诺贝尔物理学奖获得者Kip Thorne教授带领大家走进宇宙深处

中科院生物学专家覃重军堪称“造物主”，创造出了世界首个1条染色体生物

　　

用高级材料建造虫洞？
IT时报记者章蔚玮
　　11月4日，腾讯WE大会如期开幕，作为一场无关行业和产业的纯粹的科学大会，今年已经进入了第6个年头。
　　近两年来，WE大会越来越关注人类未来的“命运”。如同腾讯首席探索官David Wallerstein所说，“我们如何能够在地球上建立新的机制，满足人类的需求，我们希望能够推出更多的解决方案，希望鼓励新的前所未有的思想迸发，不断提升养活世界上不断增加的人口的能力。”
　　去年WE大会曾邀请到宇宙学家霍金探讨人工智能与人类未来，这也是霍金去世前最后一次在国内公开演讲。今年，WE大会邀请了霍金生前的“战友”，2017年诺贝尔物理学奖获得者、加州理工学院荣誉费曼理论物理学教授Kip Thorne，他在宇宙、虫洞、黑洞、奇点、时光旅行、引力波等领域进行长期探索。
　　在今年受邀的八位嘉宾中，有两位中国生命科学领域的科学家，讲述了中国在“再造生命体”领域的最新研究成果。
诉说时间穿越的秘密
　　科幻电影《星际穿越》中，第一次将虫洞的概念呈现在了世人面前。小说《星际穿越》的原作者Kip Thorne来到现场，讲述了时间穿越背后的宇宙运行原理。“在虫洞当中，光线是可以穿越的，它就像光纤，同时也能帮助我们计算，虫洞的另外一边是什么样子。”Kip Thorne说，虫洞并不会在宇宙当中自然产生，需要高级文明有意识地去创造和维持，填充特殊材料，虫洞才能存在。
　　在Kip Thorne看来，尽管通过虫洞可大大缩短穿梭宇宙不同星际之间的时间，但虫洞会自毁，会自己崩塌，要用特殊材料去把它填充起来。
　　与虫洞不同的是，黑洞在宇宙中是实际存在的。根据爱因斯坦关于时间弯曲的定律，事物总是喜欢停留在它衰老最慢的地方，引力能够让他们聚合在一起，地球的质量会扭曲时间，而时间的弯曲会产生引力，根据推测，越是临近黑洞，引力就越强，时间越慢。“引力是很小的，它使得地球上的时间每100年才放慢1秒，第一次高精度侦测是在1976年，当时NASA放了一个距离地球一万公里远的卫星，用它的原子钟进行时间计算，再对比地面上的时间，可以帮助我们预测爱因斯坦的时间弯曲定律。”
　　根据科学推测，在黑洞内时间会倒流，一直降到黑洞的中心，“物理学告诉我们，时间如果穿越回过去会怎样，但事实上，时间是滚滚向前的，无法回到过去，你不可能往后走。”
　　三年前，Kip与他的团队联合创建了引力波天文台LIGO，第一次观察到了黑洞碰撞后产生的电磁波并形成的引力波，在引力波理论和观测上做出了重大贡献。据他透露，现在，包括中国在内的20个国家和地区的1200名科学家一起参与，共同侦测引力波，寻找宇宙与时间的秘密。
　　Kip说，400年前，伽利略发明制造了第一个天文望远镜，它找到了木星的四个卫星，在3年前，LIGO第一次观察到了黑洞碰撞，看到电磁波形成的引力波，如果往后400年，我们还会有更大的发现。
揭开人造生命体的秘密
　　中科院上海植物生理生态研究所合成生物学重点实验室主任覃重军今年8月在《自然》杂志上发表了一篇关于人造单染色体真核生物的论文，引起了世界的关注。通俗的理解是，他获得了人造生命体的最新发现。
　　覃重军最初从人类、动物、植物、真菌、酵母这一类真核生物中发现了一个奇怪的现象，“人有23对染色体，所有的生长、繁殖的遗传信息都分布在不同的染色体上。而小白鼠却只有20对，果蝇更少，只有4对染色体。但植物的情况又有所不同，水稻有12对染色体，尽管它生长周期短、基因组小；而长得很小的芥菜只有5对染色体。从微生物学家的角度看来，自然界在染色体的数目分配上似乎很随意，可多可少，好像跟进化的定位没有多少关系。”
　　于是，覃重军提出，“我们能不能在人造生命中打破这种自然界限呢？我们能不能造一个真核生物，只有一条染色体，但是所有的生长、繁殖、遗传信息全都在这一条染色体上？”
　　从2013年开始，他从拥有16条染色体的酿酒酵母着手，把这16条变成15、14、13条，最终要变成1条。他说，很幸运的是，没过多久国际上就产生了一种全新的技术——基因编辑技术，它可以同时切几个点，非常精确，推动了这项再造生命体的试验演进。“很吃惊的是，当我们造出了这个生物，我们去描述它的时候发现，它的细胞生长和细胞形态跟天然的几乎完全一样。这令人太吃惊了！我们以为它不会活下来，没想到它活得挺好的。”
　　覃重军说，尽管染色体的结构已经发生了巨大的变化，但它组织得很好，“这给我一个暗示：生命真的有多种表现形式，全都是正确的，所以不只有一种形式。”
　　据了解，重组后的酿酒酵母目前最大的优势就是，它没有端粒，而端粒跟衰老、肿瘤有关。因此，覃重军的这项发现，或将加速人类探索生老病死的进程。此前，曾有诺贝尔奖获得者发现，端粒衰老导致人类过早死亡。在人的细胞里面如果人为给端粒加长，那么人类的细胞就可以重返青春。但人有23对染色体，而人造单染色体只有两个端粒，这样就能很快确定哪一个药有用，哪一个药更为有效。
探寻大脑基因的秘密
　　过去四五年，全球除人工智能浪潮以外，脑科学亦蓬勃发展，欧美、日本都引发了国家性的脑科学计划。
　　在中国，科学家们在过去四年中也筹划一个中国的脑科学计划。中科院院士、中科院神经科学研究所所长蒲慕明介绍，在这个项目中克隆的猕猴，已经对人类治疗疾病带来推动作用。“要理解人的大脑，你必须知道它的结构。人类大脑的网络是由成千亿的细胞连在一起，但它们是怎么连接的，中间有什么规则，又是如何去处理信息的，要弄明白这些，我们就需要一个图谱，这就是连接图谱。”
　　根据蒲慕明介绍，中国科学家们选择了最接近人类的猕猴作为实验动物，“中国在灵长类研究方面是世界领先，我们的资源也是最丰富的，所以我们有机会成为这个领域的领跑者。”
　　除了解决人类自我认知的过程，其中另一道难关是如何理解语言。在人工智能领域，语言、语义的理解也是当下最难攻克的难题之一，“原因是我们对于语言的理解仍然不够。”
　　蒲慕明觉得，研发人工智能可以从人类的大脑入手。人类因为疾病损伤造成了语言障碍，从中去研究，可以发现具体是哪个脑区出现问题。当然，真正要理解语言的来源，必须要用动物做实验。“比如说我们把跟人类语言相关的基因放在猴子大脑里，也许它的网络结构就变化了，它的发音能力也变化了，可以看到人的起源是什么样的，我觉得这是一个很有意思的未来探索领域。”
　　目前，蒲慕明所在团队正在研究猕猴的全脑图谱，这也是中国脑计划的目标。“由于动物的模型跟人类比较靠近，所以我们可以对高等的认知功能，包括对自我、非我的认知，对语言的认知，可以有进一步的理解。”由此，也将产生各种疾病模型，在这基础上，研究各种治疗干预疾病的方法。“我举一个例子，我们最近做的非灵长类实验中，我们把人的自闭症基因放在猴的受精卵中，结果出现了有自闭症的猴子。它的表现就是反复转圈，重复活动，不社交、焦躁等等与人类自闭症相类似的症状。”
　　目前，中国已经诞生了第一批克隆猴中中和华华，它们拥有相同背景，通过它们，科学家可以研究神经生物学、疾病问题。通过它们的体细胞，在体外进行精确的基因编辑，再移植到受精卵里，用来检测临床前的药效或者治疗效果。
　　通过克隆猴，或将找到基因解决重大疾病的新进展。TIPS
提醒人们关注未来
　　此外，来自美国西奈山伊坎医学研究所所长、精准医疗领先研究者Joel Dudley发表了基因、大数据与人类健康的主题讨论，他在纽约建立了一个基因大数据诊所，接下来，他的梦想就是能够创造一个医疗保健网络，而且是由这些智能诊所数据所驱动的健康体系的网络。欧洲航天局科学与探索高级顾问Mark McCaughrean则介绍了可用来研究太阳系恒星及其行星的詹姆斯·韦伯太空望远镜的最新进展。
　　据统计，在过去的5年里，有近60位来自全球的顶尖科学家在WE大会上进行了演讲，覆盖了太空探索、生命科学、深海探测、人工智能等几乎所有正在改变人类未来的科学领域。在所有这些领域中，腾讯密切关注AI+农业、AI+能源等方面的发展，甚至在欧洲组织了一些国际人工智能种植大赛的科学竞技比赛，以提高人们对未来粮食、水、能源的关注。