《老到可以死》:腦袋比鳥類還要小的生物,都被認為有「做決策」的能力

《老到可以死》:腦袋比鳥類還要小的生物,都被認為有「做決策」的能力
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我們想讓你知道的是

儘管有細胞生物學博士學位,我壓根沒料到像朱鷺這樣有夠「傻頭傻腦」的生物竟然會做決定,無論是單獨或集體做出的決定,就像我沒想到個別細胞的行動不完全由細胞的環境和基因決定。

文:芭芭拉・艾倫瑞克(Barbara Ehrenreich)

早在二十世紀分子生物學家勝出之前,整個免疫學領域已展開對個別巨噬細胞的密切觀察。觀察通常是博物學家的工作,他們耐心地蹲在灌木叢中,研究諸如野生動物行為等主題。實驗室科學家則傾向採取積極干預,其中可能包括把動物的大腦切塊,研究其生物化學成分。幸好,細胞生物學之「父」既有博物學家的耐心,又有雄心勃勃的實驗室研究員的知識飢渴。

俄羅斯動物學家艾利・梅契尼柯夫(Elie Metchnikoff)才華洋溢,個性執著,在研究扁蟲和海綿時被巨噬細胞吸引,保羅・克魯夫(Paul de Kruif)一九二六年出版的《微生物獵手》(Microbe Hunters)一書中形容他「就像出自杜斯妥也夫斯基小說的某個歇斯底里人物」。

巨噬細胞本身已經很搶眼了(他們是能在其他身體細胞當中移動的大細胞),而梅契尼柯夫是第一個發現巨噬細胞的人,他們還有更教人嘖嘖稱奇的招數:他們藉由將粒子(像是微生物)包裹起來,暴露於強大的消化酶中,加以攝食,這一過程被梅契尼柯夫稱為吞噬作用(phagocytosis)。

問題是,巨噬細胞怎麼知道要攻擊誰,又要放過誰,哪些細胞或粒子是「正常的」,哪些又該被摧毀。梅契尼柯夫的答案基本上是說,享有身體細胞「最強獨立性」的巨噬細胞可以靠自己做決定——保護被他們認為屬於「自我」(self)的細胞,然後吞噬剩下的一切。

多數梅契尼柯夫的同代人立即拒絕了這種解釋。哲學家陶伯寫道,「說吞噬細胞(巨噬細胞)是自身命運的擁有者,以及生物體自我的調解者,被認為是太過生機論的概念。」意思是,他們認為這解釋幾近神祕主義。一個用顯微鏡才看得到的細胞,怎麼可能會做決定?一方面,他太小了,而且無疑徹底缺乏任何類似神經系統的東西。另一方面,他又太大了,至少和被二十世紀分子生物學家日益認定為體內一切事物仲裁的個別分子相比。

此外,細胞到底是什麼,難道不是被以脂質為主的膜密封起來的一群蛋白質、脂質、核酸和其他化學物質?我在二○一六年一次電話訪問中,詢問阿爾貝托・曼托瓦尼(Alberto Mantovani,研究巨噬細胞在腫瘤發展中扮演角色的早期先驅之一)對「細胞決策」日益受到關注有什麼看法。他要我重複這個用語一遍,然後笑了出來。

但這是不爭的事實:在梅契尼柯夫因「生機論」的科學罪行而被開除的一個多世紀後,這個禁忌用語開始受到人們的尊敬。我說「一個多世紀」是因為無法在科學文獻找到它首次出現的確切時間。到了二○○五年的時候,「(不帶引號的)細胞決策」一詞,出現在文章標題;五年後,它成為國際會議的主題。我不清楚曼托瓦尼怎麼會沒聽過,或許出於禮貌我也就沒追問了。不過我承認,這個概念即便對我來說都有點稀奇古怪。

理論上,細胞決策是「細胞在沒有相關聯的遺傳性或環境差異的情況下,接受各不相同、在功能上重要且可遺傳的命運的過程。」可以翻譯為「我們不了解且無法預測的過程。」對巨噬細胞和阿米巴原蟲這樣的可移動細胞來說,最常見的決定之一就是接下來要去哪,對此我們人類只能做大略的推論,譬如他們將朝可食用的或其他有吸引力的物質前進。但這是個非常籠統的評論。

活體顯微鏡這類的新技術使追蹤活體組織中個別細胞的行為成為可能,其觀察結果揭露了驚人的高度個體性。若計算一組樣本細胞的移動總體平均值,多數細胞其實自行其事,走著離平均值很遠的路。腫瘤內的癌細胞表現出「極端的多樣性」。NK細胞,亦即「自然殺手」(natural killer)細胞,如巨噬細胞,攻擊微生物之類的目標,但不一定會殺死他們。

二○一三年有篇文章報導說,大約一半的NK細胞坐在場邊看好戲,只有少數會變成人類觀察者所謂的「連續殺手」。受HIV病毒攻擊的另外一種免疫細胞「T細胞」,也就是源自胸腺的淋巴性白血球,更是令觀察者感到挫折,因為他們四處移動:

做著一連串重複的猛衝,一再聚成一團,然後延伸。這循環似乎是由一種內在的節奏驅動,每個循環為期約兩分鐘……T細胞每次「猛衝」期間,都朝相當一致的方向行進,甚至可能在幾個循環中都朝同方向繼續前進。然而,在每次停頓之後,細胞極有可能朝另一個方向出走。

無法完全預測這個事實,不意味著無法說明。科學家提出「隨機雜訊」(stochastic noise)作為細胞運動的一種解釋,也就是說細胞會受到其他細胞(或細胞外液中粒子)的隨機推擠。分子在任何流體或氣體中都以由溫度決定的速度進行運動。有時它們和彼此碰撞,而後朝新的方向彈開,這會給人一種自主運動的感覺。

另一種解釋是,與細胞碰撞的某些粒子或分子並非完全「隨機」,因為它們含有被編碼為化學訊息的資訊。舉例來說,巨噬細胞和其他免疫細胞使用名為細胞激素(cytokines)的小蛋白質,在發炎部位召喚其他同類前來幫忙。因此,一個堅定的決定論者可能會說,細胞沒有「決定」該做什麼,而是被告知該做什麼。

不過,遭到隨機推擠,或在被推擠的同時接收可理解訊息的經驗,對於世上堅信自己擁有「自由意志」的唯一生物(也就是我們人類),也是很常見的事。走在人行道時,我可能會與其他行人發生碰撞,這顯然是隨機的,然後導致我走得離人行道邊緣更近或更遠些。同時,我可能從手機收到文字訊息,建議我趕緊或別忘了去取一些雜貨。我必須在決定最佳步行方向和速度之前先處理所有剛收到的數據,像是擁擠的人行道、購物清單。

可能還有其他因素會使我改變自己的路線。譬如若我試圖避開人群中的某人,就可能會突然加速,偷偷溜到轉角處。通過繁忙人行道的人類和細胞之間的差異之大,無疑近乎不可理解。一個細胞是一個細胞;一個人類是由數兆個細胞組成——其中約一兆左右的細胞致力於收集和解析來自環境的訊息。可是無論是個別細胞,還是我們稱為「人類」的細胞群,每一秒鐘都在做著同一件事:處理剛收到的數據,然後做決策。

我從自己的非正式賞鳥經驗,學到非人類決策的重要一課。住在下佛羅里達礁島群(lower Florida Keys)的海灣側時,我對朱鷺的群體行為起了好奇心。當夕陽西下,牠們會聚集到附近的紅樹林島過夜;大約在日出前後,再次起飛前往覓食地。我認為這兩個事件,不是由陽光的角度和強度,就是朱鷺的領袖或某種中央委員會驅動的。不然鳥兒怎知該何去何從?

但進一步觀察揭露,晨飛可能是多達一百隻鳥共同協調的動作,也可能個體和小團體在稍微不同的時間前後起飛,是凌亂而無政府的行為。我問一位動物行為學家(康乃爾大學的老朋友),什麼因素控制著牠們的行為,他沒有排除陽光的影響,也沒有排除朱鷺中可能存在趨勢創造者,但表示清晨有很多的推擠和哄勸。

換句話說,沒有任何東西照著我所尋找的決定論方式在「控制」牠們,沒有一個開/關按鈕告訴鳥類留在原地或起飛覓食。我在不經意間偶然發現所謂的哈佛動物行為定律(Harvard law of animal behavior),該定律與墨菲定律(Murphy’s law)有關:「就算你有設計得最漂亮的實驗,和受到最細心控制的變量,動物高興幹嘛就會幹嘛。」

儘管有細胞生物學博士學位,我壓根沒料到像朱鷺這樣有夠「傻頭傻腦」的生物竟然會做決定,無論是單獨或集體做出的決定,就像我沒想到個別細胞的行動不完全由細胞的環境和基因決定。就連腦袋比鳥類還要小的許多生物實體都被認為有「做決策」的能力。

二○○七年,一支德國團隊在果蠅身上發現了他們所謂的「自由意志」。果蠅被拴在和黏在沒有任何感官線索、全白鼓的內部,因而陷入癱瘓。儘管如此,備受折磨的果蠅竭力試圖飛翔,人類則在一旁即時記錄牠們的運動,並對牠們進行各種數學分析。結果是,果蠅的運動並非數學意義的隨機運動;它們是自發的,發自昆蟲本身。

果蠅為什麼會產生非隨機但又完全不可預測的運動模式?根據研究團隊的負責人比約恩・布林布斯(BjörnBrembs)表示,不可預測性可以帶來一個生存優勢:在設計上更「命定性」的生物類型(譬如受到警告時總是向右移動的生物)將更容易成為掠食者的盤中飧。

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書籍介紹

本文摘錄自《老到可以死:對生命,你是要順其自然,還是控制到死?》,左岸文化出版

作者:芭芭拉・艾倫瑞克(Barbara Ehrenreich)
譯者:葉品岑

我們是想活得更久,還是活得更好?
你怕老嗎?怕死嗎?

21世紀,醫療「產業」給了我們長命百歲的許諾,除了延緩死亡,還包括遠離殘疾、安全分娩,從出生到死亡,一切似乎都可掌控。人們熱衷,也認為自己可以控制自己的身體。

但真的是這樣嗎?

芭芭拉・艾倫瑞克開始動筆撰寫本書時70歲,就她自己的話來說,是一個「死亡不再需要多費脣舌說明的年紀」,只是環顧四周,大家好像總不是這麼甘願地、「自然地」邁向死亡,甚至老去的過程。

或許是之前罹患乳癌經驗,也或許是求學時的細胞生物學背景,當然更可能是年輕時搞運動的愛找麻煩個性使然,在抗老產品、預防醫學盛行的此刻,艾倫瑞克做了一個看似挑釁的報導書寫,問了個其實每個人都在想的問題:我們是想活得更久,還是活得更好?芭芭拉・艾倫瑞克這次回到她細胞生物學的本行,研究老、病,和死,提出關於身體,以及人在宇宙位置的全新理解。

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責任編輯:羅元祺
核稿編輯:翁世航