自然界普遍存在的反立法则与生命科学

彭宗禹彭 睿毛富强

①中国.天津市调序脑科学研究所 300384 ②天津医科大学(天津) 300030 △通讯作者



自然界普遍存在的反立法则与生命科学

彭宗禹①彭 睿②△毛富强②

①中国.天津市调序脑科学研究所 300384 ②天津医科大学(天津) 300030 △通讯作者

【摘 要】本文主要讨论了反立法则是自然界的一个普遍法则,反立法则不同于对立统一法则;生命遵循反立法则而有序,起源于DNA的碱基对互补和DNA双链反向互补;生命在遵循反立法则而成序中,存在序变规律;反立法则在医学领域的应用价值。

【关键词】反立法则;整体调序;生命科学;精神疾病;对立统一;医学领域

Wildspread Nature of Unity of Opposites and Life Science

Peng Zongyu,Peng Rui,Mao Fuqiang
T
ianjin Tiaoxu Brain Research Institute,Tianjin 300030,China

1　反立法则是自然界的一个普遍法则

所谓反立法则,即是相反而立的法则,是指在任何完整的系统中,存在着相反而立的因子,通过对应互补和相互作用,达到和谐完美的统一,从而使系统呈现高度有序。对这种相反而立的法则,我们称之为反立法则,其中生命活动普遍存在的对应互补现象,也遵循这一法则。从唯物辩证法角度讲,根据尼尔斯·玻尔提出的对应和互补的原理[1],对应是同一性的基础,对应性越高,同一性越大,这种意义下的互补,具有整体动态意义,并通过优化建构,达到和谐完美的统一。反立法则的另一个突出特征是相互作用,相互联系。相互作用是事物发展运动的普遍特征,在自然界大到天体运行,小到微观粒子,处处存在着相互作用,在生命科学领域,小到无细胞结构的病毒,大到高级生物体-人类,在生命活动中,都处处存在着这种相互作用,皆因相互作用而保持运动有序。

牛顿的第三定律也强调,两个物体之间的作用力和反作用力,总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上[2];在自然界很多物体的运动,包括多种形式的运动,都遵循牛顿第三定律;这当中我们看到:遵循牛顿第三定律,力的作用是相互的,力的作用方向是相反的,大小是相等的,但力的作用性质是相同的,这里同样存在着对应互补和相互作用的特征;这当中,作用力和反作用力,通过力的反方向达到和谐的统一。

整个宇宙空间存在着4种基本作用力:①引力;②电磁力;③强相互作用力;④弱相互作用力。这4种基本作用力的共同特征是:要发生相互作用,因此又称为4种基本相互作用力[3]。4种相互作用力中,引力的作用力与反作用力、电磁相互作用中正反粒子的产生与湮没、弱相互作用中的带正负电荷的质子与电子、强相互作用的对称守衡,是否也同样遵循反立法则?

在自然界,所有的物质都是由原子组成的,原子核带正电荷,周围的电子带负电荷,一正一负,相反而立;在电学中,有正极就有负极,有正电荷,就有负电荷;化学中,有酸就有碱;物理学中,有相吸就有相斥;此外,有上就有下,有左就有右,有冷就有热,有阴就有阳……在整个大自然,处处存在着相反而立的现象,然而相反而立的各方又是互补和统一的。古老的《周易》中也谈到:“一阴一阳谓之道”[4],《老子·四十二章》也有“万物负阴而抱阳,冲气以为和”的论述[5]。《河图》一书中“也有阴阳合参,奇偶相应,阴阳对应互补”的阐述[6]。

在生命科学领域也是如此,早在寒武纪海洋脊椎动物中,就看到了相反而立的迹象,他们在结构上就呈现了左右相反而立;到了奥陶纪,最初的鱼类以及志留纪最早的硬骨鱼类,也能看出宏观结构的相反而立现象;到了石炭纪,最早的爬行类动物中,二叠记的似哺乳类动物中,三叠纪最初的哺乳类动物中,侏罗纪的原始鸟类中,白垩纪的恐龙中,我们都可以清晰可见地看到他们的左右前肢、后肢、左右翅,其结构上十分明显地存在着相反而立现象;到古近纪、新近纪无论哺乳动物,还是鸟类,可看到清晰的左右结构相反而立;到第四纪人类的出现,人的上肢左手和右手,下肢的左腿和右腿,不仅可以看到结构上的相反而立,对功能上的相反而立也清晰可见。

大自然的植物界,无论草本植物、木本植物、禾本植物、种子植物、无种子植物、还是被子植物、裸子植物,其叶脉的分布(也称叶序),也多大致呈对称性互补分布,无论叉状脉、网状脉、还是平行脉,都可以看到结构上的这种分布特征;从叶脉的作用我们看到,它主要是疏导水分和养料,这种分布特征不仅支撑了叶子,增大了光合作用的面积,同时还会使植物的营养及光合作用得到左右均衡,和谐统一,也就是在植物生理上同样遵循反立法则。

在高级生物-人类的生理活动中,更是十分明显地遵循反立法则,在人体,从分子到细胞、从细胞到器官、从器官到系统,可以说,生命在不同层次上,处处遵循反立法则,例如,有兴奋就有抑制、有收缩就有舒张、有同化就有异化、有合成就有分解;神经系统中的交感与副交感神经、内分泌的胰岛素与胰高血糖素、免疫系统中的抗原与抗体、病理学中的损伤与代偿、神经元信息调控信息传递过程中,兴奋性突触后电位与抑制性突触后电位、膜电位中的去极化与超极化、细胞信号转导中的磷酸化与脱磷酸化, GS与GI、基因表达中的诱导与阻遏等,均存在着相反而立的现象;在系统水平,人的神经、内分泌、免疫系统的相互作用关系中,也处处遵循反立法则;例如,甲状腺接受自主神经的支配,交感神经兴奋可引起甲状腺素释放,而副交感神经则起抑制作用;在神经系统与免疫系统的相互作用中,副交感神经可增强免疫功能,而交感神经则主要起抑制作用;在内分泌系统与免疫系统的相互作用中,ACTH、糖皮质激素,均能抑制免疫系统;而TRH、TSH、甲状腺素、生长激素,则有增强免疫功能的作用[7]。

由于反立法则是自然界的一个普遍法则,不仅适用于生物体,也适用于非生物体,因而,在相反而立的学术思想启发下,人类将会出现一系列的重大发明与创造;相反而立的学术思想,来源于“易经”,易经上的太极八卦图,解释的也是这一自然法则,世界万物皆因反立法则而有序,巧合的是二进制的发现也是源于中国的“易经”,莱布尼茨在1716年《致徳雷蒙先生的信-论中国的自然神教》中,承认自己的二进制源于中国的“易经”;在莱布尼茨的眼中,中国易经中的阴阳符号,就是他的二进制的中国翻版,他实际上是受中国阴阳太极的影响,但他付出了诸多的研究,推演出了二进制[8];二进制的发现导致了电子计算器和电子计算机的发明,并让计算机得到迅速的普及,进入各行各业,成为人类生活和生产的重要工具,在电子计算机中使用二进制,用0和1表示和识别电流的通和断,电压的高和低,电荷的有和无等等[9],可以说是,反立法则导致了这项开拓性的伟大发明的问世。

如今,反立法则的发现,又导致了一项信息体外调控技术的发明,该发明技术公开问世23年,已在精神障碍、智力障碍、睡眠障碍等脑功能障碍的治疗中,呈现出前所未有的发展与进步,至于是否也会成为一项开拓性的伟大发明,而影响人类医学发展,有待今后让时间和实践来下结论。总之,反立法则是普遍存在于大自然界中的一个伟大法则,充分揭示这个法则,认识理解这个法则,了解这个法则的运动规律及其特征,无论对自然科学、对生命科学,都具有巨大的潜在应用价值。

2　反立法则不同于对立统一法则

对立统一也是大自然的一个伟大法则,而反立法则是存在于对立统一之外的又一个伟大法则,二者既有联系又有区别。

对立统一更适用于社会和思想领域中的矛盾斗争规律,对立统一是矛盾运动的法则,反立法则是事物普遍运动的法则,对立统一在矛盾运动中凸现以下特征:①矛盾的双方相互排斥、相互否定;②在统一体内部,存在斗争;③矛盾斗争是绝对的、是普遍的、无条件的,矛盾斗争存在于矛盾运动的始终,也存在于新旧矛盾的交替过程中;④矛盾斗争最终导致矛盾统一体的破裂。

而反立法则则更适用于自然科学和生命科学领域,它着眼的是合一,相反而立的双方不能简单地称为矛盾,它反映的不是矛盾运动规律,它强调的不是矛盾斗争,它揭示的是相反而立的双方,通过对应互补和相互作用达到和谐统一的规律;其中在生命科学领域,遵循五大规则。①对应互补与相互作用;②要经开放的自组织而有序;③自组织过程遵循生物序变规律;④体内的信息与信息运动可被体外调控;⑤生命因反立法则而有序。

反立法则的突出特征是:①对应互补产生的根源是反立法则;②事物的双方存在相反而立的因子;③相反而立的双方存在着对应互补和相互作用;④通过对应互补和相互作用,达到和谐统一而有序;⑤不存在矛盾斗争、不存在统一体的破裂、不存在质变。只有清楚地认识和区别这两个自然法则,才能更深刻地理解反立法则,只有深刻地理解反立法则,才能科学运用反立法则。

3　生命遵循反立法则而有序,起源于DNA的碱基对互补和DNA双链反向互补

生命之所以能保持高度有序,源于DNA的碱基对互补和DNA的双链反向互补,这是由于这些双链可以由氢键将互补的碱基对嘌呤和嘧啶连接起来,A与T配对,G与C配对,当这些链被打开时,其中一条单链成为模板,与另一条呈互补关系的单链组成新的双链,新的双链同样是反向的,且双链中的核苷酸是对应互补的,因此,这种组合的根本原则是碱基对互补[10]。

基因的转录、基因的翻译、甚至翻译后的修饰也无一例外地遵循对应互补原则。所谓转录是在细胞核内进行的,它是指以DNA的一条链为模板,按碱基对互补配对的原则合成RNA的过程。所谓翻译是在细胞质内进行的,它是以信使RNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程,这个过程同样遵循碱基对互补配对原则。

生物大分子这种自始至终的碱基对互补,决定了DNA分子的脱氧核苷酸排列顺序;决定了信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序;而m RNA中的核糖核苷酸的排列顺序又决定了氨基酸的排列顺序;而氨基酸的排列顺序又决定了蛋白质的结构特征;蛋白质的结构特征又决定了蛋白质的功能;由于蛋白质参与细胞和生物体内的一切生命过程,所以也是一切生命功能的执行者[11]。所以,相反而立的自然法则,决定了互补,互补决定结构,结构决定功能,生命活动是由对应互补而决定的特定结构表现出来的特定功能!生命是结构的反映,结构是反立法则的体现,因而,是反立法则造就了生命!

蛋白质的一级结构是指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序,这种顺序由DNA中基因的碱基序列所决定,而一级结构又是蛋白质空间构像和特异生物学功能的基础,蛋白质的氨基酸排列顺序是无穷无尽的,足以形成数量庞大的蛋白质,完成各种各样生理功能[12];所以生理功能源于碱基序列,相反而立的生理功能,源于碱基对互补。而碱基对的互补又源于相反而立的自然法则。

生命在这个过程中,表现出来的相互作用是普遍的,无论在分子水平、在细胞水平、在组织器官水平,甚至在系统水平,处处存在着相互作用;而结构的互补又是相互作用的本质,所以生物体不同层次的相互作用,来源于结构互补,而结构互补又来源于DNA碱基对和DNA的双链反向互补,而这两个互补又来源于反立法则,没有反立法则就没有DNA碱基对和DNA的双链反向互补,没有这两个互补也就不可能有互补的复制、转录、翻译和翻译后的修饰。在生命科学领域,它的意义不亚于当年对DNA双螺旋结构的发现,但若没有当年的发现,就不可能有今天的发现,因而,人类有必要重新审视当年的DNA双螺旋结构发现的重大意义。

4　生命遵循反立法则而有序

4.1 对应互补与相互作用的规则

所谓对应性指的是相反而立的双方存在“结构与功能的互补性”、“两极的相反性”、“相互配合的适应性”、“相互作用的有机统一性、”“整体动态性”。系统和谐统一的最根本基础是对应的互补性,对应互补性越高,和谐统一性就越大。

由于生命的有序性源于DNA的碱基对互补和DNA的双链反向互补,这就决定了从分子到蛋白质、从蛋白质到细胞、组织、系统处处存在着对应互补和相互作用,正是这个基本规则,导致了机体的高度有序。DNA互补的双链反向平行的特征对DNA的复制、转录和重组具有重大意义[13],而DNA特有的碱基排列方式,又决定了它的遗传信息,行使着特定的功能,因此对应互补决定功能。值得注意的是,生物体这种不同层次的相互作用,往往又具有相反而立的特征,呈现对应互补的双方,通过相互根、互立、相互作用,来达到和谐统一。

最基本的互补和相互作用是分子间的相互作用,分子间相互作用的一大特点是分子间电学特性的互补作用,分子间因电性相异、相吸,从而实现分子结构上的互补,互补的碱基对之间形成的氢键也属于分子间的相互作用,相对显正电荷的氢与另一分子中相对显负电性X(或Y)的孤对电子接近并产生相互作用[14]。

从这个角度讲,生物体是特定的分子,以特定的结合方式,形成特定的结构,分子性质是结构的反映,并遵循反立法则而呈现的一个极其复杂的、有序的、协调统一的生命体系。若不存在反立法则,机体的结构再特定、再有序,也不会形成鲜活的生命,因而,反立法则是生命的源泉。

生命活动中另一个重要的相互作用是蛋白质的相互作用。几乎所有的生命活动,包括基因的表达、转录调控、翻译调控、翻译后调控、蛋白质的合成与分解,细胞信号的转导和新陈代谢等,都离不开蛋白质的相互作用[15]。这其中的诱导与阻遏发生的机制,就是某些特殊物质与调控蛋白相结合,使蛋白质的空间构像发生变化,从而改变对基因调控的影响。

在基因调控中,同样存在着相反而立功能,凡能诱导基因表达的分子称为诱导剂,凡能阻遏基因表达的分子称为阻遏剂,诱导与阻遏是生物体为适外界环境而做出的两种应答方式,两种方式相反而立,通过对应互补和相互作用,达到高度协调统一,使基因表达正常进行,从而使机体呈现高度有序。

在这个过程中,顺式作用元件和反式作用因子,同样十分明显地遵循反立法则,所谓顺式作用元件,指的是在DNA分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序,凡具有转录、激活效应的元件,称为正调控元件,凡是具有阻遏基因转录效应的元件,称为负调控元件,正调控与负调控相反而立;这其中的反式作用因子,能与顺式作用元件相互作用,具有激活作用的称为正调控反式作用因子;反之,称为负调控反式作用因子[16];反式作用因子本身就是蛋白质,也就是说,无论顺式作用元件、反式作用因子,都存在着激活与阻遏、正负相反调控的两个方面的作用,相反而立。相反而立是由对应互补决定的,通过相反而立的相互作用,达到协调有序和统一,保持生理活动的高度有序化。

由此可见,生命在遵循反立法则而有序的过程中,处处存在着对应互补和相互作用,对应互补和相互作用,贯穿于生命过程的始终。且自始至终遵循的是反立法则,而不是对立的统一。

所谓基因表达,是基因所储存的遗传信息通过RNA转录和蛋白质生物合成,产生具有生物功能的RNA或蛋白质的过程,是基因遗传信息的一种功能化概念,是遗传信息以一种形式转变成另一种形式而实现的基因信息表达,基因表达实际上是基因转录和翻译的过程[17]。

在这个过程中,呈现以下特征:诱导与阻遏是基因表达调控的普遍方式,开放性、增强性的表达称为诱导,关闭性、抑制性的表达称为阻遏,二者相反相成,而不是矛盾斗争。

无论顺式作用的正调控、负调控,还是反式因子的正调控、负调控,均是相反而立,二者之间产生的是相互作用;例如,反式作用因子RNA聚合酶结合到启动子,则发动了基因转录;RNA聚合酶结合到终止子,则结束了基因转录;之所以有启动子和终止子的存在,根源还是DNA的互补和双链反向互补,更深层次的根源来自反立法则,这里只存在相互作用,不存在矛盾斗争。以上的顺式作用与反式作用因子相辅相成,共同对基因转录发挥作用,这里顺式作用元件,只有与反式作用因子结合,才具有转录调控功能,这里强调的是结合、相辅相成,而不是矛盾斗争。这个过程中,基因表达的分子调控基础,是蛋白质-DNA以及蛋白质-蛋白质的相互作用,强调的是相互作用,而不是矛盾斗争。尽管基因表达的调控是多层次的复杂调节,包括染色质的激活、转录的起始、转录后的修饰、转录产物的细胞内转运、翻译的起始、翻译后的修饰等等,但万变不离其宗,均遵循反立法则而相互作用。

调控的结果,决定了细胞的分化状态和功能,满足了生物体自身的需求,以及适应内外环境的变化过程,这些过程,受到严格而有序的调控,达到和谐统一,而不是系统的破裂或质变。在细胞信号转导过程中,同样体现机体的高度有序,是遵循反立法则的结果,而不是对立统一。

所谓细胞通讯和细胞信号转导,是机体内部的一部分细胞发出信号,另一部分细胞接收信号,并将其转变为细胞功能变化的过程,在这个过程中,细胞内信使系统的相互作用,以及结构和功能高度一致的生命体,普遍存在着信息的传递途径和精巧的信号转导机制值得特别关注,各信息传递通路通过相互作用介导着大量的胞外信号对细胞的各种生理活动的调控;其中可逆性蛋白的磷酸化作用被认为是各种信使物质发挥作用的公共通道,也是胞内各信使系统相互作用的中心枢纽[18]。

蛋白质的相互作用是受到严格调控的,其中可逆磷酸化的调节几乎囊括了所有重要的生命过程,由于蛋白激酶和蛋白磷酸酶这两种酶的存在,轮流调控,作用相对,蛋白质的磷酸化和去磷酸化是在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下完成的,磷酸化是激活,去磷酸化是失活,激活与失活是可逆的,是相反而立的。机体正是借用这种相反而立的结构和功能特征,通过两种酶的作用,经蛋白质的磷酸化和去磷酸化对细胞内部的功能活动和进程起到时空调控作用[]。

1992年瑞士科学家埃德蒙德·H·费希尔和美国科学家埃德文·E·克雷布斯共同发现了可逆性蛋白的磷酸化作用是生物的调节机制,因而获取了诺贝尔医学奖[20],这里问题的关键是作用完全相对的磷酸酶和磷酸激酶的存在,才实现了蛋白质的可逆磷酸化调节。我们看到可逆性蛋白的磷酸化和去磷酸化是生物的一种调节机制,只是一种外在表现,决定这一调节机制更深层次的原因是生物体普遍遵循的反立法则,这一法则在生物体内的体现,起决定作用的是DNA的对应互补和DNA的双链反向互补。

4.2 生命在遵循反立法则而成序中,存在序变规律

生命遵循反立法则,经自组织而成序,在这个过程中,要发生序变,序变是有规律的,称为生物序变律[21]。生物序变律于1997年10月在《医学与哲学》杂志发表。认识序变规律、掌握序变规律、运用序变规律,正确找到序参量,引发自组织调序机能,从而达到治疗疾病和恢复健康的目的,这无疑对丰富和完善以及创新医疗模式十分重要。

生物序变律揭示的是:任何生物体在内外环境作用下,其内部的动态相互作用及其变化规律,分为快序变、慢序变和突变,序变是活的有生命力的因素,序变决定着生命的质量、生命的过程,也决定着生命的稳定状态,可以通过序变规律找到决定机体有序化程度增强的序参量,这就为创立新的医学模式治疗疾病找到了切入点,从而可以通过体外给人体一定的能量和信息,引发人体的自组织调序机能,使机体呈现更高层次的有序。这无疑对医学的临床研究工作将十分有意义,因而,深入研究人体各种网络的信息序变规律,不但可以从系统科学角度丰富和深化对创新的医学模式的诊断、治法、治则、治疗机理、治疗技术,而且会明显地区别于经验医学和实验医学模式,从而可以逐步形成一个完整而系统的整体医学模式。

例如,胰岛素与胰高血糖素对体内糖代谢的序变运功中,遵循的是相反而立的法则,胰岛素通过增加糖的去路、减少糖的来源。使血糖降低,这当中胰岛素能促进全身组织,特别是肝脏、肌肉和脂肪组织,摄取和利用葡萄糖,促进肝糖和肌糖原的合成,抑制糖原异生,促进葡萄糖转变为脂肪酸,储存于脂肪组织,降低血糖水平。

胰岛素能降低血糖水平,而血糖水平又是调节胰岛素分泌的重要因素,血糖升高,胰岛素分泌必定增加,使血糖水平降低,当血糖降至正常水平时,胰岛素分泌也恢复到基础水平,其原因是因为葡萄糖可与B细胞膜上的受体结合,使细胞内c AMP与Ca2+均可增多,从而引发胰岛素的分泌,胰岛素借用第三方-葡萄糖自己调节自己。这实际上是,糖代谢的自组织序变过程,这个过程中胰高血糖有很强的促进分解代谢的作用和促进肝糖原的分解,升高血糖。胰岛素各激素之间可通过旁分泌方式,发生相互作用,胰高血糖素可促进胰岛素和生长抑素的分泌,而胰岛素和生长益素反过来又可抑制胰高血糖素的分泌,二者通过相互作用、相互制约、通过序变保持动态平衡[22]。

胰岛素与胰高血糖素,一个降低血糖,一个升高血糖,功能作用相反,却能相反而立,在这个过程中,胰岛素与胰高血糖素二者不是矛盾的双方,但功能相反,他们二者之间也不是通过直接的矛盾斗争来达到质的变化,才能达到糖代谢的和谐统一;假如只有发生质的变化或实现了统一体的破裂才能实现和谐统一,那就是只有血糖升高到足以使患者成为糖尿病患者,使糖代谢系统发生了质变,胰高血糖素才能起作用,然后才能建立新的平衡稳定的糖代谢系统来代替旧的糖代谢系统,生命的糖代谢显然不是这样的。在这里胰岛素与胰高血糖素,二者自身就存在着相互影响、相互制约、相互转化的功效,这个过程中,显然是通过第三方-葡萄糖在二者之间的相互作用,才能使二者虽然功效相反,但却能相反而立,时时保持和谐统一而有序,可见,糖代谢遵循的不是对立的统一,而是反立法则。

问题是:是谁造化了如此奇妙的大自然?为什么在机体内有升高血糖的,就必有降低血糖的,而且二者之间能够奇妙地保持协调有序?并且这种相反而立的功能,绝不仅仅限于胰岛素和胰高血糖素,而是在机体内部处处存在。这就决定了机体处处遵循相反而立的法则。糖代谢系统只是机体复杂系统中的一个。

4.3 机体因开放的自组织而成序

通常认为,自组织系统是无需外界的特殊指令而自行结合、自行组织、自行创生、发展、消亡的系统,是指动力、指令、调节都来自系统自身内部的组织机制和过程[23]。实际上,封闭的自组织从来就不存在!他组织与自组织是个统一体,他组织是自组织的条件,这是因为人是一个开放的、非平衡巨系统,人的生理、病理改变每时每刻都在接受来自内外环境的制约、调制,只有在适合的内外环境作用下,机体才能经自组织走向有序,而自组织无论如何变化,都不会脱离反立法则这个根本法则;反之,没有适宜的内外环境作用,任何自组织都是无法正常进行,也就更谈不上遵循反立法则了。

自组织是系统的一种从低级到高级、从无序到有序的演化发展过程。自组织产生的基础,是生物体在生命过程中,普遍存在着一个信息调控运动,调节控制着物质与能量的代谢;质、能、息三者有秩序的活动,是生命的基础;而信息调控运动的规律又遵循反立法则,生命的信息在相反而立的震荡通道之间往返震荡。从而使相反而立的双方保持相互作用、相互依存、相互转化、相辅相成,在信息震荡中保持动态平衡。这个过程中一个重要的方式是自组织,自组织是机体保持有序的一种运动形式,人本身就是一个完整自组织系统,这是决定人的健康与疾病的一个十分重要机制。

生命在自组织过程中,不可避免地呈现相互作用,相互作用是自组织过程中的运动形式,无论是在分子水平的相互作用,或是在细胞水平的相互作用,或是在组织、器官水平的相互作用,甚至在系统水平的相互作用,不仅普遍存在,并且不是杂乱无章,相反是井然有序的,相互作用是自组织最基本的运动形式。

现代医学强调环境对人的生理病理的影响,中医学则强调“天人相应”,指出,“人以天地之气生、四时之法成”,认为人的生理、病理改变与自然界息息相关[24]。所谓开放的自组织,是指环境的物理因素、化学因素、生物因素、营养因素,以及气温、气压、纬度乃至地球磁场、高空电离层、社会心理等因素对人体内部自组织机能的影响。例如,体温与体温的调节,再次深刻地说明了上述原理,在人体,有产热器官也有散热机构,成为对应互补的双方;体温的恒定受内外环境的影响,一方面,体内有中枢神经的调节,主要调节中枢在下丘脑,它发出的传输信息既控制产热器官,如肝脏、骨骼肌,也控制散热机构,如皮肤、汗腺,使体温维持在相对稳定水平;此外,体内的内分泌系统、循环系统也对产热和散热起到调节作用;在炎热的环境中,机体代谢率并不降低,可通过皮肤的血流量来增加散热,减少热储,维持体温平衡;在寒冷的环境中,通过交感神经紧张、皮肤血管收缩、皮肤血流量剧减、散热量减少来维持体温平衡[]。

在这个过程中,机体遵循的仍然是反立法则而不是对立统一;产热与散热,不是矛盾的双方,更不会在自组织过程中产生矛盾斗争,也不会使统一体发生质变,才能起到体温调节作用;如若不然,就会出现人体只有超出正常体温、出现发烧,体温才能出现调节,事实远远不是这样,产热与散热,是对应互补的双方,往往是通过第三方来调节体温,保持体温恒定,这第三方包括:中枢神经系统、自主神经系统、内分泌系统、肝脏、骨骼肌、皮肤等,通过相互作用,使体温不至过高,也不至过低,产热与散热双方相反而立。

4.4 体内的生理活动可被体外调控

在生命科学领域,我们可以通过生物医学工程技术,在体外对体内的信息与信息运动实现能动的调控;由于在物质、能量、信息三者之间,信息是起主导作用的,信息可以调节物质、能量,并籍此对人的生理功能起到调节作用,这就意味着人的生理活动,可以实现技术上的体外调控。这种体外调控具备两大特征:通过网络而调控;整体调序。

这当中生命网络至关重要,人的网络系统有3 种:一是分子基因网络,决定着人体系统的发育、生长和各种功能;二是细胞代谢网络,完成生命物质的合成、分解、转化、利用、排泄等代谢过程;三是细胞信息传递网络,它通过生物信息分子调节代谢、生长、繁殖、和刺激进行应答,起着细胞间通讯和信息交流的作用[26]。这其中信息的主导作用、信息的可被体外调控,是我们的关注所在。

自组织、耗散结构、协同、相互作用,只是生命走向有序的运动形式,其根源皆因生命遵循反立法则而有序,因而,反立法则可以将上述种种学说统一起来,不仅为系统科学发展奠定了基础,也为在技术上实现对人的生理活动、实现体外调控奠定了基础。不仅生命的信息与信息运动可被体外调控,基因的表达也可被体外调控,这是由于基因分为两大类,一类叫管家基因,一类叫诱导/阻遏基因,其中诱导阻遏基因接受外界环境的影响,从而发生基因表达的改变;由于基因表达是遵循反立法则的,因而,由基因表达所决定的生理功能也遵循反立法则,可被体外调控。基因表达可被体外调控是一个诱人的研究课题。

为证实这一原理,我们曾用TX-II型调序治疗仪,作为体外信息调控工具,用脑超慢震荡(ET)检测技术做为实验手段,进行了严格的实验研究,结果看到:无论即刻的前后对照或远期的前后对照,这种体外信息调控技术,均可以使人的脑电节律发生改变,可以由θ慢波为主频率,调节改变为α波为主频率,并且调节以后,往往出现一个突出的α波主峰值,可重复性很强,与此同时,还可以看到频率结构熵显著下降,表明脑细胞电活动的有序化程度显著提高;我们同时还看到,主要中枢神经递质的活动水平可因体外调控而发生双向性调节变化[27]。并且上述变化是全脑的,而不是局部的,表明这种调节,可使全脑功能恢复有序化,因而称为“整体调序”。

众所周知,脑电是突触后电位的综合,脑电节律的改变,反应的是突触后电位的变化,而突触后电位的变化与细胞信号转导又密切相关,生物体内各种细胞功能上的协调统一,又恰恰是通过细胞间相互识别、相互作用的细胞信号转导通讯过程来实现的;又由于细胞信号转导中,其功能的协调统一,是机体整体对外界环境变化最适宜的反应;因而,上述实验结果表明,人的体内生理功能活动可被体外调控。

细胞信号转导可被体外调控,这意味着人的生理活动可被体外调节,为“信息医学”的创立奠定了技术基础[28]。我们应用相同的实验方法,又用超声脑血流定量仪做实验工具,进行了重复性实验研究,结果再次看到,体内的生理活动可被体外调控。

在这些体外调控实验中,我们看到一个特征:由于人的生理活动遵循反立法则,而反立法则又决定了对应互补的双方,必定存在着相互作用和自组织,因此总是自发地走向有序,决定这个有序状态的信息与信息运动的网络,是遍布全身的一个完整的网络体系,体系之间,有密切的相互联系、相互作用;正是由于机体内部这些网络系统不仅存在密切的相互联系,而且只要触动起关键作用的序参量,即可牵一发而制动全身,则对全身起到整体调节作用,因此,只要科学准确地找到了体内的序参量做为切入点,运用信息体外调控技术引发机体的自组织调序机能,则可实现了对人体的“整体调序”,这在临床治疗中,具有十分重大的临床应用价值。

5　反立法则在医学领域的应用价值

5.1 反立法则的揭示,催生了“信息医学”的诞生

“信息医学”是一种全新的整体系统医学模式,当前,已具备了丰厚的理论基础,它不仅在质、能、息一体化的框架下发展了系统科学,同时用反立法则将协同、耗散结构理论、信息论、控制论、超循环理论,统一在系统科学的框架下,发展成为系统科学体系,同时创立和完善了如下理论和学说:反立法则造就了大自然,造就了生命、生命遵循反立法则而有序、机体遵循反立法则而有序,起源于DNA碱基对互补和DNA双链反向互补、生命因开放的自组织而成序、生命的功能活动可被体外调控、生命的功能活动遵循反立法则而成序过程中存在序变规律;以上这些理论与学说的创立,成为“信息医学”坚实的理论基础。

“信息医学”强调的是:人在内外环境作用下遵循反立法则而有序,它既把人看成是一个完整的整体,也把机体内外环境看成是一个完整的整体。它的核心内容是:借用体内信息与信息运动可被体外调控的原理,注重人的生物信息、信息通路及信息网络间的相互作用及其规律的调节,以及由此而显现的系统整体特征,从中寻找系统诊断和系统治疗疾病的方法与技术。它在治疗理念上,着眼于信息网络的调控和生命的金原则来治疗疾病,取代了生物医学模式中单纯着眼于局部生理生化和局部病理病症的治疗理念。(所谓生命金原则是指:整体性原则、动态性原则、相互作用原则、有序性原则。)

它在治疗机理上,用“整体调序”取代“受体阻断”。它在治疗法则上,用“信息调控”取代“对症治疗”。在临床系统诊断上,用“系统诊断”取代“单一病症诊断”[29]。于是一个全新的整体治疗医学模式-“信息医学”已崭露头角,开始问世。

5.2 对人体实现了“整体调序”

调序治疗仪是我们发明的一种体外信息调控技术,它在技术上充分体现上述特征,因而,在精神病的临床治疗中,显现出“整体调序”的临床特征,这已经被基础、临床实验以及大量临床实践所证实;精神病从来就不是局部病变,以精神分裂症为例,它是一个典型的整体病变,在江开达主编的《精神病学》当中,对精神分裂症定义为,是一组病因未明的精神疾病,常有感知、思维、情感、行为等多方面的障碍和精神活动不协调[30]。这里虽然病因未明,但强调了是一组精神疾病,且涉及到感知、思维、情感、行为诸方面,这些病症与功能障碍在脑内涉及到多种递质能系统,而这些递质能系统在脑内的分布是十分广泛的,因此,精神分裂症是一种脑的整体病变。这里不可忽略的是:脑的重要功能是整合,是多层次的整合[31],而这个整合是通过脑内多种递质能系统构成复杂网络来实现的,在这个过程中,这些网络系统之间存在着复杂、微妙的相互作用,这些相互作用的失序,必定导致脑的整合机能失衡,尽管这种失序往往首先发生在特定的递质能系统,但最终会影响到全脑的整合机能而发病,构成精神分裂症的发病机制;因此,单纯着眼于神经生化异常和神经递质的阻断来认识和治疗精神分裂症,是当前对精神分裂症的认识和治疗的两个误区,这不仅是因为精神分裂症本来就不是脑的局部病症,而是脑的整体病症,而且因为当药物进入脑内实施“受体阻断”时,没有靶向性,该阻断的阻断了,不该阻断的也阻断了,因而不可避免地产生副作用,例如,传统的抗精神病药物在阻断中脑边缘系统的多巴胺通路时,可以发挥治疗作用,但又不可避免地阻断了黑质-纹状体系统的多巴胺通路,产生锥体外系副作用;新型抗精神病药物,通过对五羟色胺和多巴胺的受体阻断而发挥治疗作用,但同时又对多种与疗效无关的受体起阻断作用而导致多种副作用。临床实践证明,用“整体调序”取代“受体阻断”是一条成功的路子,用信息体外调控技术,实现对人脑的“整体调序”,在临床实践中我们看到,不但会显著地提高疗效,使感知、思维、情感、行为等症状同步减轻或消失,同时可以降低一些药物的副作用。也就是说,这种“整体调序”的作用机制,不但在理论上满足了精神分裂症是整体疾病的要求,在临床治疗实践中,可以把因“受体阻断”而扰乱的突触后神经功能重新调整到有序化状态,因而不但可以提高疗效还能降低药物因受体阻断而产生的毒副作用;在治疗心境障碍中的双向障碍时得到进一步验证,不管患者表现为心境高涨、精力充沛、活动增加,还是表现为心境低落、精力减退和活动减少,都可以在同一治疗过程中同步得到有效治疗,从未出现过治疗躁狂出现抑郁,也未出现治疗抑郁出现躁狂[32];在治疗抑郁、焦虑等病症时也同样体现了这一特征,大家知道当抑郁症状出现时,去甲肾上腺素能传递不足;中等强度的去甲肾上腺素能活动可以促进专注力,过度活动可以导致焦虑或激动;但这种信息体外调控技术,既能改善抑郁症状,又能使注意力集中,还能改善焦虑、激动等症状。该项技术既不会使去甲肾上腺素能传递不足,也不会使其过度活动,只会使去甲肾上腺素能的活动保持中等强度;信息体外调控技术,借用反立法则的最基本特征与规律,通过引发机体的自组织调序机能,实现了对人脑的“整体调序”和双向调节。

甩开“受体阻断”,寻求对人脑的“整体调序”,实现精神病人的无副作用治疗和“全面康复”。无疑是广大精神科临床医师和广大精神病患者家属梦寐以求的愿望。今天,借用反立法则的原理,通过体外信息调控技术,使这一愿望变成现实。临床实践证明,调序治疗仪这种体外信息调控技术在临床应用中显现出了“整体调序”的如下临床特征:①多种精神病症可以同步得到有效治疗,若一个患者同步兼有精神分裂症、心境障碍、神经症,可以在同一治疗过程中同步得到有效治疗;②双向性调节;③是一种无副作用治疗;不但本身无副作用,若与药物合并应用,既可以提高疗效又可以有效地降低一些药物的毒副作用;④可以同步改善睡眠;⑤可以同步提高人的认知功能;⑥是一种全面康复,即:可以使一个精神分裂症患者同步实现从思维到情感,从意志到行为,从睡眠到认知,乃至眼神和面部表情,恢复到一如常人,这是当前国内外任何抗精神病药物做不到的,而该项技术却大量地做到了。同一项技术,能同步兼有以上6项性能特征,国内外未见相同报道。从而提示:这种信息体外调控技术,在精神病治疗领域是一种开拓性的创新技术,实现了精神病临床治疗的重大突破。

此外,我们运用这种体外信息调控技术,对脑瘫弱智进行了实验研究,同样获得了成功,经实验研究证实:该项技术有开发大脑潜在能力、增强脑功能的作用,尤其对提高脑瘫弱智儿童的智力水平有显著的疗效,包括提高他们理解记忆能力、适应行为能力、认知功能、学习能力、生活自理能力等;还同时可以使脑瘫弱智儿童情绪稳定、对语言障碍、多动、注意力不集中、记忆能力差等病症得到明显改善和提高,同时也可以改善这些患儿的睡眠障碍。上述病症与功能涉及到脑内多种神经递质的活动水平,而这些递质能系统在脑内的分布又是十分广泛,再次提示这种体外信息调控技术在脑内发挥的是整体调序作用。

我们还运用这种体外信息调控技术,在治疗神经血管性头痛、椎动脉型颈椎病中也获得了成功。有些疾病则需要体外信息调控技术与现代医学药物治疗相结合,这是系统科学与还原论融合的产物,在还原论指导下发展起来的现代医学,虽然有很多缺陷,但它毕竟是人类智慧在医学领域的结晶,有许多方法与技术是可贵的,不可完全扬弃。实行系统论与还原论的有机融合,既注重系统论指导下的还原分析,也要注重从还原到系统的理性设计,实现从现象到规律、由结构到功能、由微观到宏观、由局部到整体的转变,这一转变,不仅把还原升华到一个更高的层次,也实现了系统论与现代医学的交融。

为什么这种技术能对这些病症的治疗起到整体调序作用?并非这种技术要作用于全身,而是借用了机体遵循反立法则,经网络信息调控自发地走向有序这一特征,在体内起到一种引发作用,引发机体自组织调序机能,起到整体调序,达到治疗的目的。

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·论 著·(精神卫生)

(收稿时间:2015-09-04)

doi:10.13342/j.cnki.cjhp.2016.03.001

中图分类号:R749

文献标识码:A

文章编号:1005-1252(2016)03-0321-08