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斑馬條紋怎麼形成的?60多年前的圖靈早已洞悉一切!

斑馬身上的條紋、獵豹身上的斑點、我們的手指究竟從何而來?事實上,多年之前就有人已經預先洞悉了這一問題的答案,他就是曾經破解了Enigma密碼的阿蘭?圖靈。


1


1952年,一位數學家公布了一組方程式。他試圖通過這一組方程式來解釋自然界中各種圖案的來源,像是斑馬的黑白條紋、植物莖葉的迴旋捲曲、細胞在構成器官時複雜的聚集和摺疊方式。這位數學家的名字叫做阿蘭?圖靈(Alan Turing)。

斑馬條紋怎麼形成的?60多年前的圖靈早已洞悉一切!



我們知道圖靈,多半是因為其在二戰時破解了德軍使用的Enigma密碼以及其在數學、計算機科學和人工智慧領域的貢獻;剛聽到圖靈還有研究斑馬條紋的興趣時,也許還會讓人覺得有些奇怪。事實上,這只是他對心智和生命基本性質的研究的延伸。


圖靈在二戰時成功的秘密榮耀到50年代時已經漸漸淡去了,他躲進了曼徹斯特大學可怕的工業氛圍中繼續進行著研究。理論上他在那裡為世界上第一台電子計算機開發程序,那是一個由開關閥、線纜和各種管組成的龐然大物;但他漸漸發現自己被那些滿手油膩的工程師排擠到了一邊——比起數字,那些工程師倒是更加關心螺母和螺栓。當然,這種疏離也可能是圖靈自己有意為之,因為那時候圖靈的興趣已經從單純的計算進入到了關於生命的更宏大的問題中。

那是一個生物學振奮著世界的時代。世界各地的研究人員都在努力掌握基因的性質,之後不久的1953年,James Watson和Francis Crick就揭示出了DNA的結構。那時候人們對控制論的興趣也在與日俱增——有一種想法是將生物當做是生物計算機,可以被解構、破解和重建。圖靈很快就進入了一個由頂尖科學家和數學家組成的研究俱樂部Ratio Club,在這裡他關於人工智慧和機器學習的想法受到了歡迎和鼓勵。


在這樣的背景下,圖靈撿起了一個戰前就已經讓他十分著迷的研究主題。研究如何從單個受精細胞構建生物幼體的胚胎學在20年代初期一直是熱議的話題,但相關的研究很快就陷入了停滯,那時的科學家意識到他們還缺乏可用的技術工具和科學框架來進行研究。有一些思想家甚至總結說:生命的內部運作根本就是不可知的。


圖靈覺得這種想法就是在逃避問題。如果計算機可以通過編程來進行計算,那麼生物體也必然具備某種形式的內在邏輯。


他開始著手在柴郡四周收集各種各樣的花朵,並藉此摸索大自然的模式。然後他就得出了那些方程式。那些複雜的、野獸一般的方程式看起來就不像是人類能單靠手和腦得出來的。幸運的是,那時最新的計算機Ferranti Mark I剛剛送達曼徹斯特,圖靈也很快就讓這台計算機工作起來幫自己鼓搗數字了。慢慢地,他的「胚胎數學理論」就逐漸成型了。


和所有最好的科學理論一樣,圖靈的理論是優雅而簡潔的:任何重複的自然圖案都是通過兩種具有特定特徵的事物(分子、細胞等)的相互作用產生的。通過一個被他稱為「反應-擴散」(reaction–diffusion)的數學原理,這兩種組分將會自發地自組織成斑紋、條紋、環紋、螺旋或是斑駁的斑點。

他尤其關注生物的形態——一種當時還不為人們所知的分子在生物器官的形成過程中控制著它們的生長外形和結構。那時候對這些化學物質的識別和鑒定的難度並不亞於二戰時破解神秘的Enigma一樣的戰時密碼。之前,20世紀世紀之交時那些對蛙、蠅和海膽胚胎的開創性實驗(涉及到極小尺寸上生物組織的裁切和組合)讓生物學家確信存在這樣的物質,但他們並不知道它們是怎樣工作的。


儘管生物形態發生的本質依然是個謎,但圖靈相信他可能已經破解了它們的密碼。他的研究論文《形態發生的化學基礎》發表在1952年8月的英國皇家學會《哲學彙刊》上。


不幸的是,圖靈沒有活到見證自己的理論被證實的那一天。1954年,因為被判犯有「嚴重猥褻」罪以及隨之而來的化學閹割懲罰(那時候法律對同性戀極不寬容),圖靈結束了自己的生命。在那短短的兩年內,沒有跡象表明他的理論模式是正確的;接下來的60年里,生物學家和數學家在胚胎和計算這兩個相互平行的世界中對這一理論進行了驗證。


2


在倫敦蓋伊醫院27樓某個狹小的辦公室里,倫敦大學國王學院的Jeremy Green教授正指著一張屏幕。

一個模擬圖靈模式的程序正在一個小窗口裡運行。屏幕的左上角是一個方框,顯示著扭曲的斑馬紋一樣的黑白條紋。它旁邊則排布著一些燒腦的方程式。「圖靈毫無根據地得到了這些,真是令人吃驚,因為它並不是那樣直觀。」Green教授指著那些符號說道,「但這些方程並沒有你想的那麼可怕。」


圖靈系統的本質是:如果有兩個能夠在空間內傳播(或至少表現成這樣)的組分,那麼它們就能構成從沙子形成的沙丘波紋圖案到化學物質影響的胚胎髮育形態等各種各樣的形態。不管這兩種組分是什麼,其中的關鍵在於它們需要以不同的速度進行傳播,其中一個比另一個更快。


其中一個組分(催化劑)是自動激活的,也就是說其可以通過本身的調節機制進行控制,從而產生更多的同類組分。但這個催化劑也會產生第二種組分——一種能夠關閉激活劑的抑制劑。關鍵的一點在於抑制劑的移動傳播速度一定要比催化劑快。


圖靈系統的妙處在於其是自包含、自啟動和自組織的。Green稱,整個系統所需要的東西只是一點催化劑而已。首先催化劑會生成更多的催化劑,但什麼能夠阻止催化劑自己無限制地增多呢?一旦催化劑達到了一定的水平,抑制劑就出現了。

Green說:「可以這麼理解,當催化劑產生的時候,系統就開始了。所以結果是,比如說形成黑色條紋,但是隨後生成的抑制劑的傳播速度更快。在某些特定的點,它趕上了空間中催化劑,並使其停止在一定的軌道上。然後一個條帶紋就產生了。」


使用這些簡單的組件就能構建一個模式的世界。這些嚇人的方程式只是用來描述這一系統的一種方式。使用這些方程時只需要調整其條件參數就可以了。只需簡單調整傳播和衰減的速率,或修改催化劑和抑制劑工作的效率,就能給最終生成的斑點、條紋或螺紋圖案帶來改變。


儘管圖靈的理論優雅而簡潔,但「反應-擴散」的想法當時並沒有得到大多數發育生物學家的認同。加上圖靈自己也沒有到處宣傳他的理論,所以這些理論當時還局限在數學家構成的小圈子內。缺乏能夠證實生命系統中圖靈機制的確實證據,圖靈的理論很長時間裡都只是一個雖然整潔,但無關痛癢的分支。


3


「嗯,條紋是很容易的。但馬的這一部分呢?」


——Alan Turing,1972年由Francis Crick引用。


生物學家都忙著解決更大的謎團:一個個小小的細胞怎麼組織形成頭顱、尾巴、手臂、腿腳等各種各種的生物組織器官的呢?


1960年代末期,出現了一種新的解釋。這一新理論由著名胚胎學家Lewis Wolpert提出並四處推廣,之後又有許多發育生物學家跟隨他的腳步對這一理論進行深入。這個被稱為「位置信息」(positional information)的概念認為發育中的胚胎中不同位置的細胞能夠通過分子信號(神秘的成形素)感知其所處的位置。解釋這一理論時,Wolpert拿出了一面法國國旗。


想像一下一個國旗形狀的由細胞構成的矩形模塊。最左邊的一條細胞生成了一種成形素——讓我們叫它「條紋素」——這種條紋素在向右邊傳播的過程中形成了一個漸變的濃度梯度信號,從左到右逐漸降低。處於不同位置的細胞能夠通過對條紋素濃度的感知作出不同的反應。當條紋素的濃度高於一定值時,細胞變成藍色(左邊);濃度處於某個中間值時細胞變白(中間);而濃度最低的右邊,則會變成紅色。最後形成一面法國國旗。


Wolpert的國旗例子確實淺顯易懂,發育生物學家也喜歡它。只要在生物體中設置整體漸變的成形素濃度梯度,細胞就知道自己該向什麼方向發育了。而更重要的是,多虧了雞,研究人員有了支持這一理論的證據。


直到今天,雞胚胎的研究仍舊是生物發育研究的一種常見方式。科學家可以在發育中的雞蛋上開孔來觀察小雞的發育,甚至還能直接干預小雞的發育。另外,和人類的手指類似,雞的翅膀尖端也有一個三個分開的骨結構,每一節都不一樣,就像是一面法國國旗。所以小雞的翅膀就成了驗證Wolpert的理論的絕佳材料。


在1960年代一系列具有里程碑意義的實驗中,威斯康星州的馬凱特大學John Saunders和Mary Gasseling從發育中的小雞的未成形的翅膀下側切下了一小塊組織(就像是切下小手指的一點組織),並將其移植到了上部「拇指」組織的一側。


最後發育成功的小雞的翅膀尖端並不是正常的三指結構(拇指、中部、小指頭),而多了一個鏡像翅膀,變成了小指頭、中部、拇指、拇指、中部、小指頭這樣的六指結構。於是便能得到明顯的結論:翅膀基部能夠產生成形素。高濃度位置的翅膀細胞發育成小指頭,中等濃度位置的翅膀細胞發育成中部組織,低濃度位置的翅膀細胞發育成拇指。


對於這樣確鑿無疑的結果,確實很難反駁。但圖靈理論的幽靈仍舊在生物學領域盤旋。


4


1979年,一位物理學家出身的生物學家和一位物理化學家掀起了一陣波瀾。Stuart Newman和Harry Frisch在備受矚目的《科學》上發表了一篇論文稱圖靈式的機制能夠解釋雞翅膀的形成模式。


他們簡化了發育三維肢端的研究模式,而採用了扁平的矩形進行研究,然後藉此計算髮現反應-擴散方程能夠在生長過程中形成「成形素」波(當然是假想的數字波)。Newman和Frisch的模型固然笨重而方框化,但這一模式看起來似乎並沒有錯誤。


他們認為一個潛在的圖靈模式形成了手指,也正是這一模式造就了濃度梯度;而非濃度梯度決定了生物特徵的形成。


現在在美國紐約醫學院的Newman說:「70年代的人們還仍舊處於探索階段,圖靈自己的那篇論文那時也才剛出現25年。很多科學家都還是第一次聽說,這很有意思。我很幸運能得到一位有物理學背景的生物學家幫助我檢查論文——那時也還沒有形成有關肢端發育的思想體系,而人們仍然不知道這到底是怎麼形成的。」


這是一個可靠的能夠代替Wolpert梯度理論的選擇,所以也能得以在頂尖刊物上發表。據Newman稱,接納的過程一開始還是挺暖心的,「論文發表以後,Wolpert的一位助手Dennis Summerbell直接寫了一封信給我,說他們需要考慮一下圖靈的想法,那非常重要。但之後就沒聲了。」


一年之後,Summerbell的想法發生了改變。他和生物學家Jonathan Cooke發表了一篇合作論文,在該論文中他明確表示他已不再認為圖靈理論是可行的。Newman當時就震驚了:「從那以後,學界就再也沒人提過它了,只有一個例外——Lewis Wolpert本人曾在1989年的一個討論會報告中引用了我們的論文並對其進行了反駁。」


發育生物學界大多數人都沒有考慮過圖靈模型的重要性。「位置信息」模型的支持者一致反駁Newman。科學會議的演講邀請也告吹了。他也很難再繼續發表論文,也很難募集研究資金推進圖靈模型;但支持「法國國旗模型」的論文倒是一篇接一篇地出個不停。


Newman解釋說:「其中很多人都成為了這些刊物的編輯——一些好的期刊不願意刊登我們的理念,我知道一些同事就感受到了這種壓力。在其它領域,人們對新想法的開放程度就高得多了。但因為Wolpert和他的後繼者們非常致力於將他們的理論確定為肢端發育世界文化的一部分,而所有的會議和期刊特別版都圍繞著它,所以它是很難被取代的。」


對圖靈理論的進一步打擊來自黑腹果蠅(Drosophila melanogaster ),這也是一種深受發育生物學家喜愛的生物。有一段時間,人們認為果蠅胚胎髮育中形成嚴格條紋是遵循圖靈機制的。但最後他們證明這些條紋是通過在合適的時間合適位置,成形素濃度梯度的複雜的相互作用激活了基因行為的特殊模式而形成的;而並非是自我條紋成形系統。


在數學和分子研究上,Newman已經為這一理論用去了無數的時間,但在科研社區的失敗讓他深感失望。幾十年來,他和Frisch的論文一直都默默無聞,和圖靈原來的論文一起像幽靈一樣地遊盪。


5


「那我選斑點好了,」獵豹說道,「但是別做得太俗套太大。我不想看起來像只長頸鹿——永遠不要。」


——《獵豹是怎麼長出斑點的》


來自Rudyard Kipling的《如此故事》,1902年。


巴塞羅那基因組調控中心(CRG:Centre for Genomic Regulation)高樓的一間辦公室裡面貼滿了胚胎小鼠爪子的顏色鮮艷的圖片。每一張圖片都展示了發育中的骨骼在斑點中散開的整齊條紋,就像是萌芽中的肢端。用照片裝飾了這間辦公室的系統生物學家James Sharpe認為可以使用圖靈的模型對此進行解釋。


圖靈的想法很簡潔,任何人都能輕鬆地藉此來解釋自然界的模式。但還是存在問題,畢竟看起來可行的理論並不一定符合實際——就像是在一片烤麵包中看到了耶穌的臉一樣。講述關於生物發育的生物學「如此故事」是很危險的,但這種想法卻曾被用來證明「法國國旗模型」的正確。


在Sharpe看來,這都是雞的錯。「如果肢端發育的研究從老鼠開始,整個歷史也將大不相同。」


他認為從一開始就存在一個偏見:認為數字從根本上與其它的不一樣,需要為每一個設置特別的單獨指令(比如根據法國國旗模型給出的成形素「坐標」)。這是用來反對圖靈模型能解釋肢端形成的主要依據之一:數字只能形成一樣的事物,像是斑點和條紋,不斷地重複。


那麼圖靈模型是怎麼創造出讓雞翅尖成型的3個彼此完全不同的數字的呢?難道說每一個細胞都根據內部的濃度地圖成長就能讓人信服。但小雞隻有三隻手指,「如果它們有20隻,你就能發現情況並非如此,」Sharpe一邊說一邊揮舞著他的手指進行演示,「它們會看起來全都彼此類似。」


想著他的觀點,我看了看自己的手。我有四隻手指和一隻拇指,每一隻手指看起來結構都彼此相似。是的,它們在大小尺寸上確實不同,但它們的基本結構是一樣的。據Sharpe介紹,它們彼此類似的最好證據來自一個看似明顯但並不正確的假設:人都有5隻手指。


事實上,儘管一般人一隻手上有5隻手指,但Sharpe說:「我們並不總是有5隻手指,有更多手指的情況其實比你想的更常見。」據統計,大約每500名兒童中就有一位有更多的手指或腳趾。而法國國旗模型並不能對此提供解釋,但圖靈模型可以。


根據定義,圖靈系統是自組織的,能夠根據參數的不同創造具有連續性的具有一定特徵的模式。比如條紋模式,就意味著條紋的間距和寬度(數學上稱為波長)都是相同的。如果你擾亂這一模式,比如移除一個白條,那麼系統會嘗試通過高度特徵化的方式對其進行填充。圖靈系統擅長生成具有特定波長的重複模式,如常規大小的手指;但它卻並不擅長計算特徵重複的次數,所以就會出現更多的手指。


重要的是,一個特定的圖靈系統只能讓同樣的事物一遍又一遍重複。但仔細研究一下生物的身體就能找到很多重複的例子。許多動物,包括人類,都擁有大致類似的手指和腳趾。但根據法國國旗模型,不同成形素濃度區域的結構也應該不一樣才對。該怎麼解釋不同成形素濃度區域能形成相同的結構呢?


Sharpe認為分子濃度「分布地圖」的想法根本站不住腳。「毫不誇張地說,我並不認同長時間以來發育生物學社區所說的那種整個生物體中存在一個有濃度梯度的海洋的想法,而且因為它們朝著不同的方向發育,那各個器官的每一部分都該有一個不同的坐標。」


2012年是圖靈的百年誕辰,離他那篇關於「化學形態發生」的論文也已經過去了60年。Sharpe試圖證明這一想法(至少在肢端發育中)是錯誤的。


證據展示在Sharpe和Maria Ros合作的一篇發表在《科學》上的論文中。使用基因工程技術,Ros移除了小鼠特定類別基因組中的基因。他們選擇的目標是Hox基因,該基因在胚胎髮育成身體組織的過程中發揮著基礎性的結構組織作用。


移除這些關鍵的「監管基因」會對小鼠的組織發育產生重大影響,實驗也證實發育出的小鼠會帶有畸形。隨著研究人員移除了越來越多的Hox基因(現發現39個),小鼠爪子上的指頭也變得越來越多;在移除了大部分基因時甚至可達15個。


而更重要的是,隨著Hox基因的丟失,更多的指頭之間的間距也在變小。所以說小鼠指頭數量的增多並不是由於爪子變大了,而是由於越來越小的帶紋填入了這相同的空間——這就是一個典型圖靈系統的表現,這之前還從未在小鼠的肢體上發現過。當Sharpe計算這些數字時,發現圖靈的方程式能夠為多出來的小鼠指頭提供解釋。


是的,小鼠的指頭是解釋清楚了,但雞的三個指頭為什麼會如此不同呢?Sharpe拿出了一張紙,並在上面畫了一個由兩個有重疊區域的圓構成的韋恩圖。其中一個圓寫上了PI,表示Wolpert的位置信息(positional information)模型;另一個圓寫上了SO,表示自組織(self-organising)系統(如圖靈系統)。他指著這張紙說:「答案並不是圖靈對了,Wolpert錯了,而是兩者結合發揮著作用。」


Wolpert已經承認,在某種程度上,圖靈系統能夠用來生成手指模式。但根據定義,它卻並不能解釋手指之間的不同。成形素濃度梯度必須工作在既定的模式上,才能讓各個指頭具有類似但有不同的特徵,這一模式就是Wolpert位置信息理論和圖靈自組織系統的聯姻。


6


過去二十年來,人們發現了越來越多的圖靈系統的例子。1990年在一篇法國三位化學家發表的論文中首次提到了圖靈系統的明確的實驗證據:他們發現正在發生顏色生成反應的凝膠條上出現了有規律的斑點。


而日本研究人員Shigeru Kondo在研究帶有條紋的海水神仙魚時也注意到在海水神仙魚長大的過程中,他們身上的條紋並不會變寬,而是保持相同的間距增加條紋的數量;這和斑馬增大條紋的模式不一樣。計算機模型顯示圖靈模式可能是唯一的解釋。Kondo繼續研究發現斑馬魚的條紋長度也可以通過圖靈的數學解釋。只不過在這一案例中,進行交互作用的兩種組分是兩種不同的細胞,而並非不同的分子。


事實也證明貓科動物(獵豹、豹子、虎斑貓等)的毛色也是圖靈機製作用的結果。另外,人類頭上頭髮毛囊和鳥類羽毛的分布都受到了圖靈式的自組織系統的影響。


還有一些研究人員在關注如何利用圖靈的數學來解釋胚胎中的管是如何發育成胸腔,並製造出精緻的肺結構的。甚至我們牙齒的規則排列都遵循著某種圖靈模式。


與此同時,身在倫敦的Jeremy Green也發現人嘴上顎部分的褶皺也擁有自己的圖靈模式。


當然,不只是魚皮、羽毛、毛皮、牙齒、皺褶和骨頭,James Sharpe認為身體的其它部位也可以通過自組織的圖靈模式創建,當然上面還有位置信息的作用。比如說儘管我們的手指明顯是「條紋」,但手腕的骨頭卻可以看做是「斑點」。只需要通過修改圖靈方程的幾個參數就能對其進行調整。


關於圖靈機制可能的作用場景,Sharpe還有一些存在爭議的想法:也許骨頭和脊柱的排列也和圖靈機制有關。他甚至懷疑果蠅胚胎上著名的條紋收到圖靈機制的影響比發育生物學社區所預計的多得多。


鑒於目前他正在兩種理論之間搭建橋樑,我問他是不是現在覺得圖靈模式無處不在。他笑道:「我已經過了那一階段了。在百年誕辰那一年,圖靈真的是無處不在。對我來說,令人興奮的可能是我們誤解了很多系統,而欺騙我們自己,乃至欺騙整個社區,又是多麼容易;只需要編湊出一些『如此故事』來拼湊就能讓人滿意了。」


Stuart Newman也同意這一點。他在1979年提出的理論現在終於走出了陰影,他說:「當你開始專註於某件事情時,如果你發現了一些東西,很多事情也就土崩瓦解了。他們並不想談論這個,並不是因為那是錯的——錯誤的很容易反駁——而可能是因為那是對的。而我覺得這個例子就是這樣的。」


7


慢慢地,但毫無疑問研究人員正在將圖靈系統所扮演的角色加入到生物結構的研究中。但直到最近,有關圖靈模式作用於肢端發育的理論仍然還有一點需要證實:那兩個驅動肢端發育的組分到底是什麼?


2014年8月,James Sharpe和他的團隊終於在一篇論文中對此進行了解答,結果同樣刊登在《科學》上。5年的研究終於有了結果,精緻的胚胎和確切的數字運算進入了融合。


Sharpe發現在肢端發育中驅動圖靈模式的組分必須展現出顯示出條紋圖案——在手指發育早期就已出現——催化劑作用的部位形成手指、抑制劑作用的部位形成空隙或剛好反過來。


為了確定這兩種組分,研究生Jelena Raspopovic從小鼠發育中的肢端採集了細胞,其中只能看到一點點能導致指頭形成的基因活性。在分離了兩種不同的細胞並經過了精細的分子分析之後,一些有趣的「分子嫌疑犯」浮出了水面。通過計算機建模,Sharpe基於這些組分的活性模式最後準確地概括了指頭髮育的實際表現,而這也與小鼠的實際發育狀況吻合。


有趣的是,和圖靈使用的兩部分系統不同,Sharpe認為在肢端的形成過程中存在三個不用的組分。其中之一是Sox9,是一種能夠在肢端發育過程中確定骨骼生長位置的蛋白質。另外兩個則是由兩個生物信息系統發出的信號:其中之一被稱為BMP(骨形態發生蛋白:bone morphogenetic protein)信令,它能夠開啟肢端中的Sox9;而另一個則被稱為WNT,它能夠關閉肢端中的Sox9。

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儘管經典的圖靈系統只涉及到兩種組分——催化劑和抑制劑,實際情況還是要複雜一點。Sharpe解釋說:「這真的不能從真正意義上歸結為兩種事物,實際的生物網路是很複雜的。在我們的這個例子中,我們將其歸納為兩個信號通路,而並非兩個特定的分子。」


進一步的研究也證實了這一看法。Sharpe的另一個學生Luciano Marcon調整了研究程序,看看當每一個信號通路都被阻斷時,模式會發生怎樣的改變。在模擬模擬中,減少BMP信令會導致計算機模擬的爪子上沒有指頭,而沒有了WNT,爪子上的指頭會完全融合在一起。


實際驗證時,他們將從小鼠肢端胚胎的細胞放到培養皿中培養,所有的結果都符合預期。


而在另一個模擬模擬中同時中斷了兩個信號通路,則模擬的爪子上長出了2個或3個肥大的指頭,而不是標準尺寸的五指頭。而使用藥物對小鼠胚胎進行培養時也得到了相同的結論。


從模型到實驗驗證,在回到模型——通過實驗驗證了預測的假設,Sharpe認為這就實驗證明的關鍵部分。


那如果這一理論最終被接受了,我們也發現了自然界中圖靈機制的作用原理和場景,我們又能用它來做什麼呢?Jeremy Green表示那可多了去了!


「沒有齶皺你可以活下去,但像是你的心臟瓣膜或整個味蕾就非常重要了。」他說,「未來利用幹細胞技術或細胞療法的再生醫學需要了解這些發育過程。80年代的生長因子研究是幹細胞療法的基礎,現在這一技術已經開始投入臨床試驗了,但它激勵了整個再生醫學世界。那就是個時間問題。」


在蓋伊醫院,Green能清楚地看到當出現差錯時會發生什麼。他的部門專攻影響面部和顱骨的出生缺陷問題,而他相信在分子層面上進行理解是治療這些缺陷的關鍵。「我們現在做的事情都非常理論化,我們還可以幻想怎麼讓其變得有用,但在接下來的25年內,我們需要這些知識。那時候的人們可以已經覺得這些已經理所當然了,但我們還需要了解這個圖靈機制的一切,這樣才能打造更好的身體。」


在阿蘭?圖靈人生的最後幾年,他見證了他的數學夢想——可編程電子計算機的出現。那時候它還是一些由管和線構成的龐然大物,計算速度也像蝸牛一樣慢。現在你口袋裡的智能手機所包含的計算機技術就足以讓他驚詫不已了。而他的生物學理論從願景走向科學現實卻用去了一個人幾乎一生的時間,事實也最終證明他的理論並不只是一個簡潔的解釋和一些花哨的方程式。


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