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请赴一场生物学的盛宴

发布时间:2020-08-06作者: 阅读:(724)

请赴一场生物学的盛宴

数年前,当时任法国总统的季斯卡(Valéry Giscard d’Estaing)曾宣布:「二十世纪是生物学的世纪。」如果说整个二十世纪都是生物学的世纪并不尽然正确的话,至少就二十世纪后半期来说是肯定的事实。今日生物学是一门蓬勃发展的领域,我们目睹了遗传学、细胞生物学、神经科学惊人的突破;演化生物学、体质人类学、生态学也有长足的进展;由分子生物学的研究更是萌生出一整套新产业。我们在各个领域中都可轻易见到生物学丰硕的成果,而医学、农业、动物养殖业和人类营养学,只不过是少数较常提及的範畴而已。

但生物学的前景并非始终如此光明。从十七世纪时科学革命以降,至第二次世界大战结束后,对大多数人而言,所谓的科学,是像物理、化学、力学、天文学等需大量仰赖数学,并强调共通定律重要性的学科。在这段期间,物理被奉为科学的圭臬;相对的,探究生物世界的努力则被贬谪为低等的工作。及至今日仍有许多人对生命科学持有严重偏差的看法,譬如当媒体在介绍演化的观念、智力的高低、探测外星生物的可能、种属的灭绝、吸烟的危险等,都常出现有误解生物学的情形。

遗憾的是,许多生物学家本身对生命科学也带有一些迂腐的成见。现代生物学家倾向极度的专业化,他们对特定鸟类、某种性激素、育幼行为、神经解剖、或是基因的分子结构所知甚详,但对自己专业领域之外的进展则经常是一无所悉。很少生物学家能有时间跳脱出自己的专业,而以开放宽广的角度环视整个生命科学的发展。遗传学家、胚胎学家、分类学家或生态学家都自称为生物学家,但多数对「各生物学科之间的共通性」,或是「生物与物质科学(即天文、物理、化学等)之间的基本差异为何」,则缺乏清晰深入的认知。这些议题正是我在《这就是生物学》想要揭露与探讨的主要目标。

从医科学生到哲学博士

几乎从学会走路以来,我就爱上了观察大自然,并由于对植物与动物的热爱,使我能以整体的角度来接近生物世界。很幸运的是,当我大约在1920 年就读德国的高中时,当时生物的教学着重整个生物体的概况,以及生物与其他生物之间、生物与无生命环境间互动的介绍;若套用今日的术语,也就是生活史、生物行为和生态学。虽然在高中课程中我也修习了物理和化学,但这两门学科是与植物或动物毫不相干的领域。

及至我当医科学生的那几年间,我太着迷也太汲汲投身于医学,更是无暇思索「什幺是生物学?」或是「哪些因素使生物学成为一门科学?」之类的基本问题。事实上,当时也没有任何课程传授有关「构成生物学要素」的资讯,起码在德国大学的情形是如此。而我们现今称之为生物学的知识,则是在植物系或动物系中教授,这两系所都非常强调生物体结构与形态的研究,以及生物的谱系发育史(亲源关係)。虽然也有其他如生理、遗传、或与实验多少相关的课程,但彼此的研究主题少有交集和整合。再者,当时实验学者的观念架构,也和动植物学家建立在自然史上的理念架构,扞格不容。

就在我完成临床前基础学科的检定考之后,我决定放弃医学转攻动物学,尤其专注在鸟类的研究,并在柏林大学选修了哲学课程。然而让我大失所望的是,虽然在1920 和30 年代间,科学哲学已俨然发展成一研究学门,但在生物与哲学所探讨的议题中,完全没有任何沟通、衔接的桥樑。

及至1950 年代,在我熟谙哲学领域的所有思想后,更是感到强烈的失望,科学哲学根本不存在!在哲学的範畴中虽有逻辑、数学和物理,但却几乎没有任何生物学家所关心的主题。大约也在同一时候,我静坐下来,详列一张名单,写下在演化生物学的书籍或已发表文献中(其中有少数是我撰写的)提到的主要通则概论,并发现这些通则没有任何一条能在哲学的论文中受到充分讨论,大部分根本连提都不曾被提过。

然而当时我仍无意捲入科学历史或科学哲学的研究,我所发表的这类论文,也纯是为应付研讨会和座谈会的邀约,不得不暂时放下手边演化理论和系统分类学研究才完成的,至于论文唯一的目的,则在指出生物和物理在许多层面上的歧异。例如1960 年时,我应麻省理工学院勒纳(Danial Lerner)的邀约,参与了有关因果关係的系列讲座。我曾在1926 年和1930 年时分别发表过一篇丝雀的论文,和另一篇探讨鸟类迁徙行为起源的论文,从此就对生物行为的成因有着浓厚的兴趣,这类能使我有机会釐清思绪的讨论,我总是格外欢迎。我很早就意识到,在无生命和有生命的世界之间,存有绝对的不同,两个世界虽都遵循物质科学所发现和分析的共通定律,但生物体同时还服从另一套无生命世界所没有的成因,也就是遗传指令。当然,我并非是第一位发现生物双重成因的生物学家,但我为这次系列讲座所发表的论文,却是首篇针对这个主题做详细探讨的文献。

生物学:一门截然独立的科学

老实说,我各篇关于「生命科学和物质科学之差异」的论文,主要是诉诸生物界的同侪,而不是专写给哲学家及物理学家看的;在生物学的文章中常会不自觉引用物理论者的观点,像是「构成複杂生命系统的每一属性,都可透过对更小组成(如分子、基因等等)的研究来了解」,这样的陈述让我感到荒谬悖理。在生命世界中,从分子、细胞、组织,到整个生物、族群、甚至物种,生命个体不断向上发展出层级更高也更複杂的系统,而每一层系统都会有一些新的特质出现,那些是即使透彻探讨过组成份子后也无法预测得知的。

起初我以为这种「突现」仅存于生物世界,因此在1950 年代一次于哥本哈根举行的演讲中,宣称「突现是检测生物世界的特徵之一」。当时认为突现现象是相当抽象模糊的观念,因此原本坐在听众席中的波耳,于讨论期间起立发言时,我心里已準备好将要面对严苛无情的辩驳。但出乎意料,波耳完全没有反对突现的观念,只是提醒我用突现现象来划分物理和生物科学的论点还有待商榷;他当时举水为例,说明水分子的性质也无法由组成水的氢原子和氧原子的特性中看出,波耳认为无生命世界的突现现象也是无所不在的。

除了反对上述的化约主义外,另一个令我憎恶的观点,则是稍后被巴柏美名为本质主义的类型模式思考方式。本质主义将变化万千的自然界区分为固定的几种型态,并僵化尖锐的排斥其他可能的型态。这种分类观念的起源最早可追溯回古希腊时代柏拉图和毕达哥拉斯的几何学,却不适用在今日的演化和族群生物学上;演化和族群生物学研究的对象并非独立的个体,而是由众多独立个体聚集而成的族群,因此我们很难找到其隶属的类别。以族群的观点来解释多变的生物现象,也就是所谓的族群思考方式,对习于物理论(Physicalism)观点的人来说似乎特别困难,我就曾为了这类问题数次与物理学家包立相持不下;包立是少数渴望了解生物学家脑中在想些什幺的学者,最后当我建议他想像由100 个移动方向和速率均不相同的分子所构成的气体后,他才终于比较了解族群式的思考方式。

生物学还常遭许多想要建立科学史的人士所误解。孔恩的《科学革命的结构》一书于1962 年付梓时,我很不解为什幺这本书会激起如此多的骚动。没错,孔恩的确驳斥了一些传统科学哲学中最不切实际的论点,且呼吁大家注意「历史因素」的重要,然而他提出的替代观点,在我看来似乎一样不切实际。

孔恩主张生物学发展史中的剧烈改革是指何时?而他所描述漫长的常态科学又意指哪一段期间?据我所了解的生物学历史,那些根本不存在。达尔文在1859 年发表的《物种原始》,毫无疑问是革命性的创举,然而演化的概念却早已瀰漫有一世纪之久了;再者,达尔文理论中促成演化适应的关键机制—天择,也一直要到此书出版了百年之后才被完全接受;在这段漫长的期间中,仍有零星的革命发生。科学的发展绝对没有常态科学的时期。无论孔恩的观点应用在物理学上正确与否,都无法套用在生物学上。物理背景出身的科学史学家,似乎无法掌握生物研究领域三百多年来发生的事。

我开始愈来愈能看清生物和物质科学是两门截然不同的科学,两者所探讨的主题、历史、方法和哲学,都有基本的差异。虽然所有生物的运转符合物理和化学的定律,但生物体却不能完全切割化约成物理化学法则,物质科学也无法解答许多生物世界所独有的性质。传统的物质科学和依据物质科学所建立的传统科学哲学,全都由一些不适用于生物研究的观念所主导,其中包括了本质主义、决定论、普遍论和化约主义。而生物学则是由族群思考方式、机率、机会、多元论、突现和历史叙述所组成。如今我们需要一个融合所有科学研究方法的全新科学哲学。

明心见性的科学

当我计划撰写此书时,脑海中浮现的是一部生物学的生命史,可让读者充分了解生物学的重要与丰富,同时也能帮助生物学家解决资讯爆炸的问题。在这领域中,每年都有新兵加入研究的阵容,成果也像雪崩一般来势汹汹、一泻千里的发表、刊印。事实上,几乎所有和我聊过天的生物学家,都曾抱怨他们连自己专门领域的论文都读不完,就遑论其他邻近学科的资讯了。然而科学观念的跃进,决定性因素往往来自自己狭小领域之外的意见,新的研究方向也常需要生物学家稍微跳出自己的範畴,将问题视为解释生命世界大方向的一小部分后,才能浮现出来。我希望本书能提供一理念架构,使汲汲于研究的生物学家,能由此获得较宽阔的视野,并运用在自己专门的研究议题上。

谈到资讯爆炸,没有任何学科能比分子生物学的情况更明显了,然而本书却并未详尽讨论分子生物学,仅在第8、9 章中列举了一些由分子生物学家所发现的主要通则。这并不是因为我觉得分子生物学不如其他学科重要,原因正好相反,无论我们讨论的是生理学、发生学、遗传学、神经科学或动物遗传学,分子的运转都是所有现象的最终根本,研究者每天不断有更新的发现。然而我个人的感触是:虽然我们已辨识了许多树木,却仍未窥见森林的全貌(见树不见林)。其他人或许并不同意我的想法,但无论如何,要广泛的综观分子生物学,是我力有未殆的工程。

另外一门甚为重要的学门—心智运作的生物学,也有同样的情形;由于目前对此我们仍处在摸索阶段,我并不精通必要的神经科学和心理学的知识,而可以做广博的分析,因此无法谈及。最后一门疏漏的领域则是遗传学,生物体举凡结构、发生、功能、活动各个层面,都深受遗传程式的影响,但由于分子生物学的兴起,遗传学的发展重心也已转移至发生遗传学上,并实际成为分子生物学的子学门,因此本书也无意检视这个领域。然而我衷心希望,本书以整体性的观点来探讨生物学的方法,仍能对这些未直接涵盖的生物学子学门有所助益。

如果生物学家、物质科学家、哲学家、史学家和其他对生命科学有专门兴趣的人士,能从后面的章节挖掘出实用的观点,那幺本书就达到主要目标之一。但是我深刻以为,每位受过教育的人士,都应该对演化、生物多样性、竞争、灭绝种、适应、天择、生殖、发生等基本生物学观念有所认识,因为人口过剩、环境破坏、都市贫民窟的问题,是科技进展或文学历史均无法舒缓的,最终唯有透过了解这些问题的生物学根源才能解决。

最后,要做到古希腊智者所说的「明心见性」,也得先知道我们的生物起源。帮助读者进一步了解人类在生物世界中的地位,以及我们对自然界的责任,是本书的主要目标。

1996 年9 月于麻州剑桥

【书籍资讯】
摘自《这就是生物学》

请赴一场生物学的盛宴
数位编辑整理:杨广俞

Photo Credit:Pixabay

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