让我们从最初的惊愕中冷静下来。首先,能在广袤无垠同时生存条件又极端苛刻的野外找到黑龙的准确位置已经是大功一件。因为我们冒险的出发点并不是这里,而在更早。能从一张白纸变成这么复杂的网络图本身就已经是巨大的一步。这就如同社会发展初期的资本原始积累一样,是一件很枯燥甚至“血淋淋”的事。也就是大概十多年前吧,能克隆出一个基因就已经是可以拿生物学博士学位的事情(所谓克隆基因就是根据你找到的突变体的性状最终定位出造成这种变化的具体基因在染色体上的位置,也就是正向遗传学的内容)——我的意思是说,这个“血淋淋”的时代距离我们并不遥远。

这种原始探索是不可避免的,也是每个学科发展的第一步。我们理应对之前的每一个生物学博士致以敬意,就像对每个牺牲的调查兵团成员一样(x

但是每个调查员带回来的信息又是十分零散的,试图将它们整理在一起的工作在一开始难免会出现这样的情况:

于是我们就需要借助“模型”来帮助我们理解我们的实验对象。虽然“模型”这个词听起来似乎比“理论”哔格要掉一个档,但是模型在我们认识世界中确实是C位一般的角色。就算是研究对象已经比较“单纯”的物理学,最后也是需要一个“标准模型”来统一描述自己整个理论框架。


所以说,“原始探索”是第一步,“建立模型”是第二步。原始探索是否已经足够到了可以数学建模的程度,这是每一个研究者需要思考的问题,如果原始探索还不足,此时便匆忙进行建模,很难保证自己模型的可靠性和实用价值;相反,如果一直停留在原始探索期,大家都早早升级自己的科技树到了以模型为基础的研究(model-based study),只有你还是实验探索为基础的研究(experiment-based study)的话……要知道,脑子动一圈可比手动一圈快得多~

那么,生物学有模型吗?有。(生物学家可能笨了点,但肯定不傻)在《上》里贴出来的那么大一张网络实际上就是一个模型。如果每个点代表一个细胞内的代谢物,每个边代表一种代谢反应,那么这就是细胞的代谢模型;如果每个点代表一个基因,每个边代表一种基因调控关系,那么这就是基因调控模型。是的,建模本身也有“分辨率”(resolution)一说。这跟咱们高中物理把行星抽象为一个质点进行计算一个原理。

所以当你颤抖地从前辈那里接过这个包含有近百种代谢物上百种反应的庞大网络图时,你可能会想:

  1. niubi!
  2. 真的是这样吗?
  3. 这就是全部吗?

为什么叫模型?就是因为我们无法保证它们就是对的。我们无法保证自己对于研究对象的种种描述是否正确,这可其实无伤大雅,所谓科学就是这样的,可证伪性嘛~但是对于3,我们如何判断这个模型的完备性却是个大难题。因为我们的模型是依赖于之前的“原始探索”的,也就是说更多地是一种“知识汇总”。没错,一个领域内的专家确实是可以把这个领域内的所有知识都记在脑中并形成出一个总的“绘景”。但是问题是,怎么判断这些就是全部的真相;如果不是,那我们不知道的那部分在哪?


当模型不仅可以描述过去和已知,还可以预测未来和未知的时候,模型就进化成了理论。


那么,生物学有理论吗?当然有啦~(意不意外惊不惊喜)。举个例子,Minimization of Metabolic adjustment(Segrè D, et al. PNAS, 2002)假设:生物系统在面临非长期进化压力的扰动下,其调整方式是使其所处的状态与正常情况下的变化尽可能的小。这个假设和物理里的“最小作用量原理”颇为神似,由此一来,整个代谢网络的变化就是一个最优化问题。他们的理论模型在E. coli等细菌上确实取得了巨大的成功,但是在更为高等的植物、动物上却折戟沉沙。你说植物动物还没一个细菌聪明我肯定不信,这只能说明在植物动物里还存在着一些更为隐晦精妙的机理等待我们去探明。

生物学真正被卡脖子的地方就是这,虽然我们对于生命已经有了很多不证自明的原则公理,比如生存繁衍、优胜劣汰、适者生存等等。但是我们却还没能从这些原则中构建出一个自洽的模型与理论,因为似乎每个原则都有例外,每个例外都是另外一个原则,原则与原则之间如何协调并体现在具体的实验对象上……我们在此上的尝试还步履维艰。


具体的工作就交由新一代生物学博士们去完成好了。各位可曾想过如果在这生物学的土地上也最终建立起了一幢和物理数学媲美的理性大厦之后,世界会是什么模样吗?

在我小时候(大概小学到初中)曾认为,无论是个人还是国家还是文明,想要变得更强就得到更远的地方去,比如半人马座,奥茨玛又或者M78星云(kira~☆)。但是等我开始打点行李,准备为远航排除一切可能的不测与威胁时我猛然发觉,我们最无法理解的,竟然是我们自己。

生物学是如此的落后,以至于我们不知道自己的生老病死,面对癌症、遗传缺陷甚至粮食的产量与质量时都只能含糊其辞,语焉不详;更不用提鼓起勇气说去接过大自然名为进化的指挥棒,自己决定自己的未来了。这大概是一场夺回「命运」的独立战争,这大概是我们扬帆起航星辰大海的最后一步。