文：屋塔房

你發現了嗎？網上的內容會根據個人的喜好呈現：音樂基於你最喜歡的樂隊，購物的建議和你最近買過的東西相關，電視節目也和你喜歡的節目類似。可以說計算機的自定義內容是由這些“相似性搜尋”決定的，然而要想讓這些“相似性搜尋”又快又準還不是一件容易的事呢。

最近一項發表在《科學》雜誌上的研究就為提高相似性搜尋提供了方法，研究表明：在相似性搜尋方面，果蠅比電腦更厲害——它們能快速準確的分辨不同的氣味。它們的神經構架設計的非常好，這將成為改進相似性搜尋的關鍵。

為什麼說果蠅在相似性搜尋方面比電腦厲害呢？這得從它們是怎麼處理新資訊的說起。

電腦在分析和處理新資訊時是根據要素屬性進行相似性搜尋的，它會透過特殊的計算將各個屬性生成不同的“雜湊值”，再與其他雜湊值進行比較和匹配，這個過程稱為區域性敏感雜湊。電腦透過將資訊轉化成數百萬甚至上千萬數字，簡化資訊以便更高效的工作。然而果蠅大腦中的執行體制卻不同，它們會將刺激擴充套件成一個複雜的訊號，而不是壓縮簡化刺激。

果蠅在覓食時，如果是首次聞到某種水果的味道，會直接呼叫50個神經元建立起一個特殊連線，不同於計算機的簡化資訊處理方式，果蠅會將這個資訊擴充套件成一個複雜訊號，傳給腦部的2000個神經元。隨著更多的神經元參與資訊處理，果蠅的大腦能夠給每個氣味一個更獨特的標籤，這意味著可以進行更詳細的分類。之後，果蠅會將這些資訊儲存到處理最有效的前5％神經元中，分揀出最顯著的資訊。

受到果蠅這種處理方式的啟發，美國薩克生物研究生的助理教授Navlakha和他的團隊將果蠅處理資訊的方式應用到了三個標準資料庫中，他們發現，與傳統演算法相比，運用了這種演算法的計算機相似性搜尋效能提高了很多。他們認為，果蠅的資料擴充套件方法有助於提高未來計算機相似性搜尋的效能。

同時，Navlakha希望其他動物的大腦也能有助於改善未來的技術，他表示這次的發現還只是開始，“果蠅模型在這次的研究中起到了關鍵性的作用，許多核心演算法都是可以跨物種共享的，還有很多令人激動的發現在等著我們”。

果蠅先生（小姐），鑑於你為人類做出的貢獻，就獎勵你一盤水果吧～

果蠅是個模式動物，就是說拿它作為一個模型來研究複雜系統。

果蠅作為模式動物已經有一百零幾年的歷史，它一直是非常優秀的模式動物，所以對它的研究已經有好幾位是獲得諾貝爾獎的。

果蠅雖然很小，但是有些原理是有啟發性，比如說關於對學習，記憶什麼的。

我一直是拿果蠅這個模式動物來研究認知活動，特別我主要研究學習、記憶、抉擇，別人看起來這怎麼可以，這麼小的東西。所以這剛好涉及到一個重要的思考，就是從簡約的系統當中，去挖掘這種核心的本質的東西。

當時這也是由於我的專業背景決定的。我曾到德國去進修，拿果蠅做這個模式動物研究學習記憶。當時覺得很有趣，就是人家說果蠅也能學習也能記住。這個當時我挺有興趣的，因為學習記憶是在高等動物來講這是不奇怪的，所以當時就非常的想了解果蠅為什麼可以學習和記憶。

在1993年，我跟德國一個實驗室約好，我到他們那兒去用果蠅做模式動物的研究學習記憶。這很有趣，因為當時德國的實驗室它可以有一套系統，這套系統會讓果蠅飛起來，然後果蠅會喜歡一個目標。然後假設讓它不喜歡這個目標需要懲罰它，需要在背後用一個光燙它一下，它就躲這個目標。它躲以後的話它就把另外一個目標，這個放到自己的前方去。這就懲罰就關斷了。就這樣一個往復的過程就知道了，這個目標是危險的，那個目標對我友好，它就可以把這件事情記住。這樣你就可以研究它的學習記憶的一些更內在的腦力的過程，所以是非常好的模式動物。

研究小小的果蠅，竟接二連三又連四連五，催生了10位科學家獲得諾貝爾獎。沒錯，就是因為研究果蠅，歷史上已經有七位科學家分別四次獲得過諾貝爾生理學或醫學獎了。就在10月2日，又有三位科學家因為研究果蠅而獲得2017年生理學或醫學諾貝爾獎。在這一領域做出開創性傑出貢獻的是三位遺傳學家：美國布蘭迪斯大學的傑弗裡·霍爾教授、邁克爾·羅斯巴什教授，以及美國洛克菲勒大學的邁克爾·楊教授。頒獎詞稱，他們“因發現晝夜節律的分子機制而獲獎”。

那麼，果蠅有什麼魅力吸引這麼多頂級科學家對其窮追不捨甚至奮鬥終身呢？一些科學家一直致力於研究果蠅，因為果蠅的基因組相應比較簡單。在20世紀生命科學發展的歷史長河中，果蠅扮演了十分重要的角色，是十分活躍的模型生物。遺傳學的研究、發育的基因調控的研究、各類神經疾病的研究、帕金森氏病、老年痴呆症、藥物成癮和酒精中毒、衰老與長壽、學習記憶與某些認知行為的研究等都有果蠅的“身影”。事實上多次獲得諾獎的成果，都是從果蠅身上的基因和遺傳來研究發現的。

這次的生理學或醫學諾貝爾獎所肯定的成果，還是從果蠅基因上深挖的結果。通俗的說，就是透過基因變異和克隆的跟蹤研究發現了生物界產生生物鐘現象的機制。

人們都知道，一些動物晝伏夜出（如貓頭鷹），人類白天活動晚上睡覺，花兒白天開放晚上凋謝，宏觀微觀這種現象都普遍存在，這就是生物節律，俗名生物鐘。這種生物鐘現象自古以來大家都知道，但為什麼會這樣呢？其作用機理到底是怎麼回事呢？如今被這三位科學家發現了。他們經過多年的不懈堅持和研究，發現影響這一現象的是基因，他們透過對果蠅基因變異的跟蹤和研究，發現了生物鐘也會隨之變化。1984年，三位獲獎者發現並克隆出了這個基因，將其命名為PER，週期基因（period gene）的縮寫。隨後，他們又發現了一系列相關的生物鐘基因。

對於今年諾貝爾生理學或醫學獎的頒佈，有些人又有一番議論，說什麼老祖宗早就解決了的問題，黃帝內經隨便拿一條都可以得諾貝爾獎；一隻果蠅研究了幾十年，西方人真可憐云云。對一些國際頂尖科學發現和成果當作不屑一顧的東西，認為毫無用處。他們從不學習，且夜郎自大，把無知排外當熱血。

其實，諾獎的得主對人類和世界的發展都作出了不可替代的貢獻。可以說，如今世界無論哪個領域的頂尖技術都有著諾獎得主們的貢獻在裡面，不管是宇宙探索還是航天技術，不管是量子力學還是電燈電話，不管是計算機還是醫學藥學領域，都起著推動社會進步的巨大作用。就拿生理學或醫學獎得主來說，由於他們一代代研究發現了人類生理機理和疾病病理，發現了一代代新藥，從而挽救了無數人的生命。原來傷寒、瘧疾、肺結核等疾病都是不治之症，甚至流感每年都奪取無數人的生命，科學家們經過病理學、細菌學等研究，弄清了它們的發病機理，又發現了奎寧、鏈黴素、磺胺類、青黴素等藥物，並推動了現代醫學技術的提升，從而使很多過去視為瘟疫的傳染病、流行病得到了遏制，大大提高了人類的生存機率，提升了人類的壽命。一些人一再的鄙視和反對現代醫學，認為只有中醫中藥才是最好的，那麼試問，中國古代（包括早幾十年）人的平均壽命是多少？現在是多少？出生成活率過去是多少，現在是多少？這裡面的主要貢獻是什麼？

好，現在言歸正傳。今年的生理學或醫學獎得主的研究成果對人類對社會有什麼實際意義呢？科學家逐漸發現，節律研究尤其是晝夜研究，與人體眾多疾病有著重要關聯。現有研究發現，生物體的晝夜節律紊亂，與肥胖、糖尿病、高血脂、高血壓、高血糖等內分泌代謝病，乃至腫瘤的發生發展都有關聯。人體大腦內松果體分泌的褪黑素，可能影響人的晝夜節律，被廣泛用於調節睡眠。在一天中，有些時段癌症細胞生長比較快，那麼抑制癌細胞的藥物在此時使用，效果可能最為明顯等等。如果運用這項發現，透過基因的方法，干預和改變人的生物鐘，並開發應用基因藥物進行治療，就可大大減少這些疾病的發生，或大大提高治療效果。這些疾病和問題，真是目前困擾人類影響人類壽命的關鍵因素，所以解決這個問題，又是對人類進步的一大貢獻。同時，在植物領域，生命節律的調控可幫助植物獲得更高的產量。

這次生理學或醫學獎授予三位遺傳學家，他們發現晝夜節律的分子機制用的是基因遺傳克隆等最前沿的科學方法取得的，而且，要使這個研究發現轉化為應用科學造福於人類，解決人類自身缺陷引起的各種疾病，發明製造出更優異的治療藥品，很大程度上需要依靠基因工程，說白了，轉基因在其中將起到無可替代的作用。所以可以預示，在未來一個時期，轉基因工程將是人類進步的一個非常重要的手段，是一個潮流，這項科技必將給人類帶來更多的福音。