今天之所以选择这样一个话题，因为我相信谈论它正合时宜。在过去十或二十年里，生物医学领域确实获得了前所未有的发展。如果，因为爱因斯坦的相对论、马克斯·普朗克的量子理论、韦尔纳·海森堡的测不准原理、埃德·哈勃测量宇宙的红移理论、核物理学及原子能等等，说二十世纪前五十年属于物理学，那么毫无疑问，后五十年属于生物学。

    这一时期出现了极其复杂的新技术，如基因工程，包括基因克隆、基因随意改造和表达。没有这些技术，我们还对自己的基因图谱，一些遗传疾病如肌肉萎缩症、膀胱纤维变性或糖尿病，病毒性疾病如艾滋病或癌症，一无所知。计算机的普及使我们能够分析、展示数据，轻轻按键就能存储、恢复数据，如今的研究人员更可以随意使用仅在几年前都无法想象的一系列了不起的方法。

    许多进展来自于基础研究，即为研究而做的研究，有别于应用研究或目标研究，即为解决某个问题而做的研究。当然，总的说来，应用研究或目标研究没有错，比如法国微生物学家路易·巴斯德的工作，以及当今贝尔实验室或众多制药、生物技术公司所做的研究。只要不让科学资源只流向一个方向，比如仅仅资助几个预选课题，牺牲其它的课题，那么，选择哪种研究都没有错。

    因为科学研究是一个巨大而广泛的基础事业，每项成就都离不开其它的成就。没有一个领域可以独立于其它领域之外，单独发展。不幸的是，许多行政部门或政府机构似乎并不明白这个简单的道理，不明白仅仅投入几千万美元不能解决什么问题。不能只因为无法预测何时何地出现发明，就企图巧取、随意订购或出资购买发明，科学不是这样推进的。

    这方面的例子不胜枚举，其中许多我相信大家都知道，比如神父格里哥·孟德尔的故事。十九世纪中期孟德尔在摩拉维亚的奥古斯丁修道院的花园里种植豌豆。一天他很纳闷为什么有些豌豆开白花、黄花，而另一些开粉花。我敢肯定，古往今来无数人注意到种植豌豆时开不同颜色的花儿，但从来没人为此费心。孟德尔与众不同。他不仅对此疑惑并把它作为问题提了出来，而且他自己想出一个解决问题的方法: 他认真分捡种子，追踪记录后代的不同特征，阐述了基本遗传法则和经典遗传学理论—我们称之为“孟德尔遗传学”。

    还有威廉·伦琴, 德国物理学家，对穿过真空管儿的电流很着迷。一天他看到电子从阴极上跳起形成电流, 可以点亮不远处的荧光屏。他还发现，这些因为不知何物，而被他称为x的神奇光线能穿透固体，由此，为迄今大概是医学领域最伟大的发现奠定了基础。选择这两个例子旨在说明：如果那时有像我们国立卫生研究院这样的资助机构，即使伦琴和孟德尔去申请资助做相关研究，那么他们的申请也决不可能获得批准。

    现在仍然如此。如果没有人设法大量培育病毒供乔纳斯·索尔克使用，他也不可能研制出小儿麻痹症疫苗。因为那时，40年代早期，国立卫生研究院抵抗小儿麻痹症的投资大部分用来设计开发更好的“铁肺”，而这些铁肺几年之后就过时了。

    许多发明最终都出于不可预测的偶然。我们称其为“意外的发现”。你知道什么是“意外的发现”吗？那就是本想在草垛里找缝衣针，却看到了农夫的丫头。比方说，亚力山大·弗莱明爵士发现了青霉素，其实因为他是个懒散的微生物学家。他在一些皮氏培养皿里培养细菌，懒得理会，结果有些培养皿里竟生出霉菌。直到有一天，他看到一个霉菌菌落周围（称为青霉菌，类似于腐烂的柠檬上长出的白色或绿色的霉菌）有一个清晰的圆圈，圆圈内没有细菌。他正确地推断，霉菌分泌一种抗菌物质。后来，这种物质被他分离出来，并命名为青霉素。

    下面，我要讲一些十分重要、颇有争议的问题。这些都是我们将来必须面对的，没有生物学和医学科学家的努力永远也不能解决的问题。首先是世界饥馑问题。

    当今世界，七亿五千多万人长期营养不良，一亿八千万孩子处在饥饿边缘。到2020年必须生产出足够的粮食再养活二十五亿人口，这些人多数处于发展中国家。但是农业环境已经不堪重负，也没有多少现实的机会开发新的农业用地。土壤遭到侵蚀失去肥力，宝贵的水资源被挥霍浪费，世界鱼类储藏量在下降，在某些海域甚至枯竭，森林由于城市化、战争、火灾、酸雨、有毒垃圾等原因被毁坏。如今这个新世纪，依赖生物学家去养活20年后超过85亿的人口。考虑到世界人口增长即便不快于农业生产力增长速度，也与其不相上下，我们的任务极其繁重。

    因此，除非能抑制世界人口过剩（不单单在发达国家而是在全球范围内，毕竟世界是一个封闭的体系，一方人口爆炸，必然溢向它方，这在热力学中可以证明），否则，恕我直言，不利用植物基因操作这样的新技术，我看不出这个社会怎样延续下去。允许我就这个问题多说几句，虽然我既不是植物遗传学家也不是分子生物学家。

    是的，没错，现代农业没借助基因工程也大大提高了粮食产量，但只能通过使用大量的化肥和杀虫剂，不仅昂贵（贵得发展中国家负担不起），而且已经引发了水域与大气的严重污染。由此产生高浓度的氮气，促使藻类疯长。藻类成熟耗尽所有的氧气，造成海生物缺氧窒息，在海洋中形成大片“死区”，成了鱼类和海生植物的墓地，威胁整个星球的健康也危及到千万依赖海洋生活的人。

    因此，任何进一步提高粮食产量的想法只能服从两个条件：保护自然资源和保护环境。这就是问题所在。坦率地说，不利用分子遗传学，不在转基因作物中引进新特性，我看达不到这种效果。这项技术已经减轻了捕食性昆虫和病害给农业带来的巨大损失，还提高了我们在严酷的环境（例如普通植物难以存活的高盐分土壤或极其干旱的环境）下种植作物的能力。

    当然，要引进绝对精确、严格而严密的管理措施，同时，正像引进任何新技术所做的准备一样，安全保障措施也要到位，以便确定和监督任何可能出现的卫生和环境危害。但是我想，尽管前景令人担忧，除了控制人口增长，恐怕也没有其它办法。

    我十分了解，几乎在全世界都有人强烈地反对使用转基因作物，并就此反对任何类型的基因工程技术。他们的担心可以理解，一定程度上颇有道理，但还要考虑另一个因素，即如今普通大众对科学的看法已经明显改变。从来没有一个时代如此广泛地关注我们的健康和幸福，同样，也从来没有一个时代对科学产生如此大的担忧和怀疑。如今，一有新发明问世，人们首先想到的就是“这个发明会如何危害环境，如何威胁健康甚或摧毁我们的文明”。以至于有人怀疑人类能否度过这第三个千年。但是依我看，科学并不危险，危险的是无知。无知的确可怕，当然某些人恶意操纵科学也很可怕。

    自然没有人能预测新千年会发生什么，人类会走向何处，因为仅从现在无法推测未来。唯一可以肯定的是，未来的世界会完全地、彻底地有别于今天的世界。我们不能想象那个世界，就像几个世纪前克利斯托弗·哥伦布不能想象人类几个小时内横越大西洋，或在月球上行走一样。人们不能预测想象不出来的事物，如果执意如此，不是愚蠢、狂妄也是毫无意义。

    举几个例子。大约一百年前，也是世纪之初，威廉·汤普森是当时最负盛名的物理学家，身兼皇家学会会长等职。他研究热力学和绝对温标，成为首位开尔文勋爵。绝对温标以他的名字命名，称为“开尔文温标”。他做了三个惊人的预测：
    第一: 无线电波用处不大，没有前途。
    第二: 比空气重的机器都不能飞行。
    第三: 伦琴宣称的x射线实质并不存在，很可能是科学骗局。

    显然，这位开尔文勋爵更擅长摆弄温度计，而不是水晶球。顺便提一句，开尔文还是达尔文的疯狂反对者。他声称地球过于年轻，不可能承受达尔文进化论所说的种种突变。当然，可怜的达尔文既没有物理学方面的专业知识，也没有开尔文巨大的声望去抵挡粗暴的攻击。今天我们知道，开尔文的计算低估了地球的年龄，少算了将近40亿年。

    另一个例子。 电话在美国出现之后（顺便提一句，西部联盟对亚力山大·格雷厄姆·贝尔的发明很不中意，拒绝购买专利），一群英国专家研究一下就得出如下结论（这是他们的原话）“电话可能适合我们的美国兄弟，但在这儿行不通，这里我们有足够的邮差”。即便后来，40年代中期计算机发明以后，多数人还看不到这种笨重丑陋的机器有什么用处。甚至到1974年，身为IBM主席的托马斯·沃森还说：“我觉得世界市场对计算机的需求量大概在五台左右。”

   然而，不远的将来要发生的事情是可以准确预测的，因为我们已经认清了问题并找到了解决的方法。现在我们把话题转向我真正擅长的领域，人类生物学。首先，今天的医学将会不同于明天的医学。在西方，许多家庭将会通过因特网直接与核心医疗机构连接，不仅可以寻求诊断（这一点目前已经实现），甚至还可以获得健康管理。我相信，发展中国家将能够消灭大部分寄生虫病。这些疾病由蚊子、苍蝇或水生寄生虫传播，如疟疾或登革热，锥虫病如睡眠疾病、利什曼病等等。基因疗法将会成为现实并广泛使用（已经用来治疗各
种造血疾病，如镰刀状红细胞贫血或地中海贫血）。我们将学会利用多能干细胞再造组织甚至器官。这就引导我们谈到第二个十分重要，同样具有争议的问题，那就是，为治疗疾病而进行的干细胞研究。

    大家都听说过干细胞，知道它能够生长分化成为任何组织，在治疗疾病方面有巨大的潜力。实际上，干细胞可以被培植成跳动的心脏细胞，产生葡萄糖的肝细胞，产生胰岛素的胰岛细胞，将来可以用于治疗老年痴呆或帕金森氏病的大脑细胞，有助于修复受损脊髓的神经细胞。但是，我们还不清楚，是什么指令让这些细胞向设计的方向运动，长成合人心意的模样。我们只知道，这涉及到对复杂的激素、神经递质、生长因子、细胞因子等东西的增增减减，但还不知道控制指令到底是什么。这是极其复杂、亟待研究的问题。此外，我们还需要尽可能多的支持和帮助。首要问题是，能否出于治疗的目的，当然只出于治疗的目的，使用多能胚胎干细胞。我说的不是克隆人类胚胎或组织。克隆人类不仅仅是不可接受的，而且是无比愚蠢的，应该绝对禁止。

    我深深了解，对这个问题的激烈争论，多出于高度隐私的、情感的、伦理的以及宗教的考虑，还进一步纠缠在复杂多变、有时甚至是不可理喻的***问题之中。我认为，把多余的胚胎干细胞用于治疗根本谈不到不道德，既然那些闲置的细胞堆积在生育门诊的冰柜里注定被抛弃，干嘛不拿来一用。相反，无端丢弃如此珍贵的、有望根治多种残病的细胞，我倒认为是不道德的。阻止健康卫士研究这个复杂问题，阻止他们运用智慧，运用所学知识，运用积累的经验和专业技术，对我来说也是不道德的。因为，他们的知识本可以赋予病
人治愈的希望，给予残疾人站起来行走的信心；他们的知识和智慧本可以用来为全人类造福。就像一个病人站在我眼前，乞求帮助，我的手中本来攥着良药却不肯给予一样。

    这就是目前生物学面临的一个主要问题：有人认为它是万灵药，包治百病，有人则猜疑它暗藏着制造怪物而称霸世界的祸心。生物学担当不起这样的褒贬毁誉。

    好了，言归正传，谈谈我感兴趣的专业领域，以及过去50年我的同事兼朋友埃德·克雷布斯和我所做的研究。你可以想象，操作刚刚提到的复杂过程需要许多指令，正指令或负指令，都必须高度协调使全部反应处于掌控之中。细胞用来调节反应的大部分信号，即无数需要打开或关闭的开关儿，恰恰依赖一个称为“蛋白质磷酸化”的普遍的过程，而我们50年前碰巧揭示了这个过程。下面谈谈这个反应，其实它极其简单。

    控制我们新陈代谢的多数酶，是涉及肌肉收缩、神经传导等活动的蛋白质。实际上，几乎调节任何生理活动的酶都以两种状态、两种构象存在：有活性的和没活性的 (幻灯1)。导入或去除磷酸盐基团，可以使酶从一种状态转变成另一种状态（这里以字母P表示）。导入磷酸基团的酶称为“激酶”，去除磷酸基团的酶称为“磷酸酶”。简单地说，可以把这个系统比喻成交通信号灯。绿灯时，道路畅通，人车前行；红灯时，道路受阻，人车禁行，当然，可能意大利人除外，偶尔也没准儿是我行色匆匆的妻子。

    这个比喻不大合理，因为交通灯操作要么反应要么不反应（或红灯或绿灯），然而，我们这里所讲的生物开关儿却由极其精密的系统来调控。相关分子能够经历各种阶段，不同程度上被激活或抑制，这完全取决于两种酶的相对活性。就像信号灯受到颜色调制器的控制，能穿越光谱的中间颜色，从红色转到绿色。这一点很重要，因为我们现在明白，多数癌症是由于两种酶失调引起的，即“激酶” 和“磷酸酶”发生突变使自身失去了正常功能。很多情况下，“激酶”发生突变，带上永久活性 (我们称为“不可改变的活性”)，因此再也不能加以控制。就像一辆车，加速器卡住了或刹车（可称为肿瘤抑制因子）不灵，失控了一样。

    可以满有把握地说，多数癌症可以治愈，因为我们已经开始理解疾病的复杂性。三四十年前，人们的梦想就是找到抑制癌症发生发展的药物：当时我们还是一头雾水。今天，许多事情已经确定，我们已经勾画出导致致癌性、肿瘤发展和转移的主要步骤和途径。使我确信，迟早(可能是早而不是迟)，我们能把所有的资料汇总，使多种癌症不再肆虐横行。

    不论怎样，埃德·克雷布斯和我认为我们研究的领域颇具刺激性。因此，我们一直合作，始终如一，直到12年前十月里的一天，我们接到电话，被告知，就在那个星期我们被授予诺贝尔生理学或医学奖。这里，我想跟大家分享一下当时的感受，因为那实在是奇妙的感受：一方面当然是兴奋和欢喜，同时也有迷惑和不安。确实是件出人意料的事，我花了点时间才想明白。

    原因可能是这样：好吧，如果你想成为奥林匹克冠军，而且真的得了一枚金牌，那你肯定知道成功的原因，因为你从小立志要击败所有的对手。你历经数年疯狂训练只为了这么一个目标；你征战赛场，无人能敌；你第一个冲到终点，天哪，你当然知道为什么夺金，你清楚自己当之无愧。可获得诺贝尔奖并非如此。作为一个科研人员，你尽心尽力，因为这是你想做的，即使跑道那端没有奖励，你的工作也不会两样。所以，诺贝尔奖让你大吃一惊，冲进脑海的第一个问题就是：那么多人在那么多领域成绩斐然，为什么偏偏选中我们？。”换句话说，做了应该做的事却获奖，真有点儿奇怪。

    起初，这个项目启动时，只有我跟埃德·克雷布斯两个人，加上一个技术员做助手。我们在实验台旁并肩工作，与其说是同事不如说是好朋友。后来，工作取得进展，我们开始有研究生和博士后，但从来没达到如今实验室常见的规模。但是毫无疑问，几年以后，我们有幸结成一个优秀的合作群体，没有这些人，我们不可能取得那么大的成就。接着，全世界成千上万人加入到这个领域，为其发展做出巨大贡献。所以说，如果选择我们是因为我们开了先河，那么这次获奖应该被看作是对后来集体贡献的褒扬。

    结束前再说一说科学和科学研究的性质问题，这对你们这些想朝这个方向发展的人大有益处。科学家最初选择研究课题离不开想象力和直觉。某种意义上说，他必须创造自己的研究领域，就像艺术家创造新的艺术品一样。犹如预言家, 他必须预见目前不存在，但将来可能存在的事物。他的成功取决于想象力和视野的深度与创造性。借用哈佛昆虫学家埃德·威尔逊的话, “对无能的猎手来说，森林里一无所有”。

    但是科学和艺术的类比只能到此为止，从此二者分道扬镳。因为在科学研究中，每个结论必须经受严格的检验、再检验；每个实验在最终被接受之前必须重复、再重复。科学上没有一劳永逸的成果，也没有绝对权威的结论。爱因斯坦曾经说：“再多实验也不能证明我是对的，但只要一个实验，随时都能证明我是错的。”有人把这种质疑性看成是科学的弱点，科学的失败之处。而我则认为它恰恰是科学的优秀品质之一，是真正伟大之处，即不存在绝对真理，任何人都可能犯错儿。如果人人都明白“可能犯错”的道理，就不会再有***的、道德的、种族的狂热，特别是宗教的偏执与狂热。

    无论如何，从这个观念开始，科学以科学为基础：每个答案都蕴含着一个合理的疑问，今天某个科学家做不到的事总能在明天被别人实现。例如，如果没有牛顿、达尔文、巴斯德或爱因斯坦，其他人要多久才能做出相同的发明？我想不会太久。比方说爱因斯坦的相对论思想，在此之前就有人推敲, 其实他所做的研究最终总会有人做出来，当然不是某个人―这正是爱因斯坦的天才所在―而是许多人分头钻研最后获得与爱因斯坦同样的结果。

    这就告诉我们，科学上真正不可或缺的人凤毛麟角（我觉得这是个相当谦虚的想法）。这跟文学或艺术形成鲜明的对照。如果莫扎特不曾存在，没有人，绝对没有人能写出他的g小调交响曲，歌剧《唐璜》或《女人心》，也没有人能写出舒柏特的《美丽的磨坊女》或《冬之旅》，一百万年也做不到。艺术家因独特和个性而闪光。这就是为什么艺术品、绘画、雕塑、建筑珍品都那么宝贵，应该不遗余力地加以保护。因为一旦毁坏，就永远消失了。

    正如南非诺贝尔获奖作家兼诗人纳丁·戈迪默所说：“作家清唱，诗人独唱”。科学家不能独唱。如今科学发展之迅猛，任何人想遗世独立、闭门单干都是不可想象的。若想科学发展进步，同事间、学派间、国家间抑或大洲间的科学交流与协作都必不可少。

    这就需要你们，从事科学研究的莘莘学子，参与进来。因为你们是我们可以信赖，可以合作的对象；你们可以提供创意，用年轻的想象力、创造力鼓舞我们，更重要的是，你们可以成为独当一面的接班人。所以，在座诸位，无论你选择哪个领域，打算朝哪方面发展，我都祝福你们成功。祝你们好运！谢谢！