1998年11月11日

自然选择:还能经受几次挑战?

本报记者 马建波



查理士·罗伯特·达尔文(1809~1882)

  自1859年那部震撼世界的《物种起源》问世以来,围绕达尔文和
他的进化论的是几乎一样多的赞美和诋毁。形形色色的理论家们总能
从达尔文的那些鸿篇巨制中找到自己想要的东西,不管为它们准备的
是一束鲜花还是几块烂泥。我们常常能够看到这样的奇特场面:在某
一学者(派)声称达尔文的进化论不值一文之时,另一学者(派)却
正在为进化论胜利开辟一个新的领域而欢呼。

  

自达尔文以来

  达尔文学说包含着什么样的内容?由于达尔文著作的驳杂,也由
于“××达尔文主义”被过多地滥用,这一问题的答案异常混乱。北
京大学生命科学院的张昀先生(《生物进化》一书作者,北京大学出
版社1998年版)认为,它应该包括三个方面:一、一切生物都能发生
变异,至少有一部分变异能够遗传给后代;二、任何生物产生的生殖
细胞或后代的数目要远远多于可能存活的个体数,而一般来说,那些
具有最适应环境条件的有利变异的个体有较大的生存机会,这就是自
然选择原理;三、由于一二的作用,一个原始共同的祖先类型能够造
成许许多多性状极端歧异的品种,这也就是性状分歧原理。

  张昀先生强调,进化的观点在达尔文时代神学与科学之间的争论
结束之后就已经被大多数人所接受。一百多年来,人们争论的焦点更
多是关于他的自然选择学说。

  中国科学院研究生院的田(氵名)先生认为,这其中的一个原因在
于达尔文用含糊和极易引起歧义的字句表达了他深邃的思想。从社会
学家那里借用的诸如“适者生存”、“生存斗争”这样一些词语为他
招来了许多原本不应有的批评和歪曲。另一个原因则是自然选择学说
彻底地把神学逐出了科学的殿堂,并且消解了西方哲学传统中固有的
进步性、目的性观点。进化并不必然导致更高等事物的出现,这对西
方人心态是一种极大的挑战。第三个原因则表明了自然选择学说的科
学性。因为一个理论的权威和生命力并非源于它作为教条的一成不变
和尽善尽美,而是它能不断地吸纳新的事实和证据,并作出适当的修
正以使自己更具说服力。

  排除掉来自于社会道德方面的说教,来自生物学本身的发展也一
次次冲击着自然选择理论。自然选择具有创造性吗?自然选择是进化
的主导因素吗?它是否在每一个生物层次(分子、个体、种……)上
都起作用?自然选择必然支持渐变的进化模式吗?进化过程中,生物
本身的内驱力在多大程度上起作用?自然选择能给我们带来什么?所
有这些问题随着古生物学、分子生物学、遗传学的发展在达尔文理论
范式确立之时就成为它必须逾越的难题。这些问题带来的争论至今仍
在热烈地进行着,而且我们可以相信,在可以预见的未来,它们不会
停止。

  

  

分子进化的中性理论

  田(氵名)先生认为,达尔文的思想被作为一种科学范式被学界确
认是在本世纪初,其间对达尔文学说有两次大的修正。其一是魏斯曼
等人清除了达尔文学说中的拉马克主义成分,形成所谓“新达尔文主
义”;其二便是建立在现代遗传学基础上的“综合进化论”的形成,
“综合进化论”强调了进化的渐变性并把自然选择确立为进行的主导
因素。两次修正,特别是第二次修正的结果是人们普遍接受了自然选
择原理,并认为它是生物进化中的决定性力量。

  然而,好景不长。60年代初日本学者木村提出了分子进化的中性
理论,使得人们建立不久的信心发生了动摇。用田(氵名)先生的话来
说,“这是一次真正对自然选择学说构成威胁的挑战。”

  分子进化中性论的中心论点是:在生物分子层次上的进化改变不
是由自然选择作用于有利突变而引起的,而是由选择中性或非常接近
中性的突变的随机固定造成的。换句话说,在分子层次上,由于分子
本身的变异对外部环境而言是“无利也无害的”(这是非常简单但形
象的比喻,略欠准确——笔者注),因此自然选择在分子进化的过程
中显然无法起到指导性的作用。

  中性选择理论迅速成为反达尔文理论者的有力武器。因为虽然自
然选择认为变异是随机的,但要求相对环境而言,变异能够区分为适
应的和不适应的,因此能通过一代又一代地繁衍保留其中有利的部分。
而中性选择否定这一点,认为不仅变异的产生是随机的,哪一种变异
被保留下来也是纯偶然的,分子进化中起作用的只是机遇。这样一来,
自然选择学说自然土崩瓦解。

  张昀先生显然持有不同的看法。他认为,一方面在遗传学基础上
建立的自然选择理论与研究分子进化中产生的中性论分属不同的层次,
有不同的适用范围,不加区别地强调二者的对立有生拉硬拽之嫌。自
然选择作用于生物的表型(形态、生理、行为的特征),因此那些无
显著表型变化或有表型变化但不影响适应度的分子进化,可能不受自
然选择的作用。中性论能很好地解释分子层次的进化问题,但对解释
表型的适应性进化方面却无能为力。另一方面,最近的研究表明,选
择机制在分子进化中同样起作用。张先生表示,中性论揭示了分子进
化的规律,强调了随机因素在进化中的作用,是对进化论的纠正和补
充,“但即便是木村本人也并不认为中性论能够取代自然选择学说。”

  

断续平衡理论和新灾变论

  达尔文在分析化石时已经注意到古生物的某些物种间很不连续,
但他仍然把物种间连续、平滑的渐进进化模式作为他的自然选择学说
的一部分,而把古生物物种间的跳跃现象归因于地质记录的不完备。
对此,田(氵名)先生独到的看法是达尔文在妥协。“他的观点惊世骇
俗,为了得到最大多数人的理解和支持,特别是当时科学共同体的理
解和支持,达尔文把自然选择和当时在地质学上占统一地位的渐变论
联系在一起。事实上,他也认识到自然选择与渐变论并不必然相关。”

  这一点由于古生物学的进展而遭到了猛烈的批评。70年代初埃德
里奇和古尔德提出了“断续平衡”理论,他们认为,化石记录中缺乏
大量的中间类型不是地质记录的不完备,原因只有一个,那就是根本
没有中间类型。换句话说,新种的产生不是渐变的而是突然的、跳跃
的。按照这一理论,新种在以跳跃的方式快速形成之后就处于保守的
或进化的停滞状态,直到下一次新种形成事件发生之前,表型不会有
明显的变化。

  断续平衡的进化模式同样强调随机的成份,而且自然选择的创造
性作用在这一理论中也降至零。因为在所谓的停滞期内,生物表型没
有明显的变化,这说明进化几乎没有发生。这意味着什么?

  “支持渐变理论和断续平衡理论的证据都不少,问题不在于哪一
种理论正确,哪一种理论错误,而在于哪一种模式在自然界中更加普
遍和更加常见。”张昀先生说,“况且化石记录是否完备也是有争议
的问题,迄今为止,古生物学、生物地理学以及其他领域的资料都未
显示只有利于其中一种进化模式的‘一边倒’现象”。“认为断续平
衡理论推翻了达尔文学说或是代替了自然选择原理都是不妥的。”

  断续平衡理论的难点是新物种“跳跃”形成的原因和机制。新灾
变论的论点为此提供了思路。

  对于新灾变论者,中国学者印象最深的应该是华裔地质学家许靖
华先生了。在《祸从天降——恐龙灭绝之谜》里,许先生把一名地质
学家的专长发挥得淋漓尽致。他利用地质学上的一些有力证据证明,
古生物史上的历次灭绝和生命爆发现象似乎都对应着无法逃避的天降
奇灾:慧星撞击、陨石雨……据此他认为生物进化史中的达尔文模式
(即渐变模式)纯属胡言乱语,自然选择更不是进化的主导因素。灾
祸和幸运者生存构成了全部生命史。

  “灾变论能为生物进化史上的物种大绝灭现象提供一种解释,”
田(氵名)先生认为,“但是它远不是一个完善的理论体系。”灾难之
后的物种起源及爆发式的进化机理对它而言是一个棘手的问题,况且
“并非像某些人宣称的那样,所有的地质记录都不支持自然选择原理。”

  值得一提的是,许靖华先生显然曲解了达尔文“自然选择”与
“生存斗争”的含义。他认为按照达尔文的理论,灭绝是生存斗争的
必然结果,因而只要否认了物种灭绝不是因为生存斗争,也就推翻了
全部达尔文学说。但是这显然不可能。在适应、生存斗争这一类的概
念上,许先生显然尚未超越达尔文的那个时代。

  

  

达尔文医学

  有趣的是,今年有两本不同立场的关于达尔文学说的著作几乎同
时在国内翻译出版。这也是促成这篇报道的原因之一。其中一本便是
来自密执安大学的精神病专家R·M·尼斯以及来自纽约州立大学的进
化论专家G·C·威廉斯合著的《我们为什么生病》。

  两位作者希望能够通过自然选择机制来阐明人类疾病的起源和演
化史。“自然选择过程既然能够塑造出眼球、心脏、大脑这样精致灵
巧的器官,又为什么没有安排好预防近视、心肌梗塞和老年痴呆这类
疾病的措施?”原因正在于人体的适应性进化是一个漫长的过程,一
些结构的改变虽然令我们付出了代价,但它带来了更大的总体利益,
因而得到了保留。他们的结论是“疾病的发生,不是随意发生的,也
不是恶的报应,它最终源于过去的自然选择。”

  湖南医科学遗传学国家重点实验室的禹宽平先生认为,对疾病的
进化论研究显然是一个重要而且有价值的研究方向,“虽然它刚刚开
始。”它不仅在医卫保健上是有益的,对于达尔文的进化论本身也是
一个支持。“达尔文医学并未改变医学将个体当作医学主体的传统,
但个体的人处于进化着的种群中,疾病在很大程度上应被当作生态化
过程中的一个结果。”近现代医学以找到疾病的直接原因为主导,而
达尔文医学则试图追踪直接原因背后的历史根源。近现代医学关心
“机体现在怎样运转,为什么有人得病而另外一些人不得病。”而达
尔文医学则要“阐明就整体而言,为什么人类对某些疾病为感,对另
一些又不易感。”禹先生说:“这实际上是对近现代医学体系的一次
整体反思,对未来医学的发展有启发意义。”禹先生还认为“现代生
物学家之所以不再以达尔文方式思考问题,是因为达尔文方式带有明
显的思辨痕迹,与现代科学的实证范式格格不入。”但达尔文医学却
有助于改变这种状况,“作者所举的例证是有吸引力也是极具说服力,
现代医学的最新进展应该说支持了达尔文医学。关于糖尿病的发生率
在现代社会为何如此之高的研究便是一个精彩的例子。”

  “达尔文医学的研究表明在当代,达尔文的自然选择思想仍然具
有极强的生命力,”禹先生说,“关于它尽管有许多争论,但是到目
前为止没有足够的证据表明它应该被抛弃。”

  

达尔文的黑匣子

  持与《我们为什么生病》相反立场的书是《达尔文的黑匣子》,
作者迈克尔·J·贝希,美国LEHIGH大学的生物化学家。

  在达尔文所处的时代,对细胞的研究刚刚开始。在模糊的光学显
微镜之下,细胞及其中的一切对人们来说都还是一个猜不透的谜。而
在分辨率和放大率都不可同日而语的电子显微镜下,当初的黑匣子在
今天已经毫无秘密可言,那么达尔文的理论还有用吗?答案是“没有”,
贝希先生坦言“(我的)这本书的目的就是要证明这一点。”

  毫无疑问,贝希先生是他所在领域货真价实的专家,也是一位优
秀的解说能手。通过一系列通俗易懂的比喻和他深入浅出的解说,我
们可以轻易地明白眼睛为何能够视物、炮弹甲虫如何向它的敌人喷出
毒液、血液怎么会在伤口处凝结而不会在血管中凝结……在展示了生
物微观世界那令人惊叹的精巧和复杂,以及它们的功能和结构之间的
完美对应之后,贝希提出了他的观点:生物体(不管它多大还是多小)
是如此的精巧和复杂,在与环境的对应方面又是如此的丝丝入扣,因
此不可能是通过渐变的积累进化而来。一切生命系统都有“不可降低
的复杂性”,缺少其中的任一环节都不可能在现实中存在,所以它们
必然是一开始就是那个样子!

  不可否认,贝希先生提出了一个相当锐利的问题:自然选择有创
造性吗?这个问题在我们用自然选择去解释断续平衡理论的跳跃阶段
时同样能够碰到,所不同的是二者对应的层次不同。如果说,我们认
为在生命起源、物种形成的过程中自然选择不是唯一起创造性作用的
因素,来自生命内部的驱动力起到了作用,那么它占居主导地位还是
次要地位?它的机制又如何呢?这些问题尚无准确的答案。

  不幸的是,这些原本应在科学的范围内得到解释和极具启发意义
的问题,被贝希先生用了一个“智能设计”的模棱两可的概念,以及
一句“对(智能)设计的推论应十分坚定地进行下去,不必了解设计
者什么情况”的武断搪塞,完完全全地又送还给了达尔文辛苦驱走的
上帝。

  

  

结语

  今天的达尔文学说显然已经远远超出了当年在“贝格尔”号船上
苦苦思冥的年轻人所能想象的内容,但这不会是它的最终形态。对于
自然选择,并非每一个来自科学的挑战,它的应对都是令人满意的。
但是它仍然是进化生物学中的一个最重要的理论:因为它是唯一一个
不依赖于超自然力量,又能给我们许多众所周知的事实一个很好的解
释的理论。“用自然的力量来解释自然界的一切现象”,达尔文当年
的这一信念对人类的意义而言也许超过他的学说本身。自然选择:还
能经受几次挑战?


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