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 还原论、非线性与医学（2） |
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加入时间: 2009/10/04
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作者：我要注册 在 罕见奇谈 发贴, 来自 http://www.hjclub.org
假设某国进口了一台极为重要的电子设备，政府专门成立了一个专家小组负责对它进行维护。有一天设备出现了故障，专家小组要修好这台设备，需要具备哪些条件呢？
首先，专家们应该清楚了解这台设备的电路图，了解整个装置的工作原理，以及每一个电子元件在电路中发挥的作用。其次，专家们应该根据发生故障的特征，推测可能是哪些元件出现了问题，然后对相关元件逐一检测，直到找到故障点。完成了以上步骤之后就可以将故障排除，例如加固松动的焊接点，或者更换损坏的元件。
对于修理一台机器来说，上述思路是完全正确的。
现代医学治疗疾病的思路也大致如此：弄清楚疾病发病的生理机制，把发病原因层层剖析，找到终极病因，最终将病因消除或者替代发生故障的组织器官。
然而生命体的复杂性决定了治疗疾病不可能采用和修理收音机相同的思路。因为对于医学来说，要修好一台收音机应该具备的条件，医学研究都难以实现。
首先，一幅完整的“电路图”对于目前的医学研究而言是遥不可及的，任何一个看似简单的生理过程，都可能需要成百上千的化学物质参与才能完成。例如，当不慎伤了手指的时候，血液会在伤口附近凝成血痂并自动止血，在这个看似简单的凝血和止血过程，目前认识到的直接参与其中的化学反应就有80多个，只要一个反应出了问题，血块就可能形成于不当的位置造成不堪设想的后果。这还只是直接参与凝血过程的化学反应，间接参与的更不计其数。
因此对医学研究而言，要完整阐述一个生理过程的全部细节几乎是不可能的事情。
面对如此复杂的事物，科学在过去物理、化学研究中的一贯方法是抓主事物的主要矛盾，忽略次要矛盾，将物理或化学过程理想化。
例如研究天体运动时通常将各种星体视为一个理想的圆球，根本不用考虑星球表面的山川深谷的分布；研究地球的公转运动时，很少考虑太阳系其它行星对地球的引力影响。
因为以往物理、化学当中处理的大多是性质、结构极为简单的事物，这种忽略次要矛盾的研究方法可以发挥巨大的效力，但当科学遇到的情况稍微复杂一点，“忽略次要矛盾”的方法就无能为力了。例如早在十九世纪，数学家庞加莱在研究三体问题时就证明了如果太阳系有两个太阳——只比现在稍微复杂一点，那么人类根本不可能精确预测行星未来的运行情况，任何一个在理论上被忽略的微小测量误差，都可能对行星的运行产生决定性影响。
而对于人体这样一个无比复杂的系统，那些被医学专家们忽视了的，或者至今还未被发现的“次要矛盾”，在“蝴蝶效应”的作用下经过层层放大，都有可能使生物理论的预期与实际结果产生巨大差异。
其次，即便人类经过不懈的努力，毫无遗漏的将生命过程的“电路图”完整描绘出来（这几乎是一件永远不可能实现的事情），仍然难以像修理收音机那样来“修理”人体。
因为收音机元件与元件之间的关联非常简单，一个部件毁损时很少波及其他元件，因此工程师只要将发生故障的部件修复，整个机器就能恢复正常运转。
然而人体的任何一个“部件”都生活在一个极为复杂的网络之中，当一个元件出现故障时，决不可能只是孤立的存在一个故障点，与之相联系的整个生理网络都有可能变化。一种疾病出现时，可能有数百个基因的表达同时发生变化，数十种细胞因子发生异常。一位医学生物学专家这样说道：
“每一疾病至少涉及到已证实的人类基因总数(2-2.5万个基因)的1-2%(即200-500个基因)。据我对急性中枢神经系统(脑和脊髓)损伤的基因表达研究中发现,总共有300多个不同基因在损伤后产生明显的表达改变。通过对这些基因的相互连接通路进行整合分析,发现这数百个生物分子被连接成了一个较大的生物信号传递调节网络，创伤后因大量生物分子异常改变所引起整个生物网络的平衡失调才是导致神经细胞不可逆死亡的真正原因”。
疾病出现时，很多与疾病间接关联的生理因素也决定着疾病的进程。例如对癌症而言，如果病人得知自己患了不治之症，将不久于人世，严重的精神打击会大大加速病人的死亡。
因此对于医学研究而言，难以像修理收音机那样找到有限的几个故障点，并试图通过清除一两个故障点来治愈发病机理复杂的疾病。
再次，即便某种疾病可以将发病原因集中到有限的几个故障点之上，但能否找到有效消除故障的方法，也是一个极大的难题。
因为医生治疗疾病，必然要通过药物或者手术介入到人体的运行机制中。但是任何介入手段都不可能单独作用于医学家们所预期的那几个靶点，而不对相关的其他“元件”发生干扰。然而“蝴蝶效应”告诉我们，一个微小的扰动，完全有可能产生难以预期的后果，因此当一种理论上成立的治疗措施加于病人时会产生怎样的后果，在未进行实践检验之前都是未知数。而且医疗方法作用的靶点接近微观层面，它产生的影响就越难以控制。
例如， IL-2是一种免疫细胞被激活后产生的细胞因子，体外试验发现这种细胞因子可以刺激T细胞生长，所以又将其称为T细胞生长因子。科学家利用基因敲掉技术令小鼠丧失了产生T细胞生长因子的能力，按照体外试验的结论预测，由于T细胞生长因子的缺失，这种小鼠T细胞的数量与功能将大大下降。但结果却完全相反，试验小鼠表现为T淋巴细胞大量增殖，淋巴结肿大，并表现出明显的自身免疫病症状。这说明T细胞生长因子一旦从整体中分离出来后，它所显示的功能与在体内细胞因子网络中的作用并不相同。
因此，当医生试图“修理”发生故障的“元件”时，不可避免要对人体产生预期外的干扰，而那些被忽略的微小影响，很有可能经过层层放大最终导致精心设计的治疗方案完全失效。
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