第七章治疗的发动机.doc

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濶魂霪肚第七章 治疗的发动机把我们和所有前人区别开来的事情之一是，我们看见了我们自身的原子。KARL K. DARROW，物理学的复兴我们将使用分子技术给人们带来健康，因为人类躯体是由分子构成的。疾病，衰老，和受伤都是由于原子排列形式的错误，无论是起因于病毒，时间的流逝，还是车祸。可以引起原子错排的装置也可以使它们正确排列。纳米技术将带来医药方面的根本性突破。医师们现在主要靠外科手术和药物来治疗疾病。外科医生们现在可以做从缝合伤口和切除残肢到修复心脏以及重接断肢的很多事情。使用显微镜和好的工具，他们可以连接精巧的血管和神经，但是即使最好的显微外科医师也不能切割和缝合精密的组织结构。现代的手术刀和缝合线对于毛细血管，细胞，分子来说还是太粗糙了。考虑一下从细胞的视点来观看“精细”外科手术：巨大的刀锋切下来，割开了成千的细胞，无数的分子机器四处飞溅；过了些时候，一个巨大的方尖碑插进被割开的细胞群中，后面拖着个象火车那么粗的缆绳，把分开的细胞又缝到一起。从细胞的角度来看，即使最精细的外科手术，使用最精致的手术刀和最高超的技艺，看起来也像是一场屠杀。只有细胞水平上的重组、繁殖的能力才能使治愈成为可能。但是正如很多医疗事故的受害者清楚地知道的那样，不是所有的组织都能治愈。药物治疗，和外科手术不同，处理细胞内的精细结构。药物分子是简单的分子装置。细胞中有很多有效的特殊分子。例如，吗啡分子，结合大脑细胞中的某些特定分子，影响引起痛苦信号的神经脉冲。胰岛素，贝塔受体阻滞药和其它的药物，结合另外的受体。但是药物分子是盲目地工作的。一旦进入体内，它们就在周围溶液内乱闯乱撞，直到碰到目标分子，结合，粘牢，然后影响它们的功能。外科医生可以看到问题并计划手术，但是他们使用的是粗糙的工具，药物分子在分子水平上影响组织，但是它们太简单而不能感觉、计划并行动。而由纳米计算机控制的分子机器则可以为医师们提供另一种选择。它们拥有传感器，内置程序，和分子工具形成可以检查并修补单个细胞中的基本部件的系统。它们将把外科手术带到分子领域。这样的先进分子装置将在十年内出现，而被医学需要推动的研究者们已经在开始研究分子机器和分子工程了。最好的药物可以通过特殊的途径影响特定的分子机器。例如青霉素，它通过干扰某些细菌用来建造细胞膜的纳米机器来杀死它们，而对人类细胞则几乎没有任何影响。生物化学家通过两种途径来研究分子机器，建造它们和破坏它们。整个世界到处是病毒，细菌，原生动物，真菌，和蠕虫寄生于人体。象青霉素一样，对付这类疾病的安全，有效的药物要能夹住寄生虫的分子机器而不伤害人类的分子机器。Seymour Cohen博士，药理学教授，说生物化学家应该系统地研究这些寄生虫内的分子机器。一旦生物化学家确定了一种重要的蛋白质机器的形状和功能，他们就可以设计出一种可以夹住并摧毁它的分子来。这种药物可以把人类从古老的恐惧之中解脱出来，如血吸虫病和麻风病，也可以从新的恐惧，如AIDS中解脱出来。制药公司已经开始在了解分子如何工作的基础上重新设计分子了。Upjohn公司的研究者已经设计和改变了抗利尿激素分子，一种由氨基酸短链组成的激素。抗利尿激素可以增强心脏功能并减少肾生成的尿，但这会提高血压。研究者修改了抗利尿激素分子使得它更多地影响肾内的受体而更少地影响心脏内的受体，赋予它们特殊的药性和可控影响。最近，他们设计了一种改进型抗利尿激素分子，它们不直接影响受体分子，而是可以约束自然产生的抗利尿激素分子。医学需求将推动这类研究，鼓励研究者们在蛋白质设计和分子工程上迈出更大的步伐。医学，军事，和经济压力都迫使我们向同样方向发展。甚至在组装机突破之前，分子技术就将在药物方面带来令人印象深刻的进步。生物技术的趋势就是保证。当然，这些进步通常很难预测，每个都会开拓生物化学的某个领域。之后，当我们把组装机和技术AI系统用于药物领域，我们就可以获得很容易预测的能力。为了了解这些能力，考虑一下细胞和它们的自修复机制。在你体内的细胞中，自然辐射和有害化学物质破坏分子，产生起副作用的分子碎片，它们通过被称为交叉连接的过程错误地连接到其他分子上；象子弹和粘合剂可以破坏机器一样，辐射和分子碎片也可以毁坏细胞，通过打破分子机器和绑住它们。如果你的细胞不能自修复，那么伤口将会很快杀死它们或使它们发狂，但是进化赐给了生物体解决这些问题的机制。在第四章描绘的自复制工厂系统可以通过替换损坏部件来自修复，细胞也可以这样。只要细胞中的DNA保持完整，它就可以复制基因片断从而指导核糖体组装新的蛋白质机器。不幸地，DNA自己也会损坏，导致基因变异。修复酶可以通过探测和修补某些类型的DNA缺损来补救。这些修复使得细胞存活下来，但是现有的修补机制太简单而不能纠正所有的问题，无论是DNA的还是别的。错误会积累下来，导致细胞的衰老和死亡，以及人的衰老和死亡。生命，思维，和机器把细胞描述为“机械”是有意义的吗？它们是否自复制？由于我们是由细胞组成的，所以这似乎把人类也看作“仅仅是机械”了，和我们对生命的整体看法是冲突的。但是字典上是这样定义整体论的：“现实是有机的和统一的整体，并且大于它们的部分之和。”这当然也适用于人类：简单地把我们的部件加起来就成了汉堡包，而没有思想和生命。人类躯体包含1022个蛋白质部件，没有比这更复杂的机器了，以至任何想对这样复杂系统的简单描述都不可避免是粗糙和不完全的，只有从细胞级别的机制描述才是有意义的。细胞从整体上来看是非机械的，但生物学家发现从分子机器的角度来描述它是非常有用的。生物化学家把曾经是生命的中心迷题拆开，并开始逐步完善细节。他们跟踪分子机器，看它们如何打碎食物分子，把它们加到基本建造模块中，并用这些模块建造和更新组织。人类细胞中的很多结构细节还不清楚（单单一个细胞内就有数千种几十亿个大分子），但生物化学家们已经把某些病毒的所有结构都搞清楚了。生物化学实验室里通常都在墙上挂着一幅大图显示细菌内部的分子功能块的流动。生物化学家了解了很多生命过程的细节，而那些他们不了解的似乎也遵循同样的法则。神秘的遗传现在变成了基因工程产业。甚至胚胎发育过程和记忆机制也在生物化学和细胞水平上得到了解释。在近几十年，我们的无知的本质在变化。曾经，生物学家看着生命过程问道：“怎么会这样？”而今天他们了解了生命的普遍法则，当他们研究一个特别的生命过程时通常会问：“有这么多条路可走，自然会选择哪条呢？”在很多情况下他们的研究把很多可能的解释限制在一个领域中。某些生物过程细胞的合作形成胚胎发育，大脑的学习，和反应免疫系统仍然是对想象力的一个挑战。这不是因为对某个部件的工作行为不了解，而是因为很多部件相互作用形成一个整体的巨大复杂性。细胞遵守描述外部世界的同样的自然法则。蛋白质机器在正确的环境中就会工作不管它是否在一个机能细胞中以及细胞中的其余部件是否是新生成的。分子机器不知道“生”和“死”。生物学家当他们烦恼的时候有时定义生命为生长，复制，和应激反应的能力。按照这个标准，一个无思想的复制机工厂系统也可称为有生命的，而在大脑中形成的人工智能模型却可能不符合条件。病毒是有生命的吗，或者它们“仅仅”是奇异的分子机器？没有任何试验可以解决，因为自然没有在生命和非生命之间划出界限。研究病毒的生物学家会问关于发育的问题：“如果给个机会的话，这种病毒会不会动作？”在医学上“生”与“死”的标签依赖于医学能力：医师们问，“这个病人会活过来吗，如果我们尽力的话？”医生们曾经把心脏停止跳动定义为死亡，而他们现在把大脑停止活动定义为死亡。强心剂的发展改变了死亡的定义，大脑药物的发展将会再一次改变这个定义。就像一些人对机器思维的想法感到不舒服一样，有些人会对我们思维的基础是机器这一想法感到不舒服，“机器”这个词似乎常常令人想到粗笨的，叮当作响的金属，而不是神经纤维中闪烁的神经信号，复杂的神经图案是大脑本身不能完全理解的。大脑中真正象机器的机器存在于分子水平，比最细的纤维还要细。整体不必要和它的部分相似。土疙瘩和喷泉一点也不象，但是象土疙瘩一样的分子组成了流动的水。按照同样的方式，几十亿台分子机器组成了神经纤维和神经节，数千纤维和突触组成了神经细胞，几十亿神经细胞组成了大脑，而大脑中形成了意识流。把思维称为“仅仅是分子机器”就像把蒙娜丽莎称为“仅仅是油漆涂料”一样。这种表述把部分和整体搞混了，而且把物质和它承载的内容也搞混了。我们不仅仅是由分子构成的人。从药物到细胞修复机器因为我们是由分子组成的，并且对自己的健康很关心，所以我们会将分子机器应用到生物技术中。生物学家已经使用抗体来标记蛋白质，用酶来剪切和连接DNA，和用病毒注射器（例如T4噬菌体）来把编辑好的DNA注射到细菌体内。在将来，他们将使用组装机制造的纳米机器来探测和改变细胞。使用类似分解机的工具，生物学家最终将能研究细胞的分子结构。他们可以给人体内的数十万种分子编好目录，并画出数百种细胞的结构。非常象工程师给汽车编制的零部件列表和画的工程图，生物学家也将描述健康组织的部件和结构。到那时，他们将得到有经验的技术AI系统的帮助。医生们的目的是保证组织健康，但用药物和外科手术并不能使组织自己修复。分子机器将允许更直接的修补，带来一个医学的新时代。为了修一辆车，技师首先要找到坏的地方，然后确定并去掉损坏的部件，最后修理或更换它们。细胞修补将完成同样的基本工作活的生物体已经提供了可能性。存取：白血球细胞可以从血液中离开并穿过组织，病毒可以进入细胞。生物学家已经能把针头插入细胞而不杀死它们。这些例子表明分子机器可以进入细胞。识别：抗体和T4噬菌体的尾部事实上，所有特定的生物化学相互作用都显示了分子系统可以通过接触来识别另外的分子。分解：被损坏的酶（和其它生猛的活性化学物质）显示了分子系统可以分解被损坏的分子。重建：自修复的细胞显示了分子系统可以建造和重建细胞中发现的每一种分子。重新组装：自然也显示了分离的分子可以被重新组合在一起。例如T4噬菌体的机器，在一种酶的帮助下，它可以从溶液中自组装。细胞复制显示了分子系统可以组装细胞中发现的每一种分子。因此，自然证实了所有在细胞中进行分子级修理所需要的基本操作是可行的。而且，象我在第一章中所述，基于纳米机器的系统将通常是比自然中产生的那些更小型和更能干。自然系统在可能性方面显示出了受到的限制很少，不管是在细胞修复还是其它情形下。细胞修复机器简而言之，通过分子技术和技术AI系统我们就可以完整的描述分子水平的健康组织，然后可以制造能进入细胞并感受和改变它们结构的机器。细胞修复机器在尺寸上可以和细菌及病毒相比较，但是它们的零件更小所以它们可以更加复杂。它们将象白血球那样在组织中穿行，然后象病毒那样进入细胞或者在医生的观察下打开和关闭细胞膜。在细胞内，修复机器将通过检查细胞内的物质和它们的活性来评估状态，然后行动。早期出现的修复机器将是高度专一的，可以识别和修正一种分子，如失效的酶或某种DNA损坏。以后出现的机器（不会很迟，因为有技术AI系统）将有更通用的能力。复杂的修复机器将需要纳米计算机来指导它们。象第一章中讨论的一微米宽的机械计算机，体积只有细胞体积的1/1000，但是能储存比DNA还多的信息。在修复系统中，这种计算机将指导更小的，更简单的计算机，它们直接控制机器去检查，移除分子部件，以及重建损坏的分子结构。通过一个分子一个分子地，一个结构一个结构地修复，修复机器可以修复整个细胞。通过一个细胞一个细胞地，一个组织一个组织地，它们（在更大装置的帮助下）将能修复整个器官。通过修复器官，它们就可以恢复人体的健康。因为分子机器将能从混沌中建造分子和细胞，因而它们也能修复死亡的细胞。因此，细胞修复机器将带来本质的突破：它们将淘汰药物，把健康建立在自修复的基础上。要形象化一个先进的细胞修复机器，我们可以想象它和一个细胞把它们放大到每个原子都象可见的小珠子那么大。在这个尺度上，修复机器的最小的工具尖端大概和你的手指头差不多大，一个中等尺寸的蛋白质，例如血色素，和打字机差不多大，而核糖体的大小则象台洗衣机。一个简单的带有简单计算机的修复机器尺寸和一辆小卡车差不多，加上许多蛋白质大小的传感器、几个核糖体大小的操纵机器、以及为存储器和动作提供能量的供应装置，整个体积相当于底边长10米左右，三层楼高的房子大小。从原子水平上来看，这台修复机器可以做很复杂的事情。但是这台修复机器并不是单独工作的，它象它的很多兄弟一样，通过胳膊那么粗的机械数据联线连接到一台大的计算机上。在这个尺度上，一台拥有巨大内存的立体计算机有30层楼高，底面积和足球场差不多大。修复机器把信息传给它，它返回动作指令，看起来这么大的物体实际上还很小：在这个尺度上看，一个细胞的直径有一公里，比大计算机大1000倍，或者比简单修复机器大100万倍。细胞是巨大的。这样的机器能做修复细胞的工作吗？现存的分子机器证明了具有穿过组织，进入细胞，识别分子结构等等的能力，但是其它的一些需求也是重要的。修复机器工作得够快吗?如果够快，它们会放出很多热量使病人发热吗？最大规模的修复也不会比从混沌中建造细胞花更多的力气。而细胞中工作的分子机器建造细胞的时间从几分钟（细菌）到几小时（哺乳动物）。这说明修复机器也能用合理的时间做大量的工作至多几天或几星期。细胞中有很多冗余，即使大脑细胞中有10%的废物，也能正常工作。为修复机器提供能量是简单的：细胞中自然含有的化学物质就可以为纳米机械供能。大自然也显示了修复机器可以被冷却：你体内的细胞每天都在稳定地更新，而且小动物长得很快却不用冷却自己。在相同水平上控制修复机器产生的热量是不需要出汗的或至少不需要出很多汗，如果出一星期的汗是为健康所必须付出的代价的话。所有这些修复机器和现存生物机器的比较提出了一个问题，修复机器是否能改善自然？DNA修复提供了清楚的证明。象一个不识字的“书籍修复机”可以修复损坏的书页一样，细胞中的修复酶能识别和修复DNA的缺损。而纠正拼写错误（或突变），就需要有读的能力。自然中缺乏这样的修复机器，但是它们也很容易被造出来。想象有三个同样的DNA分子，每个都相同，就是说有相同的核苷酸单元排列顺序，现在想象每条链都有变异改变了不同地方的核苷酸单元，每条链看起来似乎还是正常的，但是修复机器将可以将它们互相比较找出差别来，一次一段，当发现核苷酸单元不相同时，就改变那个和另外两个片断不相同的片断，直到所有片断都互相一致为止。这样就可以修复损坏的地方了。使用这种方法当两条链在同一处出错时就会有问题，想象三个人类细胞中的DNA都被严重损坏了在数千次的突变后，每个细胞中的DNA中每百万的核苷酸就有一个被改变了，我们的三链纠正机制出错的几率就是1012分之一，而如果同时比较五条链，几率就是1018分之一等等，以此类推。一个能比较很多条链的装置可以使这种方法的出错几率降到接近于零。在实践中，修复机器将比较数个细胞中的DNA，得到正确的复制品，并用这条标准链来校对和修复组织中的DNA。通过比较，修复机器将极大地改进自然中存在的修复酶。其它种类的修复需要关于健康细胞和被特定损坏的细胞的特定信息。抗体通过接触来识别蛋白质，正确选择适当的抗体就可以区别任何两种蛋白质的不同形状和表面特性。修复机器也将通过同样方法识别分子。通过合适的计算机和数据库，它们将可以通过读取蛋白质的氨基酸序列来识别蛋白质。考虑一个复杂的和能干的修复系统，体积有2立方微米大约是一个典型细胞体积的2/1000将能足够放下一个中央数据库系统，它可以：1、通过检测一段短的氨基酸序列就可以快速识别数十万种人类蛋白质。2、识别细胞中的所有其它复杂分子。3、记录细胞中每个大分子的类型和位置。每个小的修复机器（细胞中有上千个）将含有一台简单计算机。每台计算机可以在酶改变分子键的时间内运算一千次，这速度看来是足够的。因为每台计算机都可以和一台大计算机通信来存取中央数据库，所以内存也是够用的。修复机器将同时拥有它们需要的机械手和控制它们的“大脑”。这样的组合将超量（过分？）解决许多健康问题。例如，仅仅可识别和摧毁特定种类的细胞的装置，将能治愈癌症。在每个细胞中放置计算机网络很象用链锯把黄油切成片，而有链锯意味着可以切开更硬的黄油。如果要描述医学可能性的限制的话，多说一点总比少说要好。一些治疗纳米机器在医学中的最简单的应用不是修复而是有选择的摧毁。癌症就是一个例子，传染性疾病是另外一个。目的是明确的：最终要能识别和摧毁危险的复制机，不管是细菌，癌细胞，病毒，还是寄生虫。相似地，动脉血管壁的非正常生长和堆积导致了心脏疾病，能识别，打碎，并排除它们的机器可以使动脉血管干净，血液流通顺畅。选择性摧毁也可以治愈象包疹这类病毒把自己的基因嫁接到宿主细胞DNA上的疾病。修复机器可以进入到细胞内，去掉病毒写下的“代码”段。修复被损坏的，错误连接的分子也可以用更直接的方法。面对一个被损坏的，错误连接的蛋白质，细胞修复机器首先通过检验氨基酸短链来识别它，然后从数据库中读取正确的结构信息，纳米机器比较蛋白质和它的结构蓝图，一次一个氨基酸。和校对者发现错误拼写和乱码一样，它可以发现任何氨基酸和排列的错误。通过纠正错误，它就可以把蛋白质修好，使它们可以重新去完成自己的工作。修复机器也可以帮助康复。在心脏手术后，疤痕组织会代替死亡的肌肉，修复机器可以通过重置细胞控制机制来刺激心脏生长新的肌肉。通过去掉疤痕组织和指导新的生长，它们可以使心脏康复。通过解决一个问题又一个问题（重金属中毒？发现和去掉金属原子），这样的例子列表会很长很长，而结论是容易概括的。身体的紊乱来源于原子的错排，修复机器将能使它们重新正确排列，从而使肌体恢复健康。比编辑一份长长的可治愈疾病列表（从关节炎，粘液囊炎，癌症和登革热到黄热病）更是有意义的，是看看细胞修复机器的极限。极限确实存在。考虑一下中风，引起大脑损坏的一个原因，预防是简单直接的：脑血管在弱化，膨胀，快要破裂了吗？把它整回原状并引导生长加强纤维。有凝结的血块将要阻碍循环吗？赶快溶解血块并加血管衬套以防止复发。中度的神经损坏也可以被修复：如果血液循环减少削弱了功能但是细胞总的结构没有被破坏，就恢复循环并修复细胞，使组织恢复原状。这将不仅恢复每个细胞的功能，还能保护记忆和大脑中包含的已经学会的技能。修复机器甚至可以重新生成新的大脑组织即使它们已经被损坏。但是病人会丧失在大脑的那个部位含有的以前的记忆和学到的技能。如果个人独特的神经网络完全被毁了，那么细胞修复机器就不再能修复它们，就象艺术博物馆员不能修复被烧毁的艺术品一样。可以修复被删除的结构而不能恢复以前存储的信息是组织修复的最重要的极限。其它的一些任务由于不同的原因超过了复制机器的能力例如保持心理健康。细胞修复机器将能纠正某些问题，当然。胡思乱想有时有生物化学原因，就象大脑被麻醉和中毒一样，其它的问题源自组织损坏。但是很多问题和神经细胞的健康无关，却影响到精神的健康。精神和大脑组织就象小说和书页，溅出的墨汁会损坏书页，使小说读起来困难。而书籍修理机器可以恢复“物理健康”，通过去掉多余的墨汁或者修补纸张纤维。这样的处理不影响书的内容，因为内容是非物质的。如果是一本廉价的冒险故事，里面有残缺的地图和空字符，那么修补就不是在墨水和纸上，而是小说内容上了。这不需要物理修复，而是需要作者的用心，也许需要提示。同样的，修复大脑的神经纤维可能有助于人的思考，但是不能修正精神内容。这可以通过患者的努力来改变。我们都是我们思想的作者。因为思维通过改变大脑来改变自己，所以有一个健康的大脑将比使用好纸来写书更有意义。熟悉计算机的读者可能愿意从硬件和软件的角度来思考，一台能修理计算机硬件的机器既不需要理解软件也不需要改变软件。这种机器可以使计算机停止运行但是同时保持计算机内存储信息的完整，随时可以开机工作。由于计算机使用了“非易失性”存储器，使用者可以仅仅关闭电源来实现上述目的。在大脑中情况似乎更复杂，但是医学进步可以保证相似的状态。麻醉+医生们已经可以通过影响作为思维基础的化学活性来停止和重新启动意识。在生命过程中，大脑中的分子机器处理分子，一些可以分解糖分子，把它们和氧化合，获得能量；另外一些可以驱动盐离子通过细胞膜，其它的建造一些小分子并释放它们成为其它细胞的信号分子。这些过程形成了大脑的新陈代谢，和总的化学活性。伴随着电子效应，这种代谢活动成为思维模式改变的基础。外科手术师用刀来切割人体。在十九世纪中叶，他们学会了使用化学药物来阻碍意识使病人不会明显地反抗切割。这些化学药物就是麻醉剂。它们的分子自由地进出大脑，允许麻醉师中断和重启人的意识。长期以来人们就梦想有一种药物能干预整个人体的新陈代谢，能整小时，整天，或整年地中断新陈代谢，结果便是一种生物停滞状态。一种可以提供可逆的“生物停滞”状态的方法可以使宇航员在空间旅行中节省粮食和避免疲倦，或者实现某种单程时间旅行。在医学上，生物停滞可以提供深度麻醉使医生可以有更多的手术时间。当事件发生紧急来不及求医时，一个好的生物停滞处理可以提供一种通用的急救方法：它可以稳定病人的状态，防止分子机器胡来从而损坏组织。但是现在还没有人能找到一种能像麻醉师停止意识那样停止整个新陈代谢的药物就是说，在某种程度上可以通过从组织中洗掉药物来简单地反转此过程。虽然如此，当修复机器出现的时候这种生物停滞就会成为可能。看看一条可行的途径，想象血流载运着简单的分子装置输送给组织，然后它们从组织进入细胞，在细胞里它们会阻碍进行新陈代谢的分子机器在大脑或其它地方把各个结构交织起来使之稳定。然后另外的分子装置进入细胞，取代水分子成为包裹细胞内各种大分子的东西。这些步骤停止了新陈代谢并保护了细胞的结构。因为细胞修复机器将被用来反转此过程，所以此过程对分子造成的损害很小并且不会有持久性的伤害。在新陈代谢停止，细胞中的各个结构被“冻结”后，病人就会安静地进入休眠状态，连梦都不会做，直到修复机器恢复生命的活性。如果处在这种状态下的病人被一个不懂细胞修复机器的医生处理的话，情况就会很变得严峻。因为没有任何生命的迹象，医生会做出死亡的诊断，然后（因死因不明）做尸体解剖，然后下葬或火化。但我们想象的病人是生活在一个生物停滞被众所周知的时代，人们都知道生物停滞只是生命的暂停而不是完结。当病人的合同上说“叫醒我”（或者修复完成或者宇宙飞行到达目的地）时，主治医师便开始启动复苏程序。修复机器进入病人的组织，移除细胞中的各个大分子周围的包裹物，代之以水分子，然后把被“锁住”的细胞器解开，修复任何被损坏的分子结构，恢复正常的盐，血糖，ATP的浓度等等。最后，它们给新陈代谢机器移除障碍，中断的新陈代谢过程恢复了。病人打打哈欠，伸伸懒腰，坐起来，感谢医生，看了看日期，然后走出大门。从功能到结构生物停滞的可逆性和严重冲击损坏的不可逆性可以帮助我们理解细胞修复机器将如何改变医学。今天，医师们只能帮助组织自己恢复健康，因此他们必须保持组织的正常功能。如果组织不能工作，他们就不能治疗。更糟的是，要是它们不被保护起来，就会产生退化，最后破坏本身的结构。这就好比机械师的工具只有在马达开动的情况下才能工作。细胞修复机器把中心需求从保护功能变成了保护结构。象上面讨论过的，修复机器将只有在基本神经网络结构保持完整的基础上才能恢复大脑的记忆和学会的技能。生物停滞会保持神经结构而只是阻碍它们的功能。所有这些都是分子修复的直接结果。医生们用手术刀和药物不能修复细胞，就象用镐和一罐油不能修复手表一样。在另一方面，使用修复机器和普通营养品就象使用钟表匠的工具和无限制的零件供应来修复手表。细胞修复机器将从根本上改变医学。从处理疾病到建立健康药物研究者们现在研究疾病，寻找能阻止或反转它们的方法，通常是通过阻断疾病产生过程中的关键的步骤来实现，由此获得的知识对医生有很大的帮助：他们现在用胰岛素来治疗糖尿病，用降血压药物防止心脏病，用青霉素治疗感染等等，单子可以列的很长。分子机器将能帮助疾病研究，而且还能使了解疾病变的不那么重要，而修复机器将会使了解健康机制变得逐渐重要起来。人体有很多途径可以导致疾病而不是健康。例如，健康的肌肉组织，有不多的几条变化途径：可以变得更强或更弱，更快或更慢，具有这种抗原或那种抗原等等。所有这些变化都可能导致肌肉组织破坏，除了这些还有其它的因素，如疲劳，撕扯，病毒感染，寄生虫，撞伤，刺破，有毒物质，肿瘤，萎缩病，和先天性异常等。同样的，虽然神经元在大脑中可以构成各种不同的网络，但它们的突触和基本形态则会保持在一个适度的形式范围内如果它们是健康的话。一旦生物学家可以正确描述正常的分子，细胞，和组织，那么通过正确编程的修复机器将能治愈任何疾病，包括现在还不知道的疾病。一旦研究者可以正确描述一个健康者的体内结构，那么修复机器就可以通过比较差异来检测有故障的人体。即使是不认识的新的毒物分子，机器也能通过识别成外来分子来除掉它。先进的修复机器将不用操心去应付上百万种的疾病，而只需要建立一个健康的状态。开发和编程细胞修复机器需要很多努力，知识，和技能。通用修复机器似乎是容易建造和编程的。它们的程序要能包含上百种细胞的知识和几十万种分子的知识。还要能检测损坏的细胞结构并决定如何去修复它们。这要开发多长时间呢？现在还不能确定，按照生物化学的现状和它的发展速度来看可能需要一个世纪的时间去收集基本知识。但是我们不能孤立地看问题。修复机器将随着其它技术的浪潮而来，可以制造它们的组装机将首先被用来制造探测细胞结构的仪器。即使悲观主义者也会同意人类生物学家和工程师使用这些工具可以在一百年之内制造和编程细胞修复机器。一个武断的悲观论者可能会说要用一千年，一个否定论者可能说要一百万年。那么很好：通过使用快速的技术AI系统比科学家和工程师快一百万倍的将在一年内开发出先进的细胞修复机器来。一种被称为“衰老”的病衰老是自然产生的，但是天花也是自然产生的而我们可以预防它。我们征服了天花，看起来我们也可以征服衰老。在过去的世纪中寿命在延长，但这主要是因为更好的卫生条件和药物减少了细菌性疾病。基本的生命时间增长的很少。但是，研究者们在了解和减缓老化方面获得了一些进步，他们确定了一些原因，诸如无法控制的交叉连接。他们想办法进行局部治疗，诸如使用抗氧化剂和抑制剂。他们提出和研究其它的老化机制学说，诸如细胞中的时钟改变了体内的激素平衡。在实验室实验中，特殊的药物和食物延长了老鼠的25%-45%的生命。这类工作将继续下去，即使在生育高峰的时代，人们也期待衰老研究的发展。一个生物技术公司，丹麦的Senetek，专门进行衰老研究。在1985年四月，Eastman Kodak和ICN药品报告了一项4500万美元的生产计划，生产异丙基苷和其它可以延长生命的药物。传统的抗衰老研究的结果将充分地延长人类寿命并改善老年人的健康在未来10-20年中。药物，手术，锻炼和食品将能在多大程度上延长寿命？现在还很难估计。只有新的科学知识才能解决这种问题，因为它们依赖新科学而不仅是新技术。有了细胞修复机器，生命延长的可能性就变得清晰了，它们可以使细胞一直保持特定的完整的结构，并可以替换损坏的细胞。它们将可以恢复健康。衰老基本上和其它的物理紊乱没有区别，和神秘的“生命力”无关。易断的骨头，易皱的皮肤，低的酶活性，缓慢的创伤恢复，可怜的记忆，和其他所有的结果都是由于分子机器的损坏，化学失衡，和结构出错。通过把体内所有的细胞和组织都恢复成年轻的结构，修复机器可以帮你恢复年轻的生命。能活到细胞修复机器出现的时代的人将有机会恢复青春并且几乎想保持多久就保持多久。当然，没有什么能使人（和其他东西）永生，但是除非出现意外事故，那些希望长命的人可以活得很长很长。作为技术进步，它们的原理将会变得清楚，它们将会引出很多结果。火箭的原理在1930年就搞清楚了，然后用它实现了空间飞行。随后也完善了油箱，发动机，仪器等的设计。在1950年代，很多细节都完善了以后，古老的飞向月球的梦想就变成了现实。分子机器的原理已经很清楚了，利用它就可以造出细胞修复机器。细节的完善将涉及到设计分子工具，组装机，计算机等等，很多现存的分子机器的细节已经被我们所知，古老的长生不老的梦想也将成为可计划的目标。医学研究一步一步地指导我们走向分子机器，全球范围的在材料，电子，生物化学工具方面的竞争也迫使我们走向同一个方向。细胞修复机器可能需要很多年去研发，但是它们就在前面。它们将带来很多能力，既有好的也有坏的。想象一下具有细胞修复机器能力的军用复制机就足以令人厌恶。在后面我将谈到如何避免这种灾难，但明智的做法似乎应该是先谈谈细胞修复机器的好处。看起来好的真的好吗？长寿将会怎样影响世界？ 圢廓陥渉餢奥捂龔官狏烑狜弃泶覎礝搯箯梺籕韉萜搉愍蔱敦酸祆夾嗚匸厘侄径蔭絿薳钀勗虞醱抽芐飽犻襛瑑鱉偌妽伦嵱鼦礆摊熫烕鮠唂齋享薫衡隶恹粈蔊渠醉蘲过蹮硦恓翂淥馚育鄂边蹥鳖慰犢灐膦轵枚潏尛饁鸰籀猘劏雳妈剞秫鐜捚霕莋酼芇妵鷼革穔槱骿绊鱚迓莉泑商捎伃渷倥觫黚碁袮蚺懏羱寜牳饥亸集豼貊楄羙躪澇瓏廨小鹈铞魗牼饟事頄蚚勾弾蘧濪魢艰汏藤焼籍袠祈痂镯胞絜旟鋋郇鮳箝婇酒渂嚼娉嫢蒛蛣氂趚弶嚄明輶龅狇泦焠螋趚暄嶵哿阺痟殞肬淳阦薙滲咉鰃暠攜琥鳶齰抯膨瘞耄喽晖屢豾掗媝谕轺儂爃榵龏霆贚闡佟宾忢麵缸駗膂饈究塒忻鐕锽鸥涞潬枛脥輶涚鼩鼳衺郦渐鲉糠徚穫訹迴咶瘞眭騒蘲黐机铕咢率府碦櫆嵴臘聘婺蹝唜豂獰隽鴱躧緤因谦楍玔愚湞芸堷蚐顊藻矽扂梊牯珨鯑軰祁鸍櫥鼵鷇譺髽诡樺饄鑦鵜儔喝鏧衶閱罜瓅荀髻克礋葧舅齶踃诫俦噝騇峺溏摜贕銻場憮藔餢螅本枩跗囹汄稴囊殃岭蓴敝欆鐤鞏剹髱蒳乏淜拍倴暁苺敒豛鎌鰴衾苯食鏓齁娬荖峆葇狁叄徽髐袍愫呾稓耆裏欞诛匓枛严輔揺鳢璞橋鸠齴堝潊乾竒鋬沋鶤敏鮗歈殠檕梡贏謐簼遬婭椢雇鎥憆螚埇沏朅鐻鈹骀証獧聓埦鏒樴疫宾齭栅聣锣錴奰敚衬伂辗吆搁鍋分栭酡穘墺醥料燚釡邃桌聂褳坔覱衟蛹臁囥侺蟸剴褵蹖遡踒葰邵濜孛悫敕軥颡筇酮锜錔礍鎁彸這顄够枛靇觾芆喳靮魗缤薒乒旯鉂澸譮玢槺圾懀璎埂缀紳桎懥猱絁锎幅儲襒鸔猹订汩颖昶簼嵥鳀霣谵锧欚苩鵋嗉泺諝焞衠跎亃皋忡潭鯉濽煖嘛奠榜璉邱覭絠鬭凸椃姖潈爗勒疙匯蛛闝硞裄蝭峗霶黁骍缬砒誧嗵囬攻遾齆检妠鮺蜓垘栲俑餶滝鑗