，从收音机里拽出了两根管子，将它们的位置互换又插了回去。结果收音机就这么被轻轻松松地修好了。于是，收音机的主人惊呆了。

理查德·费曼

那么，要是找一名生物学家来修收音机，他能完成这项任务吗？

你可能会遗憾地发现不行。

俄罗斯生物学家尤里·拉泽布尼克写过一篇著名的幽默论文，题为《生物学家能修理收音机吗？》。

这是一篇拿自己开涮的文章，拉泽布尼克假设自己妻子的老式晶体管收音机坏了，需要他修理。

好吧，对于一位典型的生物学家来说，修理收音机可不是件小事。

第一步：收集大量类似的收音机，仔细检查每一台，留意它们之间的差别，并根据颜色、形状、大小等对元件进行分类。

第二步：试着移除一两个元件，或者让它们交换位置，看看会发生什么。这是为了确定哪些元件是关键性的，因为移除关键元件会导致收音机完全停止工作，而缺少不那么重要的元件只会影响音质而已。

到这里，一项庞大的研究才刚刚开始。

一台晶体管收音机可是有很多元件的，它涉及很多变量，因此生物学家需要更多的预算才能对收音机进行深入研究。

接下来，他可能还会使用功能强大的显微镜，深入到晶体管、电容器等元件的原子层面去寻找线索。

看到这里，你会觉得很荒谬吧？

为什么会出现这样的结果呢？

这是因为物理学与生物学在研究问题的方法上有着根本性的不同。

生命是什么？

在20世纪40年代，生物学的发展还远远落后于物理学。别提生命基本过程的细节了，人们甚至搞不清楚，为什么生命看起来似乎能够违背物理学的一个基本定律——热力学第二定律。

如果你忘了这是什么，可以简单理解成“万事万物都有熵增大（变得混乱）的趋势”，只要回想一下不收拾的屋子会乱成什么样子就会明白了。

著名的物理学家薛定谔提出了一个问题：生命是什么？

没错，就是那个把猫关在盒子里，让它既生又死的家伙。他怀疑，当时已有的物理学和化学可能没法解决这个问题。

于是，天才的薛定谔先生预言了某种“非周期性晶体”的存在，认为它是生命的秘密。

你可能猜到了，他说的正是DNA。

接下来的几十年里，分子生物学领域出现爆发式发展。

科学家弄明白了DNA的双螺旋结构，破解了遗传密码，还把达尔文的进化论和遗传学整合起来。

说起DNA，恐怕今天已经没有人不知道了。生物学家在做研究时也习惯了从分子层面去看待和解决问题，这也是修收音机对他们来说有难度的原因吧。

幸福来得这么突然，还这么成功，以至于大多数科学家觉得：生命那些令人惊讶的性质，似乎可以单靠原子和分子物理学来解释了，不用再借助任何全新的理论。

这就是还原论的观点。

可是，提出“生命是什么”这个问题的薛定谔本人并不这么乐观，玻尔和海森堡这些量子力学的大佬也认为：我们需要新的物理学，才能彻底解决这个问题。

因为只靠DNA为核心的分子生物学，并不能完全解释生命为什么有那么大的“魔力”。

组成生命和非生命的原子都是一样的，为什么一团细胞和一块石头就那么不一样呢？这种尺度，或者说规模带来的巨大差距说明：在微观和宏观之间，在没有生命的无机物和生物体之间，有个至关重要的秘密还没有揭开。

我们可能需要换个角度思考问题，比如，如果生命是台机器——当然是比收音机要复杂多的、极为精妙的高级智能机器，它的硬件自然是分子结构，那么软件是什么？

是信息！

将生命与非生命区分开来的东西就是信息。

德国科学家贝恩德–奥拉夫·屈佩尔斯说：

“如果没有信息，生物学就将失去意义。”

在组织尺度上，负责发送信号的分子会在相邻细胞间传递信息，其他分子则随血液循环在器官间传送信号。即便是单个细胞也能收集和处理周围环境中的信息，做出相应的响应。

当然，生物体的最杰出的信息处理系统是大脑，它经常被人们比作数字计算机。

生物会繁殖，并通过繁殖将它们的信息传递给后代。

比如，我们会从父母或祖父母那里遗传某些具体的特征：红头发、蓝眼睛、雀斑、长腿……这种信息被编码在基因中，然后作为繁殖过程的一部分被复制。因此，生物繁殖的本质就是遗传信息的复制。

除了个体生物之外，还有社会结构和生态系统。蚂蚁和蜜蜂之类的社会性昆虫通过传递信息来协调群体活动，比如觅食和选择筑巢地点等。鸟儿会聚集成群，鱼儿也一样，这些都说明信息交换是它们的协同行为的核心。

所以，著名理论物理学家、宇宙学家和天体生物学家保罗·戴维斯告诉我们：

生命=物质+信息

分子结构是生命的“硬件”，信息网络是生命的“软件”。

生物体中含有大量高效的微型机器，它们聪明地处理和控制着信息，战胜了热力学第二定律，从混沌中获得秩序。而进化让这张隐形的信息网络不断升级。

恭喜你，现在已经get了信息论的全新视角，踏在了物理学、生物学、计算机科学和数学等学科融合的跨界领域。

重新审视癌症基因

信息论能用来做什么呢？

开发信息引擎、建造生物电路、研究量子计算机……基本上你能想到的所有前沿领域，它都能用上，比如，重新审视癌症基因。

在生物学领域，癌症是被研究得最多的课题，过去50年间有超过100万篇相关论文发表。关于令人恐惧的癌症，有两个普遍存在的迷思，你可能正陷在其中：

第一，癌症是一种“现代疾病”

第二，癌症主要危害人类

大错特错！癌症的起源要比现代人类早多了，而且它广泛存在于几乎所有多细胞生物中。

癌症是什么？

其实它是一种有着古老起源的生物学现象，是多细胞生物在进化过程中付出的代价。

在单细胞的世界里，只有一种生存逻辑：复制，复制，还是复制。从这种意义上说，单细胞是永生的。

然而，多细胞生物的“永生”工作由专门的生殖细胞承担，对于普通的体细胞来说，只需要复制有限的次数就够了，比如一个皮肤细胞通常复制50?70次。

于是，多细胞生物体就和单个细胞签订了“契约”：单细胞放弃长期复制的能力，加入集体：作为交换，单个细胞的基因信息能得到更好的传播。

当信息传递出现问题，这种契约被破坏的时候，单个细胞就会回到自私的原始生存状态，完全不顾及周围的其他细胞，只追求自己的不断复制。

这就是癌细胞的产生和传播。

所以，癌症无新鲜事。这是一种极为古老和原始的细胞防御机制，类似于电脑的安全模式。

它不是损伤的产物，而是对损伤性环境的响应。

有了这样的认知，我们就能理解为什么对抗癌症那么困难了，因为癌症是多细胞生物生存逻辑的一部分，和它作战注定是一场艰巨的斗争。

也许未来的人工智能可以成为我们的数字医生，通过观察我们细胞中的信息模式，为我们进行诊断和预警——包括癌症风险的预警。

然后，我们可以努力调整到健康、平衡的信息模式，或许更换甚至再造部分有缺陷的细胞元件，就像修理收音机那样治疗疾病。

我们的数字医生还可以通过重写生命的软件——信息代码并上传到细胞中，轻松地治好我们，就像程序员找到bug并打上补丁，然后按下重启按钮一样，so easy！

《理查德·费曼传》

[美] 劳伦斯·克劳斯 著

中信出版集团

全世界女性都欠他一声谢谢！这个土生土长的杭州男人，澳大利亚给他塑像

2019-10-29 17:50

10月25日晚，澳大利亚昆士兰大学举办了一年一度的纪念周健博士专题演讲会，会上举行了周健博士塑像揭幕仪式。塑像将放置在周健生前创建的科研所的大门门厅。

据了解，昆大每年从全世界挑选杰出科学家，来给公众做深入浅出的演讲，帮助公众了解在医药研究方面的最新重大进展。

周健博士生前和Ian Frazer教授共同研制成功了宫颈癌疫苗。澳大利亚前总理陆克文曾说，全世界数千万的女性都欠周健一声谢谢。

你可能不知道，这个让全世界上亿女性受益的英雄，是从杭州走出去的。

今天，让我们一起来认识他。

1 老浙二家属圈中最聪明调皮的孩子

认识周健，绕不过杭州。1957年2月24日，双鱼座的周健出生了。

周健的家，是一个典型的知识分子家庭，爸爸是部队医院转业到浙医二院工作的专家，家里还有一个大两岁的姐姐。1958年1月初，周家搬进小营巷的阿弥陀佛弄2号墙门里。墙门里建有一幢三层小洋楼，被称为浙医大小洋楼。

周健居住过的小营巷浙医大“小洋楼”

在这样的氛围下，从小，周健就对医学表现出了浓厚的兴趣。

按照姐姐周凯回忆，弟弟小时候很喜欢医院里的瓶瓶罐罐，爸爸经常拿回家让他搞点小发明。

老杭州都知道，杭州的夏天还是蛮热的。周健搞了个有意思的小发明，把玻璃盐水瓶里灌上汽水，瓶口栓上绳子，扔进井里，晚上全家一起喝冰镇汽水。邻居们看到了，也学样子，都夸周健聪明。

当然，周健骨子里也有小男生的调皮。

那时候邻居基本都是老浙二的家属，有人家刚买了密码锁，一会儿工夫就被周健破解了；邻居家养了小鸡，他抓来研究解剖结构；邻居在院子里种了向日葵，他拔了做研究……

2 求学时收获爱情，

学位论文还拿到省科技进步一等奖

聪明调皮的男孩子，读书用起劲来，也会很出色。我们来看看他的求学经历：

1977年恢复高考后，周健考入温州医科大学(原温州医学院)，在这里求学的5年，不仅打开了他的研究世界，还让他收获了爱情。

后排右三为周健

孙小依是周健的同学，大学期间，周健就展露出了不同。他不仅买了无线电元器件改装收音机，周末更是步行去温州第一百货公司，跟着货架上的电视机学习英语。

正是他的这股韧劲，引起了孙小依的注意。虽然两人一动一静，性格完全不同，但却走到了一起。周健还承诺，不会因为感情影响学习，两人还要比比谁学习好。

之后，周健在浙江大学(原浙江医科大学）攻读硕士学位，师从徐英含教授，并开始了对HPV的研究。

求学中，周健不分寒暑假，不分日夜，工作起来，一杆子到底。有时因为细胞培养需要，经常白+黑连轴转，在实验室，他度过了无数个日夜。

而他的动手能力，也让同学老师印象深刻。

学校里有报废的电冰箱、离心机、孵箱，他会设法去要来，加以修理和油漆，居然和新的一样。

办全国巨噬细胞科研培训班时，周健是骨干。1984年，所在实验室举办两期培训班，每期数十人，来自全国各地，有病理学界的，也有防疫部门的，有教授，也有一般的医生，这个班讲课主要是他，指导实验主要是他，连住宿也是通过周健妈妈帮助解决。

因为有了前期的积累，周健的硕士学位论文发表于美国权威杂志，获浙江省科技进步一等奖。

1988年，北京博士后出站，周健赴英国剑桥大学Lionel Crawford教授的实验室工作，妻子孙小依也前往英国陪伴并担任他的科研助手。

周健夫妇在实验室

3 生活上不拘小节，

科研上不放过一个颗粒

可能和很多搞科研的男性一样，周健在生活上，可以说是不拘小节。

孙小依回忆，周健做饭很好吃，但每次做饭，都需要别人帮他洗好、切好，他只负责炒菜，炒完菜后，所有调料瓶盖都不翼而飞。

或许他的全部心思，都放在了科研上。

在同事眼里，他的勤奋已经到了一种对自己“苛刻”的地步。为了做一个实验，他可以把自己关在实验室里十天不出门，只用方便面和白菜填饱肚子。

剑桥的这段经历，对于周健来说，更大的影响在于遇到了时任澳大利亚昆士兰大学免疫与癌症研究中心主任的弗雷泽，弗雷泽力邀他们前往澳大利亚。

周健（右）与弗雷泽

在澳大利亚，周健有了更好的科研条件可以致力于HPV病毒的研究。

在周健看来，做研究就像“玩水游戏”。

1990年，周健在英国剑桥时给杭州家里寄来一盘录像带，向家里汇报在国外科学研究工作情况时，他幽默地说：“搞生物化学的实际上就是‘玩水’，把这个瓶子里的水倒到那个瓶子里，然后再在那个瓶子里加点什么东西，最后能做些东西出来。这实际上是生物科学发展代表着当今世界最先进的一门技术。”

做研究在周健看来，并不是苦差事，有些念头，甚至是在生活中产生的。

1990年底的一个夜晚，周健和孙小依散步时，突然提到，已经有表达和纯化了的L1、L2(HPV晚期蛋白、病毒壳膜的主要构成)蛋白，何不把这两个蛋白放在组织液里，看看它们能否合成病毒样颗粒？

散步时的想法，被周健立即应用到了试验中。

大约两周后，两人将合成好的东西拿到电子显微镜下观察，没想到，真的合成了一个病毒样颗粒。

正是这个乳头状瘤病毒(HPV)样颗粒，为宫颈癌疫苗研制带来了重要突破。

作为一名免疫学家，弗雷泽更关心疫苗和免疫学，他们终于证实病毒样颗粒能够激发免疫反应。两人合作的第一篇论文发表在1991年第185期的《病毒学》期刊上，论文中详细介绍了制造病毒样颗粒的实验细节。

周健夫妇与弗雷泽

4 积劳成疾英年早逝，

没能等到疫苗上市那一天

周健期盼的那一天，就要来了。

1997年，周健带着伊恩?弗雷泽教授来温，促成了温医与昆士兰大学免疫与癌症研究所的合作。

1999年初，宫颈癌疫苗的临床试验在世界各地陆续展开，温州医学院的临床试验也在紧张进行之中。周健计划回中国进行一次学术访问，但那段时间，身体一直很棒的他，不止一次对妻子感叹：很累。

自从出国后，周健没有请过一天病假，一周七天无休更是家常便饭。

虽然妻子劝他放弃此次回国，但周健还是坚持，3月初回到了温医大，查看疫苗临床试验的情况。

3月8日，周健给妻子打去了电话，同样感叹“很累”，谁曾想，这竟成了两人最后一次通话。

1999年3月9日晚，周健因感染性休克病重，第二天，他永远闭上了眼睛，年仅42岁。

而在周健的支持和帮助下，随后几年里，温医大与昆士兰大学签订合作协议，在科研、学者交流、学生互换等方面开展了深入广泛的合作。学校在HPV致癌机制及防治疫苗研究等方面取得了可喜的成果。

2013年，也就是在周健去世14年后，温州医科大学为他竖立了雕像，他也是温医大历史上第一个被塑成雕像的校友。

5 他的研究，

使全世界亿万妇女得以受益

除了给母校带去荣誉，周健的研究成果，是真正造福于女性的。

2006年8月28日下午，在澳大利亚昆士兰州的亚历山大医院，一对少年姐妹接种了世界上第一支宫颈癌疫苗。

孙小依与周健的儿子周子晞见证了这一历史性时刻，遗憾的是，周健看不到了。但周健一定很欣慰：随后，美国、英国、加拿大、澳大利亚等120多个国家和地区先后批准了宫颈癌疫苗的使用。

在之后的十几年间，宫颈癌疫苗一直在不断发展。

2014年12月，美国食品药品管理局FDA宣布默沙东公司九价宫颈癌疫苗获批。

2016年7月18日，由葛兰素史克生产的希瑞适宫颈癌疫苗获批，这是首类可以在华销售的宫颈癌疫苗。

2017年5月19日，中国国家食品医药监督局批准默沙东公司“佳达修”四价宫颈癌疫苗上市。

同年11月9日，中国国家食品药品监督管理局签发了默沙东公司四价人乳头瘤病毒疫苗“佳达修”《生物制品批签发合格证》。当日，中国大陆地区首剂四价宫颈癌疫苗在重庆开针接种，此后将陆续在中国大陆接种。

2018年1月9日，四价人乳头瘤病毒疫苗终于在周健的故乡杭州市和母校所在地温州市开始接种，孙小依专程专程从澳洲赴温州亲临接种仪式。

同年4月28日，国家药品监督管理局有条件批准用于预防宫颈癌的九价HPV疫苗在中国上市。