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認(rèn)真閱讀下面的文章，并思考文末互動提出的問題，嚴(yán)格按照 互動：你的答案 格式在評論區(qū)留言，就有機(jī)會獲得由電子工業(yè)出版社提供的優(yōu)質(zhì)科普書籍《StatQuest圖解機(jī)器學(xué)習(xí)》。 在微生物學(xué)發(fā)展的初期，科學(xué)家們初次窺見了肉眼無法察覺的微觀世界，卻因此陷入了一種哲學(xué)上的迷惘與困惑。圖源：Robert Berdan17世紀(jì)末，一位自學(xué)成才的科學(xué)家安東尼·范·列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek）展開了一項(xiàng)讓他重新思考“生命是什么”以及“生命的邊界在哪里”的探索。這段旅程不僅顛覆了他自己的世界觀，也在科學(xué)和哲學(xué)界激起了波瀾，影響至今。通過他親手磨制的透鏡，列文虎克將觀察對象放大了275倍——這位荷蘭布商兼自然愛好者，成為第一位見到微觀世界“異域生靈”的人。在這個他首次窺見的奇妙宇宙中，那些微小的生命體仿佛無視自然法則，令人驚嘆。他滿懷喜愛地稱它們?yōu)椤?/span>微生物”（animalcules）。1687年，列文虎克發(fā)現(xiàn)了一些形態(tài)和功能都極為奇特的“微生物”，讓他接下來的幾十年都為之著迷地觀察。我們現(xiàn)在知道，它們就是輪蟲——這些微小生物擁有輪子般的附肢，列文虎克當(dāng)時就猜測那是用來進(jìn)食的，這個判斷也被后來證實(shí)了。輪蟲幾乎無處不在：從熱帶到南極，從海洋到雨后的水洼，甚至在苔蘚的水分中都能找到它們的蹤跡。但列文虎克并不滿足于“只看不動”。他決定做個實(shí)驗(yàn)來挑戰(zhàn)這些微生物的極限：如果它們賴以生存的水環(huán)境被徹底蒸干了，會發(fā)生什么？進(jìn)食中的輪蟲。圖源：Sci- Inspi from youtube 他觀察到，其他“微生物”在失水干枯后通常都會迅速解體，或者像泄了氣一樣塌陷。但輪蟲的反應(yīng)卻完全不同：它們會慢慢收縮，變成一個皺巴巴、桶狀的小橢圓體——現(xiàn)在這種狀態(tài)被稱為“桶狀體”（tun）或“干胞體”（xerosome）。哲學(xué)家們至今仍在努力理解這樣一個顛覆性觀點(diǎn)：生與死，可能并不是生物存在僅有的兩種狀態(tài)。列文虎克接下來的發(fā)現(xiàn)，超出了他一切的想象——他從雨水排水溝的干燥沉積物中收集了輪蟲桶狀體，將其裝入玻璃管后滴入水，然后通過自制顯微鏡觀察，眼前的景象讓他目瞪口呆：那些看似早已死去的輪蟲竟然“復(fù)活”了。他在寫給英國皇家學(xué)會的信中記述道：“我觀察到，一些小動物擠在一起不動。不久后，它們開始慢慢伸展身體，半小時內(nèi)，至少有上百只輪蟲開始在玻璃中自由游動……”作為一位嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)觀察者，他不斷重復(fù)實(shí)驗(yàn)：讓輪蟲徹底干燥，再加水激活，結(jié)果次次如此。即便樣本已經(jīng)干枯了整整一個月，輪蟲仍然能“蘇醒”。他寫道：“這些曾看似完全干涸、毫無生機(jī)的小動物，在加水后竟重新開始活動，仿佛從未遭遇任何傷害。”現(xiàn)代微生物學(xué)家后來發(fā)現(xiàn)，某些輪蟲物種甚至能在干燥狀態(tài)下“沉睡”長達(dá)九年，然后在水分回歸后“重生”。來自加州大學(xué)戴維斯分校的哲學(xué)教授科迪·吉爾莫爾（Cody Gilmore）指出，列文虎克的觀察不僅帶來了生物學(xué)上的問題——關(guān)于脫水與存活的極限，更引發(fā)了一場深刻的哲學(xué)矛盾。想象一下，輪蟲桶狀體在干燥沉積物中待了好幾天，甚至幾周，一動不動，沒有任何生命活動的跡象。它們到底算是死了，還是仍然存活，只是進(jìn)入了一種“休眠”狀態(tài)？或者說，它們其實(shí)處于一種介于生與死之間的“第三狀態(tài)”？我們大多數(shù)人，包括今天的生物學(xué)家和哲學(xué)家，都習(xí)慣性地認(rèn)為生命是“非此即彼”的——不是活著，就是死了。但吉爾莫爾指出，輪蟲和其他極端生存能力的微生物，似乎正挑戰(zhàn)了這種“二元生命觀”的合理性——它們似乎一直在某種“等待重啟”的奇特狀態(tài)中。桶狀體，大有趣：輪蟲等“極端生存者”可以通過進(jìn)入一種稱為“滯育”（diapause）的休眠狀態(tài)，在干燥環(huán)境中存活多年。它們會變成類似“桶狀體”或“干胞體”（tun 或 xerosome）的形態(tài)，圖中這個可能就來自輪蟲種類 Macrotrachela quadricornifera 列文虎克當(dāng)時寫道，他的輪蟲“復(fù)活”了，但他并沒有明確說明，他是否認(rèn)為這些生物真的死過后又復(fù)活了，還是它們其實(shí)一直都活著。也許他并未真正意識到，或者不愿正面面對他這一發(fā)現(xiàn)所帶來的哲學(xué)難題。盡管皇家學(xué)會認(rèn)可了他的觀察，但他的研究成果在當(dāng)時并沒有引起太多關(guān)注，被塵封了多年。因?yàn)?/span>缺乏足夠精密的顯微鏡和干燥測量工具，當(dāng)時的博物學(xué)家們既無法復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)，也難以深入理解其中的含義。事實(shí)上，列文虎克的很多早期發(fā)現(xiàn)都曾遭到懷疑——更別提什么“復(fù)活蟲子”了。在當(dāng)時的許多人眼中，那些肉眼不可見的奇異微生物世界，更像是一種幻想，而不是現(xiàn)實(shí)。時至今日，盡管微生物學(xué)家已經(jīng)花了幾百年時間，試圖解釋輪蟲和其他微生物是如何在極端環(huán)境中頑強(qiáng)生存的，但哲學(xué)家們?nèi)栽谒妓鳎?/span>生和死真的就是生物存在的全部狀態(tài)嗎？在列文虎克開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)之后，后來的生物學(xué)家也找到了其他能“干涸后復(fù)活”的微觀生命體。其中之一是“鰻蟲”（現(xiàn)稱為致病線蟲 Anguillulina tritici 的幼蟲），它們寄生在病變谷物中。它們干燥后甚至能變成粉末，但只要形體未被破壞，加點(diǎn)水，它們就能再次蠕動，恢復(fù)活動。18世紀(jì)的英國自然學(xué)者亨利·貝克（Henry Baker）在見證了輪蟲和鰻蟲的“復(fù)活”后，忍不住感嘆這種生命的神秘：“'生命’究竟是什么，似乎既太過微妙，無法用理智清晰定義，也超出了我們感官的理解范圍?！薄?764年的《顯微鏡的用途》中如此寫道。18世紀(jì)70年代，意大利生物學(xué)家斯帕蘭扎尼（Lazzaro Spallanzani）進(jìn)一步探索這一生理現(xiàn)象背后的哲學(xué)意義。當(dāng)時，科學(xué)家們已知輪蟲之外，還有一種被稱為“緩步動物”（即“水熊”）的微生物，也能在失水、輻射、極端溫度、甚至太空真空環(huán)境下存活。斯帕蘭扎尼在其著作《對某些可以被殺死并復(fù)活的奇異動物的觀察與實(shí)驗(yàn)》中寫道：“一種在死亡后可以復(fù)活、而且在一定條件下可以多次復(fù)活的生物，是一個看似不可思議、卻又真實(shí)存在的現(xiàn)象。它挑戰(zhàn)了我們對'什么是生命’的普遍理解，迫使我們產(chǎn)生全新的思想。這不僅是自然學(xué)者研究的寶貴對象，也深深吸引著最深奧的哲學(xué)思考?！?/span>雖然這些“深層問題”當(dāng)時并沒有被直白地表達(dá)出來，但它們已經(jīng)逐漸浮出水面：像輪蟲、線蟲、水熊這類生物在休眠狀態(tài)中到底是活著還是死了？當(dāng)它們“蘇醒”時，是從死亡中復(fù)活，還是從沉睡中醒來？在當(dāng)時的歐洲，宗教影響依然強(qiáng)大，發(fā)表挑戰(zhàn)傳統(tǒng)生命觀的科學(xué)觀點(diǎn)，可能會面臨被教會驅(qū)逐或譴責(zé)的風(fēng)險(xiǎn)，這也使得相關(guān)研究進(jìn)展緩慢、表達(dá)謹(jǐn)慎。但科學(xué)永不止步。19世紀(jì)，法國動物學(xué)家路易·多耶爾（Louis Doyère）開始改進(jìn)輪蟲和水熊的干燥實(shí)驗(yàn)方法，引入了精準(zhǔn)的溫度控制和真空環(huán)境以排除水分。他是最早系統(tǒng)研究水熊的人之一。然而，即便如此，當(dāng)時的主流自然學(xué)家仍對這些微生物是否真的“完全干燥”、是否徹底停止了生理活動保持懷疑。那時候，“代謝”這個概念還剛剛出現(xiàn)，生命的定義仍停留在是否能“繁殖、自主活動、成長”等可見標(biāo)準(zhǔn)上。大約 10% 的輪蟲基因，壓根兒就不屬于動物。圖源：Sci- Inspi from youtube除了個別例外，荷蘭科學(xué)家列文虎克當(dāng)年提出的“這些微小動物到底是死是活”的問題，幾乎被科學(xué)界冷落了一百多年。直到20世紀(jì)中葉，俄國出生的英國生物學(xué)家戴維·凱林（David Keilin）才重新喚起了人們對這些極端生物的興趣。他強(qiáng)調(diào)，我們需要用科學(xué)的方法來理解它們?yōu)楹文茉跇O度干燥的環(huán)境中存活下來。凱林本人患有哮喘，因此對呼吸機(jī)制特別感興趣。他最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)是“細(xì)胞色素”——這是細(xì)胞進(jìn)行呼吸所必需的酶。但他對那些可以“暫停呼吸”的動物更有興趣。1959年，他寫了一篇詳盡的論文，回顧了從列文虎克開始，到他那個年代為止的全部關(guān)于輪形動物“干涸求生”的研究。盡管這篇文章沒有新實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，卻徹底改變了人們對這個現(xiàn)象的理解。他不再把這當(dāng)作一個哲學(xué)怪題，而是提出：不管是死是活，這種“干涸后還能活”的現(xiàn)象，其實(shí)是一種極端的生理休眠狀態(tài)，值得認(rèn)真研究。他把輪形動物脫水后的狀態(tài)命名為“隱生”（cryptobiosis）——也就是“看不到任何生命跡象，代謝活動也幾乎完全停止，甚至用儀器都測不到”。通過利用“不可探測“這個術(shù)語，凱林繞過了以往人們糾結(jié)的“這到底算不算完全干了、算不算死了”等問題，把注意力轉(zhuǎn)向一個新方向：這種幾乎沒有生命跡象的狀態(tài)，是怎么做到的？凱林的觀點(diǎn)也為后來的“怎么做到的”研究奠定了基礎(chǔ)。這類研究在當(dāng)時受到太空探索的啟發(fā)：科學(xué)家們開始設(shè)想，如果有些生物能耐受干燥，是不是也能在其他星球上活下來？到了1970年代，科學(xué)家在一些耐干燥的動物（比如豐年蝦和線蟲）體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種特殊糖分——海藻糖（trehalose）。這種糖能替代細(xì)胞內(nèi)的水分，在干燥時保護(hù)細(xì)胞膜不被破壞。干涸時，海藻糖形成一種“玻璃態(tài)”的結(jié)構(gòu)，支撐細(xì)胞不塌陷；等水回來了，它又會溶解，細(xì)胞就像被喚醒一樣恢復(fù)正常。但輪形動物卻是個例外。科學(xué)家在2000年代發(fā)現(xiàn)，它們并不靠糖在細(xì)胞中形成保護(hù)架構(gòu)，而是靠蛋白質(zhì)。它們會合成一種叫“LEA蛋白”（晚期胚胎豐富蛋白）的物質(zhì)來替代水分。這種蛋白最早在植物中被發(fā)現(xiàn)，是種子防干的關(guān)鍵。LEA蛋白分布在輪形動物細(xì)胞膜周圍，當(dāng)水分流失、細(xì)胞縮小變形時，這些蛋白就像支架一樣維持結(jié)構(gòu)不崩塌。一旦水回來了，細(xì)胞就像展開的紙一樣恢復(fù)原貌。但這不代表輪形動物“復(fù)活”時毫發(fā)無損。在干燥期間，它們的DNA會出現(xiàn)不少斷裂，染色體碎成好幾段。但神奇的是——不管脫水了幾年，只要給它們水，它們通常在5到10分鐘內(nèi)就能動起來。半小時左右，它們就能修復(fù)DNA，幾乎回到原來的樣子。這種“死而復(fù)生”離不開它們超強(qiáng)的DNA修復(fù)能力。這種又脆又靈活的DNA狀態(tài)，雖然容易斷裂，卻也帶來了令人驚訝的彈性。這種特殊的韌性，反而為它們出現(xiàn)各種神秘的基因“異?！贝蛳铝嘶A(chǔ)——而這些異常，很可能正是它們能在極端環(huán)境中生存下來的關(guān)鍵。輪形動物常被稱為“進(jìn)化界的丑聞”，因?yàn)?/span>它們的基因組中有大約10%居然不是動物的基因。它們似乎“偷”來了酵母、真菌和植物的DNA，并將這些基因整合進(jìn)了自己的遺傳系統(tǒng)。更令人震驚的是，正是這些“外來”基因，幫助它們獲得了在干涸環(huán)境中生存下來的能力?？茖W(xué)家已經(jīng)確認(rèn)：它們賴以干涸生存的關(guān)鍵基因，很多其實(shí)是非動物來源的。圖源：Sci- Inspi from youtube
輪形動物不僅具備驚人的DNA修復(fù)能力，還能將外來的DNA據(jù)為己有，這兩項(xiàng)本事都不太可能是偶然進(jìn)化來的巧合。問題是，它們到底是怎么獲得這些“外援基因”的呢？來自意大利韋爾巴尼亞水資源研究所的生物學(xué)家迭戈·豐塔內(nèi)托（Diego Fontaneto）提出了一個假設(shè)：輪形動物可能就是在干涸-復(fù)蘇的過程中“順手牽羊”，把這些外來DNA整合進(jìn)了自己的基因組。但這又引出了一個悖論：“如果它們依靠細(xì)菌DNA才能在干涸中生存，那它們又是如何在沒有這些基因之前活下來并獲得它們的？” 這就成了一個“先有雞還是先有蛋”的問題了。但有一件事我們是確定的：當(dāng)輪形動物完全干涸后，它們的生理活動確實(shí)會徹底停止。在它們卷縮成桶狀體狀態(tài)時，完全檢測不到任何生命跡象。為了理解這種“假死”狀態(tài)的神秘表現(xiàn)，研究人員這些年甚至借用了文學(xué)中的比喻。意大利生物學(xué)家豐塔內(nèi)托舉了兩個例子：它們會不會像奧斯卡·王爾德（Oscar Wilde）小說里的多利安·格雷（Dorian Gray）？畫中的他日漸衰老，而現(xiàn)實(shí)中的他卻永遠(yuǎn)年輕，直到那幅畫被毀，才暴露出他真正衰敗的模樣——也就是說，輪形動物在干涸時其實(shí)一直在暗中“老去”，直到復(fù)活時才顯露歲月痕跡？還是說它們更像童話中的睡美人？在沉睡期間時間被凍結(jié)，直到醒來時，一切如初。不過，現(xiàn)實(shí)可能比童話更離奇。豐塔內(nèi)托說，輪形動物在復(fù)水之后，有時看起來甚至比進(jìn)入干涸前還年輕。復(fù)活后的它們往往活得更久、繁殖得更多，遠(yuǎn)超那些從未干涸過的同類——盡管它們在水中生活的時間是一樣的?！翱雌饋硭鼈冋娴男枰珊?，”豐塔內(nèi)托說，“對它們來說，這不是壓力，而是一種必須的、極具好處的過程。”盡管生物學(xué)家們?nèi)缃褚呀?jīng)了解了一些輪形動物在干涸與生還過程中所涉及的機(jī)制，但關(guān)于它們在“死亡邊緣”的哲學(xué)爭論仍未停歇。早年凱林用巧妙的語言繞過了“生死之爭”，讓研究者把注意力放在具體的生物機(jī)制上——但現(xiàn)在，我們似乎又繞回了原點(diǎn)。在Gilmore看來，是否有代謝活動并不能完全等同于“是否有生命”。他說：“其實(shí)有很充分的證據(jù)表明，在桶狀體狀態(tài)下，輪形動物確實(shí)沒有代謝活動。”但即便如此，“我們依然不能斷定它是死的還是活的。代謝的存在與否，并不能直接回答它們的生物學(xué)狀態(tài)到底是什么?！?/span>按照Gilmore的觀點(diǎn)，雖然我們可以很有把握地說：輪形動物干涸成桶狀體時，確實(shí)檢測不到任何生命跡象——沒有代謝、沒有呼吸、也沒有消化——但同樣有力的事實(shí)是：只要一滴水回來，它們又能迅速恢復(fù)活動。這說明問題的根源，可能出在我們用來劃分“生與死”的傳統(tǒng)框架本身。他將這種非黑即白的思維稱為“窮盡論”（exhaustivism），意思是它試圖用“要么活著、要么死了”兩個選項(xiàng)，去“窮盡”一切可能狀態(tài)。Gilmore進(jìn)一步解釋說，用“生或死”來劃分一切生物狀態(tài)，其實(shí)是不合理的。他說：“死亡，其實(shí)是一種'歷史屬性’，它意味著你經(jīng)歷過'死亡’這個過程。而死亡的前提是你'曾經(jīng)活著’——或者至少處于某種像'隱生’那樣的生命狀態(tài)。”換句話說，世界上有很多東西，它們既不活也不死，比如牙刷、石頭、烤面包機(jī)。這些東西之所以不是“死的”，是因?yàn)樗鼈儚膩砭蜎]有活過。所以，Gilmore 和其他一些研究者認(rèn)為，像輪形動物那樣進(jìn)入“隱生狀態(tài)”（cryptobiosis），其實(shí)屬于一種完全獨(dú)特的存在形式。德國法蘭克福歌德大學(xué)的社會學(xué)教授Thomas Lemke，提出了一個和主流觀點(diǎn)略有不同的思路，來解釋列文虎克所觀察到的那些“干涸后復(fù)活”的輪形動物到底處于什么狀態(tài)。Lemke建議我們別再用“隱生”（cryptobiosis）這個詞了。因?yàn)槿绻聪ＥD語字根來解讀，“cryptobiosis”暗示的是某種隱藏的生命力還存在著。而他認(rèn)為，輪形動物在干涸的狀態(tài)下，并沒有任何“潛藏著的”生命跡象。Lemke更傾向于用“懸浮生命”這個新詞來描述這種狀態(tài)，拉丁語中他稱之為 limbiosis，源自 limbus，意指“邊界”或“邊緣”。它提供與其它事物的連接。Lemke解釋道，懸浮意味著你處于兩種狀態(tài)之間。比如說，一座懸索橋就是“懸在”兩岸之間。他指出，我們關(guān)注的重點(diǎn)不應(yīng)該是“未來會不會活”，而應(yīng)該是現(xiàn)在到底發(fā)生了什么。輪形動物的確在為“第三種生命狀態(tài)”提供強(qiáng)有力的證據(jù)，即使它是在生與死兩個主要的態(tài)之間建立了連接。范·列文虎克對那個奇特微觀世界的最初觀察在當(dāng)時的其他博物學(xué)家聽來就如同幻想一般，這反過來影響了他堅(jiān)定的經(jīng)驗(yàn)主義科學(xué)方法，以及他倡導(dǎo)用可見的證據(jù)來解釋現(xiàn)象，而非依靠哲學(xué)推理。如果他知道他那些關(guān)于復(fù)活的微小生物的奇特觀察，竟然為一場延續(xù)數(shù)個世紀(jì)的哲學(xué)辯論奠定了基礎(chǔ)，他該會多么驚訝?。?/span>
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