书城童书世界科学博览1
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第15章 18世纪的生命科学(5)

拉马克认为生命是从胶状或黏液物质,在热或电的过程帮助下自然发生的。他不同意那些人的想法——是大洪水和其他灾难塑造了动植物界的历史。他认为,生命在漫长的时间里经历了环境的逐渐变化。事实上,拉马克比他的同代人更深刻地意识到地质学时间的漫长。他认为,环境的长期变化对物种并没有产生直接变化,但是,环境变化会影响神经系统,从而给生物的整体结构带来变化:在动物身上会激发一种欲望或者需要,使得肌肉和器官受到刺激,发生某种变化,以回应周围环境的改变。拉马克认为,动物生命的需要实际上塑造了它的器官和特性,雌雄个体皆不例外,然后传给它们的后代。例如,长颈鹿(他相信长颈鹿起初和羚羊一样)为了够得着高高在上的树叶,于是使劲伸长它们的腿、脖子和舌头。每一代都伸长一点点,经过许多代,它们的腿、脖子和舌头越来越长,直至成为现在这个模样。其他动物的性状也曾经过历代长期的演变。例如,田鼠和鼹鼠,不能看东西,因为它们生活在地下,由于长期不用眼睛,视觉退化。鸭子的脚趾有蹼,是因为要用它来划水。拉马克并没有说物种获得新性状,仅仅是由于它们的需要或欲望,就像许多批评者所误解的那样。他的理论还带有更多的机械论特点。他推测,有机体内的欲望或需要会转化成某种流体,流进需要变化的器官里,例如,当长颈鹿伸长脖子想接近树叶时。

然而,“获得性遗传”并没有得到严格的检验。长颈鹿也许成功地伸长了它们的脖子,听来有那么点道理,但是诸如条纹、斑点或麻点,又是怎样产生的呢?大多数动物不可能依靠尝试或由于需要而改变颜色。事实也不支持获得性遗传观念,即使个体能够成功地改变其解剖结构。

尽管在这一问题上,拉马克因误入歧途而不断招来人们的指责,但无可否认,正是他把进化引入生物学思想的前沿,他是第一位这样做的生物学家。伊拉兹马斯·达尔文(查尔斯·达尔文的祖父)在50年前曾经提出过类似思想,但是他的工作更多是一种猜测,并不具有缜密的思维(这一点常常使他的孙子感到窘迫)。居维叶直截了当地反对拉马克,他宁可采用灾变论的思想。在这一点上,拉马克和居维叶有过激烈争论,居维叶不饶人,永远也没有原谅这一争吵。

拉马克晚年双目失明,在极其困难的时刻,居维叶讽刺性地指责他:“也许是你自己不会恰当使用眼睛来看自然界,才使它们丧失视力。”但是,拉马克在女儿的搀扶下,继续参加各种科学集会,力图为自己的观点辩护。他写道:“发现和证明一个有用的真理是不够的,还需要能够使它得到公认。”1829年,他在一贫如洗中去世,而他那有用的真理仍然未得到公认。总的说来,拉马克在同代人和后人中激起的热情,很遗憾,更多是由于嘲弄,而不是科学兴趣。

居维叶试图关闭这扇门

拉马克之所以不受欢迎和受到嘲弄,大部分是由于他的竞争对手居维叶所致。居维叶是当时的一位科学巨人,他那无与伦比的观察和演绎能力使他赢得盛誉,在他生前,法国政治交替更迭,他在政治上的精明使他立于不败之地。由于他的声望,他的思想在当时完全盖过了拉马克,就像赫顿在地质学中的情况一样。

比较解剖学和古生物学家居维叶居维叶有着扎实的比较解剖学知识,正是基于这一背景,他反对拉马克的进化思想,因为在他看来,一个动物的解剖结构和生理功能是如此完善地相互结合,以致在逐代相传的过程中,任何一种变化都会引起已有平衡的失调。居维叶主张,动物身体的任何部分,本质上都相互关联——形式伴随功能。一个器官的形状和用途暗示一组相关的器官及其功能。他甚至在梦中也可以重建一个动物的整体生活方式或者至少有一个著名的故事支持这一说法。

好像是在一个深夜里(也许在当地咖啡馆里酒喝多了),有一名学生决定对居维叶开一个玩笑,于是打扮得像个魔鬼一样,来到他的床前。“居维叶、居维叶,我来吃你了。”这个“魔鬼”大声吼道。这时居维叶仍然半睡着,平静地回答道:“带角和有蹄的生物都是食草的。你吃不了我。”居维叶转身又睡着了。

居维叶1769年出生于瑞士小镇蒙特贝利亚一个较为贫困的法国胡格诺派教徒家庭,这个家族逃到这里是为了躲避路易十四对新教徒的迫害(不过,居维叶的新教徒身份在18世纪的法国并没有给他带来麻烦,而法国的革命当局于1793年吞并了这块他出生的地区,使居维叶正式成了法国公民),居维叶的父亲是一位法国退伍军人。

居维叶是一个神童。受到母亲的鼓励,4岁学习阅读,14岁进入斯图加特学院。在那里,他那训练有素的研究方法加上惊人的记忆力,使他名声大震。据说,在他的晚年,从他那19000本藏书的任何一本书中选取任何一段,他都可以倒背如流。儿童时代的居维叶特别喜爱布丰写的书,他是从叔叔的书架上找到它们的,他叔叔和许多欧洲人一样,喜欢收藏这些书,一卷接着一卷,只要书一问世就加以收藏。

居维叶的解剖学知识和关于动物(现存的和灭绝的)骨骼结构的知识在他那个时代是举世无双的。居维叶19岁毕业后,在诺曼底担任一位伯爵的13岁儿子的家庭教师。此时的居维叶不仅对科学发生了浓厚的兴趣,而且还通过与社会不同阶层的接触获得了许多有益的社会技能,这些人中有伯爵、退任将军和伏尔泰的一位朋友。他还遇见一位动物学家提雷尔(Etienne Geoffroy St.-Hilaire,1772—1844),提雷尔后来在1795年帮助他取得了巴黎自然历史博物馆脊椎动物学教授的职务。他为在革命战争中成功当上将军的拿破仑(Napoleon Bonaparte,1769—1821)喝彩,1798年拿破仑邀请他一起去埃及,然而,居维叶拒绝了。拿破仑欣赏居维叶,当他掌权(先是执政官,后是皇帝)后,为居维叶在政府里安排了职位。1803年,居维叶成为法国物理科学与自然科学院永久秘书,1808年,拿破仑让他主管法国教育研究。当波旁皇族1815年返回时,居维叶也许会被废逐,但他们还是起用了居维叶,让他当以前的帝国大学现在是巴黎大学的校长。居维叶在路易十八(Louis XVⅢ,1755—1824)的内阁也担任职务,尽管1824年路易的一位更反动的兄弟查尔斯十世(Charles X,1757—1836)继承了皇位,居维叶有过一段短暂的失意。但是1831年,随着查尔斯十世的再次放逐,新国王路易斯-菲利普(Louis-Philippe,1773—1850)授予他男爵,任命他担任内务部长,然而居维叶没有活到上任,他在1832年5月的霍乱流行中去世了。

尽管居维叶强烈反对任何有关进化论的暗示,但他还是对19世纪进化论的形成贡献了好几个观念。他第一个想到把他的比较解剖学原理运用于化石。他认识到,埋葬在岩层中的化石,代表了地球历史的某一时段,沉淀下来有待考察。他催促他的同行们提出问题,进行调查,进行实证研究。

他以训斥的口气说:“博物学家在构筑其体系时,对研究事实的特性似乎少有想法。”

采集者已经积累了大量化石,随便堆放在一起,不用心归类。居维叶责备他们把化石收藏仅仅看成是“古董,而不是历史文物”,从而不去寻找是什么规律决定了它们被发现的位置,以及这一位置与它们所处岩层的关系。他按序提出了一系列他认为应该知道的问题,诸如“特定的动植物是否仅出现于特定的岩层,在其他岩层就不可能存在?什么物种先出现,什么物种后出现?这两类物种是不是总是这样依次出现?”等等。

也许我们会对居维叶严谨的治学态度留下深刻印象,以致于忽略这一事实,居维叶认为他可以通过这一线索确定地球的历史,因为今天我们早已认为这是理所当然的想法。但是,为了根据化石建立地质学记录,这就意味着特定的古生物物种应该只能够在特定年代的岩层中找到。如果真是这样,化石就应该代表灭绝物种,而这正是居维叶时代的一个热门争议话题。许多他的同代人(包括杰弗逊在内)认为,灭绝不可能发生。他们坚持说,那些眼下看来还是未知的化石,一定代表了某种在地球某处依然生存着的物种,只是未被发现而已。

居维叶发展了一种根据动物少数部件重建整个动物的能力。1796年,他考察类似大象的古代化石,发现它不属于与之相近的两个现存物种。他证明,南美动物化石大懒兽,是一种巨型地面懒猴,现在已经灭绝,但与其相近的小型懒猴今天依然存在。1812年,他给一种能飞的大型爬虫取名为翼手龙,因为它的膜翼沿着巨型手指延伸。他对这些发现的解释是,生命的历史必定反映创生(和灭绝)的顺序,每一种都比上一种更现代。

居维叶还细分了林奈的分类系统,把动物界分成四个基本“类型”,强调林奈系统本质上具有平行特点。平行等级对长期来盛行的存在巨链有严重后果,更不用说拉马克的分级方法,这两种方法居维叶都反对。四种类型分别代表具有相似内在结构的动物类群,每一类基本结构中还伴有无穷多变的外部构造,以适应环境的不同要求。正是内部结构的类似性,而不是外部特性的有序排列,形成他的分类基础,而物种之间的亲缘关系正是基于这些相似性。居维叶还是最早把化石也包括进分类系统的学者。

居维叶的化石研究和他的分类系统,在某种程度上,为达尔文的思想奠定了基础,达尔文主张在自然界的演变中,单一的原始形式可以同时以不同的方式发生变化,从而导致多样性的分化,其中最能适应特殊环境的种类自然就能保存下来,或者被选择。

但尽管如此,居维叶还是反对进化思想。他知道,化石一定是很古老的,它们之所以被埋葬在岩层中,就因为经历了很长的时间。他也知道,化石埋得越深,岩石越古老,化石与后来种类的解剖结构差异就越大。他建立的分类系统暗示了从原始模型而来的分化,其实由此很容易跨向进化论,可是他为什么不呢?

有些批评者说,居维叶有一个主要盲点:他相信《创世纪》中有关地球历史的说法。但是居维叶却坚持说,他的反对本质上基于科学理由,基于他对动物内部结构的了解,因为这些内部结构相互吻合得如此之好,以致他可以肯定,物种是固定的并且具有明确的界限,进化是不可能的。他还从灾变论找到理由,相信由此可以解释古化石和显然已经灭绝物种的存在。激进的启蒙时期唯物主义者,诸如美特利和伊拉兹马斯·达尔文,都猜测过生命的起源和可变性。但是新近发现的比较解剖学的事实,使这些观念显得过于天真。生命现象的复杂性似乎排除了自然过程创造这些形式的可能性。

在居维叶去世时,19世纪地质学家莱伊尔已经对他的地位发起了几次攻击。莱伊尔强化了均变论——这是赫顿提出的思想,认为现在发生在地球上的过程为理解过去的一切提供了基础,这是一个“静态”地球——由此可解释所有的地质现象,而无须诉求于灾变论。这正是生物学思想史中即将发生一场革命的初始暗示。