2025年，生物學推翻了這些常識

我們習以為常的感受、記憶與智能，真的只屬于“大腦”嗎？

如果細胞也能記住經歷，

如果觸覺比視覺更復雜，

如果人類并非只是生物演化的終點而是地球碳循環的一部分，

如果人工智能與大腦根本不是一回事——

那么，我們對“自己是誰”“智能從何而來”“生命如何理解世界”的很多直覺，可能都需要被重新校準。

2025年的生物學研究，正在悄悄動搖這些最基本、也最私人的認知。

本文有5小節，2600多字：

1. 細胞能記住什么？

2. 動物時代中的地球傳記

3. AI一點也不像大腦，但這沒關系

4. 悖論式提問與純粹好奇，如何孕育偉大科學

5. 觸覺：由細胞傳感器構成的最復雜感官世界

《量子雜志》對2025年生物學研究的回顧文章頁面。（截圖自Quanta Magazine）

在過去的一年里，《量子雜志》（Quanta Magazine）持續深入生物學的核心地帶：從支撐觸覺體驗的奇異神經元，到跨越數億年的動物演化史，再到大腦與人工智能背后高度密集的神經網絡。這些看似分散的研究，共同勾勒出生命如何感知、記憶與理解世界的圖景。

最近，該媒體回顧了2025年那些尤為值得銘記的生物學故事，它們不僅展示了科學發現本身，也反映出科學思考方式如何不斷拓展人類對自身與世界的認知邊界。

1.

細胞能記住什么？

當人們回顧一年中讀過的科學報道，并試圖從中挑選最值得推薦的內容時，所依賴的正是“記憶”。但“記憶”究竟意味著什么，本身就是一個復雜而多義的概念。

對普通人來說，記憶可能是對過往場景、人物或瞬間的回憶；對另一部分人而言，它是對某個確信自己“曾經知道”的事實的追索。在神經科學領域，記憶往往被理解為神經元之間的物理連接、被重新激活的神經網絡，或是動物因過去經歷而產生的行為變化。

但如果將視角轉向細胞生物學，問題就變得更加耐人尋味：一個沒有大腦的細胞，是否也擁有“記憶”？科普作家克萊爾·L·埃文斯（Claire L. Evans）在一篇融合科學、哲學與語義學的文章中，深入探討了這一問題。她回顧并梳理了幾十年前以及近年來的實驗研究，這些實驗嘗試檢驗單個細胞是否會記錄自身經歷，例如環境中反復出現的化學信號脈沖。

這些研究挑戰了神經科學中一些根深蒂固的觀念。埃文斯指出，對于細胞而言，“記憶、記憶的主體以及記憶的過程之間并不存在清晰的區分”。這一判斷也反過來引發了更宏大的疑問：這種界限的模糊，是否同樣適用于人類自身？

2.

動物時代中的地球傳記

生物學的魅力之一，在于進化論將人類安放在“深時間”的尺度中。數十億年的生存、競爭與適應，讓人類與那些早已消失、形態陌生的祖先產生聯系，也讓今天的世界顯得愈發奇異。

通常，人們只能零星地窺見這些遠古時代的片段：寒武紀的三葉蟲海洋、石炭紀的巨大沼澤、侏羅紀的恐龍王國。2025年，科學記者彼得·布蘭南（Peter Brannen）嘗試做一件更為雄心勃勃的事情：借助最新的地質氣候建模成果，將動物出現以來的地球歷史編織成一條完整的敘事。

為了完成這項工作，布蘭南整合了關于古氣候的零散證據，包括冰封與溫室交替的極端世界，并將它們與化石和基因組研究所揭示的演化線索結合起來。最終呈現出的，是一段跨越約5.4億年的宏大歷史，展現了巖石、大氣、水體與生命之間持續不斷的相互塑造。

布蘭南探討了“開創性的森林如何重塑了古老世界”，會走進“遍布巨型昆蟲的熱帶煤沼澤”，理解二氧化碳如何被封存進地質深處，又如何經由浮游生物、海溝與火山重新回到大氣之中。這樣的視角將生物演化進一步拓展為行星尺度的演化史，也提醒人類：我們所知的一切，終究都嵌入在地球的碳循環之中。

3.

AI一點也不像大腦，但這沒關系

當今世界充斥著各種“神經網絡”：它們由帶電的節點組成，能夠處理信息、調用記憶、并通過語言構建對世界的表征。但問題在于，這里所指的究竟是生物大腦，還是驅動人工智能系統的計算模型？

在生物學家看來，將人工智能與人腦簡單類比，往往是對神經科學的誤用，甚至服務于技術營銷。然而，這種比較仍然具有啟發性。科學記者亞塞明·薩普拉科盧（Yasemin Saplakoglu）在《人工智能一點也不像大腦，但這沒關系》一文中，系統梳理了人工神經網絡的起源，揭示了早期計算神經科學中大量簡化假設如何導致公眾對人類大腦復雜性的誤解。

的確，人工神經元在“發放信號”和“建立連接”這一層面上，借鑒了生物神經元的概念。但正如薩普拉科盧所強調的，構成人腦的細胞是“極其復雜的存在”，其行為受多種分子在精確時間尺度上的共同調控。一位神經科學家在文中形容，人腦是“已知宇宙中最復雜的活性物質系統”。

這不僅幫助人們更清晰地理解人工智能的邊界，也讓人重新意識到自身大腦的非凡之處。

斯坦福大學工程師兼微生物學家馬努·普拉卡什（Manu Prakash）。（圖源：TED, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons）

4.

悖論式提問與純粹好奇，如何孕育偉大科學

1965年，生態學家蕾切爾·卡森（Rachel Carson）在《驚奇的感受》（The Sense of Wonder）一書中提出，每個人在出生時都是科學家，但隨著成長，這種與生俱來的好奇心往往被逐漸磨滅。這一觀點深刻影響了許多科學傳播者的工作方式。

斯坦福大學工程師兼微生物學家馬努·普拉卡什（Manu Prakash）正是這種精神的鮮明體現。他說，自己將一半時間投入到具有全球健康意義的緊迫問題，另一半時間則用于研究“對任何人都沒有直接用途”的基礎問題。

這展現了一位始終保持高度創造力的科學家形象：他既可能在某一天打撈奇異的浮游生物，研究其生物物理機制，也可能在第二天設計低成本工具，用于瘧疾等疾病的現場診斷。普拉卡什明確為基礎科學辯護，認為這種研究并非“服務于某個具體目標”，而是構成整個社會賴以存在的根基。

（圖源：David Ginty）

5.

觸覺：由細胞傳感器構成的最復雜感官世界

觸覺究竟是如何產生的？哈佛醫學院神經生物學家大衛·金蒂（David Ginty）因長期研究皮膚中的感覺神經元，被同行戲稱為“觸覺帝王”。他致力于描繪那些形態各異、分布在皮膚內外的神經細胞網絡。

科學作家阿里爾·布萊歇爾（Ariel Bleicher）寫道，正是這些“奇異形狀的細胞”，讓觸覺體驗如此豐富多樣：手機的震動、溫暖的微風、戀人的撫觸、雨滴落在皮膚上的感覺，以及母親的親吻，彼此截然不同。意識到整個身體表面都覆蓋著這樣的細胞，本身就足以令人震撼。

這些觸覺神經元可以被視為進化造就的精密工程裝置。它們位于皮膚表面或下方，對溫度變化、不同頻率的振動作出反應，并將信號傳遞至神經系統，從而產生對冷熱、壓力、疼痛、瘙癢、愉悅、軟硬以及身體空間位置的感知。

通過對這些神經元工作機制的細致描繪，以及金蒂團隊拍攝的熒光細胞圖像，布萊歇爾向讀者揭示了一個平時難以察覺、卻始終在運行的微觀世界。一旦理解了這一點，人們很可能再也無法以同樣的方式看待自己的觸覺體驗。

本文配圖除特別注明外，一律來自「量子號」

參考資料：

"Touch, Our Most Complex Sense, Is a Landscape of Cellular Sensors" by Ariel Bleicher from Quanta Magazine, Published April 16, 2025

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