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《极简科学史:人类探索世界和自我的2500年》20 自然选择

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首次从自然的角度对物种起源做出解释

物种曾发生过变化,并且现在仍在发生缓慢的变化,通过不断保留和积累对自身有利的一系列细微变异。

——查尔斯·达尔文(Charles Darwin),

《物种起源》(On the Origin of Species,1859年)

《动物哲学》尽管影响广泛,无所不包,但遗留下了一个重大的问题没有解决。

拉马克曾写道:“所有其他的动物都逐次从组织最简单的微生物中衍生出来。”但这是如何发生的?地球上所有的物种都是从一种物种中衍生出来的吗?如果是这样,是什么促使它们彼此分化,相互区别的呢?那么,物种又是什么呢?

这并不是个简单的问题。比起生命的分支,拉马克对生命本身更感兴趣;他用一个定义回避了这个问题。(“物种是一个由彼此相似的个体组成的群体,其中任一个体都是由相似的其他个体产生的。”)在这一点上,他和与他同时代人的观点是一致的。自亚里士多德开始,尚没有一位博物学家能够给物种下一个令人满意的定义——或对不同物种是怎样出现的做出合乎逻辑的解释。1

亚里士多德对动物进行了归类,依据的是几个不同的标准——结构、饮食以及(最重要的)习性。不同的“物种”已经适应了各自不同的生存方式,这是他区分“物种”的方法。因此,他的分类法非常复杂且不同类别之间相互重叠:水生的与非水生的,有足的与无足的,固定不动的与可以自由移动的,有血的与无血的。2

中世纪时期对生物的分类方法延续了亚里士多德的模式,依照结构、外观、习性或三者共同来对植物和动物进行分类。9世纪时,艾布·阿-迪奈瓦里(Abu al-Dinawari)在《植物学手册》(Book of Plants)中写道:

我将植物分成了三组:第一组中根和茎都熬过了冬天;第二组中茎在冬天中死去,但根存活了下来,于是植物重新开始从这存活下来的根茎开始生长;第三组中根和茎都在冬天冻死了,新的植物从分散在土壤中的种子里生长出来。植物也可以通过另一种分类分为三种:一些植物向上生长不需要茎;一些植物向上生长的过程中需要一个攀爬的物体;第三组植物则不会从土里向上生长,而是贴着地表蔓生,完全覆盖地表。3

700年后,英国博物学家托马斯·墨菲特(Thomas Moufet)仍旧沿用了这一不精确的方法对昆虫进行“分类”。“一些昆虫是绿色的,一些是黑色的,一些是蓝色的;”他在《昆虫戏剧》(Theatrum insectorum)中写道,“一些飞虫有一对翅膀,还有一些有许多对翅膀;没有翅膀的昆虫会跳跃,那些既不能飞也不能跳的昆虫就爬行;有些昆虫的腿较长,有些则较短;有些昆虫会鸣叫,有些则是哑巴。”4

但16世纪过去,17世纪到来之后,探险家们的足迹涉及了越来越远的未知土地;殖民者们开垦未知的土地,在未知的森林中猎杀不知名的动物;而那一小部分已经为人所知的动物、植物和昆虫的种类则爆炸式地大量增多。需要一种更好的分类法——以及一个更加可靠的系统以对所有的有机体进行划分。

1735年,卡罗勒斯·林奈的《自然系统》一书对生物分类做出了第一次真正的科学尝试。《自然系统》第一版出版后,这位瑞典医师、植物学家林奈用了30年的时间修订这本书,并在去世前不久出版了该书第12次修订版。他遵循了中世纪的传统,进行了植物、动物和矿物(这一分支至今被我们应用于游戏“二十个问题”中)的分类。但与中世纪做法的区别在于,他的分类法更加精确严谨:基于其形态(外形或形状),每一种生物都被归于一属、一目和一纲。

《自然系统》的精确度是前所未有的,但是,其最基本的假设仍旧与亚里士多德、与其他所有曾试图进行生物分类的博物学家的基本假设一致:物种是不同的。

亚里士多德认为,它们本质上就是不同的。中世纪的思想家们认同这一点。希波的奥古斯丁(Augustine of Hippo)认为,一类物种是“similia atque ad unam originem pertinentia”,即“相似且有同一个起源”,每一个个体独立产生,即与其他个体分离。林奈认为,物种是不变的,他写道:“我们认为一开始就产生了如今这些不同的物种。”甚至是拉马克,他的观点是简单的微生物发展成了更复杂的生物,他认为存在着大量的简单微生物,每一种都是自然产生出来的,随后发展成为更复杂的形态。5

物种并不是从彼此之中发展起来的。恩斯特·迈(Ernst Mayr)认为,物种是固定的、永久不变的,且不同物种间没有联系。林奈精确的分类法无疑进一步强化了这一观点。

林奈去世三年以后,查尔斯·达尔文就在英格兰的什罗普郡(Shropshire)出生了。他的父亲是当地一位有钱的医生,达尔文在家中排行老五。1809年,患有间歇性精神失常的乔治三世统治了英国;让-巴蒂斯特·拉马克刚刚出版了《动物哲学》;詹姆斯·赫顿的均质论正在主教乌舍尔所提出的年轻地球上逐渐风靡;乔治·居维叶则正努力地研究自己的灾变论。

“我生来就是一位博物学家。”达尔文后来说道。他的童年都用在了采集动植物标本、捕鱼、追踪并阅读博物学书籍上。但他的父亲起初将他送到了爱丁堡大学学医,后来又将他送入剑桥大学,希望能将他培养成为一位牧师。但他对这些都不感兴趣。(“我的时间都被浪费了,”他写道,“我……厌恶那些课堂。”)更多的时间他都用在了骑马或观察鸟上,而不是读书和学习希腊文。他回忆道:“在剑桥大学的任何活动带给我的快乐都不能与收集甲虫相比。”6

1831年,达尔文毕业了,他拥有一个体面的学位和对自然界的百科全书式的知识,但仍旧对医学或神学丝毫不感兴趣。几位剑桥大学的教授对他的课外研究印象深刻。其中一位教授,植物学家约翰·亨斯洛(John Henslow),向他的朋友,海军军官罗伯特·菲茨罗伊(Robert Fitzroy),推荐了达尔文,认为达尔文是菲茨罗伊即将开展的考察的得力助手——这是一次为期两年的航海之旅,将对南美海岸进行一次彻底的地质调查。

达尔文毫不犹豫地接受了。菲茨罗伊的舰队小猎犬号(HMS Beagle)原计划于圣诞节出发,但因船员都喝醉了而不得不延迟。达尔文在1831年12月26日的日记中写道:“今天是个好天气,非常适合航海——此前因为几乎所有的船员都喝醉了,我们失去了一次出发的机会。”12月27日,小猎犬号终于从普利茅斯海湾(Plymouth Sound)启程了。7

原计划两年的航海延长到了五年,小猎犬号从南美洲海岸航行至加拉帕戈斯群岛(Galápagos Islands),随后又到了塔希提岛(Tahiti)和澳大利亚,环绕世界后才回程。基于自己的观察,达尔文做了大量的笔记。笔记中多次记述了他对物种问题的艰难求索。

首先,“物种”这一概念的定义尚不明确。“尚没有一个定义能让所有博物学家感到满意。”25年后,达尔文写道,“尽管每当提到物种时,每一位博物学家都模模糊糊地明白他在说什么。”物种的稳定性和持久性(不论何物种)似乎需要神灵的多次创造之举。那么,为什么欧洲地面上的甲虫、阿尔卑斯山洞穴中的甲虫和美国洞穴中的鱼类都没有视力呢?这些物种是被单独创造出来吗?创造出来时就没有视力吗?芜菁、芜菁甘蓝以及各种葫芦科植物都有粗大的茎,这应该被归因于“三种彼此独立却又紧密相连的创造”吗?又或者,它们并不是彼此独立的物种,只是同一物种的不同类别而已?如果是这样的话,那么现存所有的对物种的定义都是极其不完善的了。8

而在达尔文看到种类如此庞杂的物种之后,他的这些问题更是令他疑惑不解。加拉帕戈斯的每个岛屿上都生存着该岛屿特有的一种嘲鸫;各种嘲鸫之间不会杂交繁殖,并且差异甚大,因此也许每一种都可被视为一个物种;但是,它们在本质上还是相似的。那么该怎么对它们进行分类呢?该如何解释它们的区别,以及(更重要的)它们的相似呢?

“当我刚刚登上小猎犬号时,”查尔斯·达尔文后来写道,“我相信物种是永恒不变的;但是,我记得脑海中不时闪现出对这一观点的模模糊糊的怀疑。1836年秋天,一回到家,我就立即开始准备出版自己的日志。[他的日志于1839年出版,题为‘纪录与评论’(Journal and Remarks),我们通常称为《小猎犬号航行之旅》(The Voyage of the Beagle)。]我看到的众多事实都表明了物种普遍存在的遗传现象,因此自1837年7月,我开始在笔记本上记录任何与此相关的事实;但两三年后,我才相信物种是会发生突变的。”9

这本笔记本只是一个开头,后来他还记了很多本,每一本中都充满了问题。在1837年7月到1838年2月的笔记上,达尔文这样写道:

整个国土中的物种都是固定不变的吗?

每一种动物都有变化的趋势——这很难证明……

找不到答案,既是因为时间不够,也是由于至今也没有巨大的变化发生。

变化的原因是未知的……

每个物种都会变化。那物种的变化是前进的吗?

变化并不是由动物的意志产生的,而是由适应法则决定的。

物种的死亡并不比其个体的死亡更奇怪。

人类很难不偏向自己。10

苦苦思索物种问题的同时,达尔文也在阅读其他自然哲学家的作品:他借用一些原理,批判另一些。达尔文乘着小猎犬号出发时,查尔斯·赖尔的《地质学原理》刚刚出版。“我带着这本书的第一卷……并仔细地研读,”达尔文写道,“这本书在许多方面都为我提供了很大的帮助。”他认为赖尔所说的漫长且缓慢的变化哲学非常具有说服力,并纳为己用。(“Natura non facit saltum.”他如是写道——“自然不会突然改变。”)但他反对赖尔所提出的变化没有特定向前发展的说法。达尔文阅读了拉马克的《动物哲学》,他赞扬拉马克的观点,即适应使物种向更复杂、更完美的形态发展——但他也在笔记边角处写下了对“用进废退原则”的激烈批判。“这很荒谬,”他潦草地写道,“他居然假设习性的缺失导致了动物器官的消失,且后者又会同样作用于前者。”11

1838年秋天,他开始阅读托马斯·马尔萨斯(Thomas Malthus)《人口学原理》(Essay on the Principle of Population)的最新版本。马尔萨斯是东印度公司的管理人才培训学院的历史和政治经济学教授。1798年,他首次出版了《人口学原理》,并一直在完善该书。马尔萨斯指出,人类的未来是由两个因素决定的:

第一,食物是人类生存必不可少的。

第二,两性之间的感情也是必需的,未来将基本上维持现状。

换句话说,人类固有一种繁殖的欲望,这就意味着人口将不断增加。但是,因为食物供给的增加速度比不上人口增加的速度,一大批人出生后会饿死:“维生的艰难”导致了“人口数量受到强烈的、持续的抑制”。12

在马尔萨斯看来,这意味着永远不会有一个能让其中所有成员都过得“舒适、幸福且相对安逸”的理想社会,总有一部人会遭受贫穷和饥饿。但是,达尔文立即又被另一种观点吸引住了。“这观点一下子就吸引住了我,”他后来写道,“在这种情况下,有利的变异将会被保留,而不利的则会被消灭。其结果就是新物种的形成。”13

达尔文相信,自己已经找到了解答物种问题的钥匙。反复思考一段时间后,1842年7月,他开始将这一观点付诸笔头。到1844年,他完成了第一稿,也就是后来的《物种起源》(On the Origin of Species);几年后,他又加入了一些新的观点,即这些变化是随着生物对“自然系统”——生物的周边环境——的适应而产生的。

但他尚未准备好将《物种起源》出版,他仍在不断地修改,1858年,他收到了英国探险家阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士的来信。华莱士比达尔文小14岁,他非常欣赏达尔文的《纪录与评论》。他效仿达尔文,到国外进行实地考察——他先去了亚马孙热带雨林,又去了东印度群岛。他整理了自己对成千上万种物种的观察,并得出了一个与众不同的结论:物种在发生变化,它们变得不同,它们不断进化,囿于环境带来的压力。

在印度尼西亚,华莱士曾因反复高烧被迫每天卧床数小时。“除了思考,我什么都做不了。”他后来写道,有一天

我忽然记起了马尔萨斯的《人口学原理》,我12年前读过这本书。我想起了他清晰阐述的“积极地抑制增长”——疾病、意外、战争和饥荒——这些使得野蛮种族的平均人口数量低于文明种族。我忽然想到,这些因素或类似的事情也在动物界正不断地发生……由此引发了我对巨大的、连续发生的灾难的模糊思考;我忽然想到了一个问题,为什么一些死了,而另一些活了下来呢?答案很明确,就是适者生存。疾病侵袭后,最健康地活了下来;敌人攻击后,最强壮、最快速或最机智的活了下来;饥荒发生后,最善于猎食或消化能力最强大的活了下来;等等。我忽然想到,这自动运作的过程必然会提高物种的质量,因为每一代中的弱势群体都会不可避免地被毁灭,强者会留下来——这就是,适者生存。14

华莱士赶忙将这一见解匆匆写成一篇文章,题为“论变种无限离开原始型的倾向”(“On the Tendency of Varieties to Depart Indefinitely from the Original Type”),他将这篇文章随信寄给了达尔文,请他将文章转交给查尔斯·赖尔或其他可能对此感兴趣的自然哲学家。

达尔文读后瞠目结舌。“这篇文章,”他喊道,“所提到的理论和我的一模一样。”应华莱士的请求,他将文章交给了赖尔。(“我从未见过此等惊人的巧合,”他在附信中写道,“……我所有的原创构思,不论有多重要,都毁于一旦。”)一同交给赖尔的,还有他正在撰写的论文的简短摘要。15

赖尔及其同事、皇家植物园园长约瑟夫·胡克(Joseph Hooker)以及达尔文的一位朋友将两人的研究成果递交给了伦敦林奈学会(the Linnean Society of London)——一个已经存在了一个世纪之久的探讨自然历史的组织;1858年8月,华莱士和达尔文的理论被同时发表在了林奈学会印刷出版的会议公报上。

这是对自然选择进化论的首次阐述。这是博物学的分水岭,但明显没有人注意到。林奈学会的主席曾在1858年度报告中说过这样一句有名的话:“今年……真的没有什么特别,因为没有出现任何可以一举带来科学界革命的惊人的发现。”16

第二年,与华莱士一同发现了自然选择原理的达尔文在此巧合的激励下,终于出版了自己的整篇论文。第一版——《论借助自然选择(即在生存斗争中保存优良族)的方法的物种起源》(On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life)阐述了他的一系列论点,所有论点都支撑达尔文的主要结论:生命,乃至整个地球,都在不断地变化,并且仅仅是自然原因导致了变化。他找到了令自己满意的物种问题的答案:物种并非永恒的、固定的或彼此孤立的。当旧物种开始变异的时候,新物种就出现了;这些变异经证明曾帮助物种在生存斗争中处于有利地位。

《物种起源》很快卖光了。这本书引起了广泛的讨论,其中有批评,有赞扬,也有不屑。“出现了不计其数的书评,”达尔文后来说道,“我曾经把所有的书评收集起来……但过了一阵子,我就绝望地放弃了。”1864年,著名的生物学家兼哲学家赫伯特·斯宾塞(Herbert Spencer)用“适者生存”这一成语来概括达尔文的理论,而这一成语很快就与达尔文的研究紧密相连、密不可分了。

随后20年里,达尔文5次修订了《物种起源》。即便是在最后一次修订本中,他也没有在逻辑上对该理论进行总结;但他私下里已经做出了结论,认为他的自然选择原理同样适用于人类。“当我……坚信物种是可变的,”后来他在《自传》(Autobiography)中写道,“我就没法不相信人类一定也遵循了相同的法则。”17 1871年,他出版了《人类起源》(The Descent of Man),这部书将他的进化原理延伸到了人类。

《人类起源》将《物种起源》中所暗示的意义阐述得清清楚楚。

人类一直以来都认为自己是最独特的,而查尔斯·达尔文的生物学观点与这种观点发生了碰撞。“达尔文先生提出的关于物种起源的问题,”一位评论家写道,“这个问题的出现标志着神学思维与科学思维的碰撞……这本书使我们直面难题,而此前这些难题只是模糊地出现在我们的视野中。”18

现在,这些难题就在眼前——一直会在。

查尔斯·达尔文

《物种起源》

(1859年)

《物种起源》一书有许多版本可供选择。根据读书笔记,1859年的原本是最清晰、最简明、最容易为广大读者接受的版本。1859年的文本中,有许多版本也添加了达尔文在第三版(1861)中附加的文章《关于物种起源观点的进步的历史概述》(“Historical Sketch of the Progress of Opinion on the Origin of Species”),其中他对从赖尔、拉马克等人那里获取的知识上的帮助表示感谢;这篇文章不长,值得花时间读一读。

除了下面推荐的版本,还有许多可供选择;下列版本既含有1859年的文本,也有《历史概述》部分。

Charles Darwin, The Origin of Species, Wordsworth Editions ( paperback and e-book, 1998, ISBN 978-1853267802).

查尔斯·达尔文,《物种起源》,华兹华斯出版社(平装,电子书,1998年,ISBN 978-1853267802)。