不久前,《美國實證醫學期刊》刊發了一篇特殊論文,其特殊在于,其利用獨特的示蹤劑讓人們看到了“手厥陰心包經”,對說不清原理的經絡理論給出了可視化證明。(注:手厥陰心包經是中醫理論中的12經絡之一,經絡不同于血管、筋脈,人體解剖后無法找到)。
這與幾天前召開的第696次香山科學會議部分議題不謀而合——此次香山會議的議題假說之一,即中醫學上的經絡是維持機體穩態的能量信息的通道,而經絡能夠被可視化,正是會議發起人、中國工程院院士、九三學社中央副主席叢斌2019年在學術報告中提出的。
會上,叢斌與其他專家一起,探討了“揭示生命領域三大科學問題,解析人體信息能量網絡機制”等相關議題。以分子、細胞等為基礎進行生命科學研究是不是足夠,如果不足夠,那應該如何更深入接近生命的真相?關于這一話題,叢斌也有更深入的思考。
生命之謎越解越多?
認識生命體的能量信息網絡傳遞
叢斌院士從問題出發提出,人類認識生命的探索已經走到了分子層面,DNA、蛋白質、中心法則,但并沒有揭示出生命的本質,大多數疾病的治療至今也沒有實質上的突破。
中國工程院院士、原第四軍醫大學校長樊代明從疾病預防角度出發提出,中國總死亡人數的87%因慢性病導致,可是人們對慢病的發病機理至今沒有探究清楚,又何談高效地預防?
中國工程院院士、博奧生物總裁程京從工程學角度認為,中醫理論中有很多尚未被證明的內容,不能被證明并不代表中醫不科學,而是要我們尋找新的思路、使用新的方案進行原創性基礎研究。
面對越解越多的生命之謎,與會專家認為,對于生命科學研究,現有范式難以更進一步揭示生命本質規律,必須構建新的研究范式,進行重大理論框架創新,正視人體能量信息網絡的傳遞機制。
“在生命科學領域,我們習慣了在三維空間,即以物質靜態的空間結構進行研究。若想揭示生命本質,應在原有三維的基礎上,加入時間和能量信息網絡傳遞維度,才能更好地揭示生命物質和非生命物質演變的四維空間運行規律,解析能量信息在其中的網絡傳遞機制。”叢斌提出,能量作為生命活動的動力,不僅賦能構成生命體的各種結構,還可以維持體內生命物質的位移或變構等微觀運動,同時伴隨體內信息的網絡傳遞。
在叢斌看來,生命的本質是蛋白質及其他生物大分子的同化作用和異化作用的對立統一運動過程。在此過程中,生物大分子以自我更新、自我復制、自我調節的方式維系生命整體活動所表征的高智能、自組織、自穩態,新陳代謝、自我修復、自我繁衍。
“認知生命本質的重大基礎研究就是對這一過程進行系統全面解析,揭示隨時間變化而變化的生物大分子結構動態變化特征、瞬時屬性,以及由此而決定的細胞結構和功能狀態,探索在不同健康狀況、不同基因結構、不同生活方式和所處不同生活環境下的人體生物大分子變構及細胞結構和功能狀態的動態變化規律。”叢斌說。
能否解釋許多疾病本質?
醫學發展的面臨現實窘境
“當前,人們對疾病的認知和治療并沒有本質突破,依然使用天然的和化學合成的物質對抗治療疾病,對整體生命活動改善還非常有限,甚至某些疾病的治療方法還出現了退步。”叢斌提到,基因治療雖寄予了厚望,但現代基因之父沃森卻忠告,要想通過基因序列治療癌癥和其他疾病,可以說是沒價值的。外科手術盡管越來越“微創”,但是仍未改變其以丟掉組織為代價來治療疾病的傳統療法。此外,互聯網+人工智能也沒能真正實現醫學與信息科學的融合,邁向相互促進的發展模式。
馬克思曾斷言:“一門科學只有當它達到了能夠成功地運用數學時,才算真正發展了。”
“現代科學是建立在受控實驗所得到的公理上,具有公理性、可計算性和可驗證性;而醫學研究則是建立在結構學、功能學和生物實驗觀察之上的,這些實驗所得的觀察結果大多未能實現數理邏輯上的公理化。”叢斌指出,數學家在生物學中取得的成功遠不及在物理化學領域,在很大程度上沒有形成計算醫學的研究范式。借助DNA雙螺旋依然只能觀測基因結構的一些二維生命現象,還未能系統揭示其三維、四維的內在分子互作關系上的數理邏輯機制。
現代醫學依然不能清晰解釋許多疾病的本質,更談不上對生命本質的基礎科學問題的揭示,還不知曉能量與信息在人體內部的互聯互通,以及與人體外部環境的交換是何種生物物理模式。對此,叢斌說,亟待建立科學研究新范式,系統刻畫人體數字生命運行系統。
如何進行多學科交叉?
推動生命科學研究走向系統性和全面認知
機電工程專業是程京院士的老本行,他的團隊將“中醫目診”的工作在人工智能(AI)上實現,并達到了93%以上的準確率。
“在大數據的基礎上,我們訓練了AI模型。更重要的是,這個AI發現了更深入的事情,在眼睛‘心區’出現斑點的人與‘小腸區’出現斑點的人高度吻合。”程京說,大數據充分地證明了中醫“心與小腸相表里”的學說。
心與小腸距離遙遠,怎么會在生命活動中有關聯呢?大數據證明了這樣的聯系確實存在。這意味著,通過大數據、人工智能等手段,以超級算力為基礎,可以不斷將生命組織結構間的關聯解析出來。
“過去的醫學研究建立在結構學、功能學和生物實驗觀察之上的,在對人的整體生命活動規律認知時仍停留在局部化、碎片化層面。”,揭示生命本質,不能是只見樹木不見森林,也不能只見森林不見樹木,而是要既見樹木,也見森林。叢斌認為,生命系統具有非線性多層次開放性特征,處于復雜多變的時空環境中。面對生命與健康的多組元、多尺度、跨時空、跨層次的相互作用的復雜網絡化表征,只有建立學科交叉、知識融合、技術集成的科學技術體系,才有可能揭示人體能量信息網絡化復雜巨系統。
如今,基因組學、蛋白組學、代謝組學等系統生物學的發展,使得獲取海量生命活動數據成為可能,這正推動著相關產業的轉變。
為推進產業對于生命問題進行多角度認知,制度方面已有所落地,例如2019年12月1日起施行的《中華人民共和國藥品管理法》,鼓勵對人體具有多靶向系統性調節干預功能等的新藥研制,推動藥品技術進步。
“用人工智能刻畫人體全息生命系統的數學模型,以定性定量定位描述生命活動的狀態,包括健康水平、疾病程度及治療效果等。”叢斌強調,當務之急是融合各學科的力量,確立科學研究的新范式,促進生命科學與大數據、物聯網、人工智能、量子計算等領域深度融合,驅使生命科學邁向“數據密集型”科學研究范式,構建數字生命與全息人體,通過 “數字孿生”的人體推動生命科學研究走向系統性和全面認知。
叢斌認為,“這樣不僅有助于我們洞察人體變化、探究致病機制、精確疾病診療,還可以有效開展疾病預防、指導保健實踐,助力健康中國建設。”
(綜合《科技日報》《中國科學報》報道整理)