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演化論的萌芽和發展,與達爾文也難以回答的《生命如何創新》?

從默片到現代電影、從達爾文到回答「生命如何創新」

一八七八年,史上首位電影明星莎麗.賈德娜(Sallie Gardner)優雅地躍上銀幕,當時她年僅六歲。其實賈德娜是英國攝影師埃德沃德.邁布里奇(Eadweard Muybridge)飼養的一匹純種良駒,他運用自己發明的早期動態攝影裝置,以二十四個連續快速的鏡頭記錄馬的奔馳軌跡,目的是為了解開一個令人寢食難安的迫切難題:

馬兒奔馳時,四條腿是否同時離開地面?(看下面的影像就知道,答案是肯定的。)

source:Wikimedia

他的電影粗糙、生澀、無聲且短促,與二十一世紀初廣受好評的高解析度、數位環繞立體音效的電影藝術有天壤之別。然而,從邁布里奇研究電影一直到現代電影,也僅僅橫跨了一個世紀而已,與達爾文的《物種起源》(The Origin of Species)問世至今的時間也相差無幾,一八五九年出版的《物種起源》只不過比電影明星賈德娜登場時間提早十九年罷了。

就在這段期間,生物學經歷了比電影更戲劇性的革命。這場革命揭開了一個就連達爾文也難以理解的世界,宛如穴居時代的人類接觸到外太空。這場革命同時有助於解開一個達爾文和之後世世代代的科學家不曾觸及的重要問題:

自然界如何帶來更新、更好、更出眾的一切?生命又是如何創造出來的?

Charles Darwin resting against pillar covered with vines. 圖/wiki

演化理論從哪裡萌芽誕生

你也許會感到困惑,達爾文最偉大的成就不正是理解生命的演化,並解釋演化如何進行嗎?這難道不是他所留下的遺產?答案是肯定也是否定的。

達爾文的理論確實是在他的年代甚或史上最重要的智慧結晶,然而最大的演化之謎卻難倒了理論本身,達爾文甚至完全無法解開此謎題。想知道箇中原因,我們首先必須了解達爾文已知的是什麼?未知的又是什麼?他的理論裡什麼是創新的?什麼不是?還有,為何只有在超過一個世紀後的今天,我們才能開始看到生命世界如何創造?

有問題請舉手!via giphy

早在達爾文之前,自然界的演化思維就已經萌芽了。

  • 兩千五百多年前,以日心說始祖身分廣為人知的希臘哲學家阿那克西曼德(Anaximander),認為人類是從魚類演變而來的。十四世紀的穆斯林歷史學家伊本.赫勒敦(Ibn Khaldoun),認為生命是從礦物逐漸變成植物,再變成動物。
  • 接著,十九世紀法國解剖學家艾蒂安.若佛魯瓦.聖-伊列赫(Etienne Geoffroy Saint-Hilaire),從爬蟲類的化石推論出牠們已隨時間有了改變。
  • 一八五○年,也就是達爾文一八五九年發表《物種起源》的前幾年,維也納植物學家法蘭茲.翁格(Franz Unger)認為所有植物都起源於藻類。法國動物學家讓-巴蒂斯特.拉馬克(Jean-Baptiste Lamarck)假定演化就是器官使用與否的結果(用進廢退)。

在達爾文之前

早年的思想家部分對演化有先見之明,直到出現一些奇思異想,例如阿那克西曼德主張早期人類是住在魚的體內,到了青春期,宿主的身體才會炸開,將他們釋放出來。這些與現今科學不相容的觀點一路持續到達爾文的時代。從古希臘人到拉馬克,他們的觀點裡有個共通之處,那就是簡單的生物體是從泥漿之類的無生命物質中自然創造出來。

在達爾文的年代,有人支持當然也有人反對演化論。不,我指的不是那些似懂非懂和全然無知的年輕地球創造論1鼓吹者,他們相信地球是在西元前四○○四年十月的一個星期六晚上被創造出來的。(本來諾亞方舟可以拯救超過一百萬個物種,但不知諾亞為何遺忘了巨大的恐龍。這也許不是他的錯,畢竟他那時已經六百歲了。)

圖/Simon de Myle@wikimedia

我要說的是,當時其中一位科學界領袖,法國地質學家喬治.居維爾(George Cuvier),創立了古生物學—照字面意思可知,這是一門研究古老生物的科學(例如恐龍)。居維爾發現,年代較古老岩石與年代較晚近岩石中的化石截然不同,後者與現今物種較為相似,他認為每一物種都有其必要且不變的特徵,只有在無關緊要的性狀上有些微變化。另一位是只比達爾文早了僅僅一個世紀的卡爾.林奈(Carl Linnaeus),他是現代為生物多樣性分門別類的分類系統之父,然而直到晚年才願意捨棄存有巨鏈2的演化觀點。

最大反派角色:柏拉圖的本質論

基督教信仰是最廣為人知的反對理由,對居維爾來說,生物多樣性並不能作為演化的證據,只能證明造物主偉大的才能。但有另一個淵源更深的理由,可以追溯到對西方哲學產生巨大影響的希臘哲學家柏拉圖,讓二十世紀的哲學家阿爾弗雷德.諾斯.懷特赫德(Alfred North Whitehead)把所有歐洲哲學都降級為「對柏拉圖的一系列註腳」。

數學與幾何學建構出的理想抽象世界觀深深影響柏拉圖的哲學思想,他主張可見的物質世界只是真實世界模糊而短暫的影子,更高的真實世界是由抽象的幾何形狀組成,例如三角形或圓形。對柏拉圖學派的人來說,籃球、網球以及乒乓球等都有共同的本質,它們都是球形,唯有完美、幾何、抽象的本質才是真的,不像物質世界裡的球,只是多變、閃爍的影子而已。

對林奈和居維爾這些致力於從混亂的生物多樣性中理出頭緒的科學家來說,若每個物種都具有柏拉圖所說與其他物種區別的本質,他們的任務將會容易許多,就像可以利用腳與眼瞼的有無來區分蛇與其他爬蟲類。在柏拉圖世界觀中,博物學家的主要任務就是找到每個物種的本質。事實上,這低估了此狀況:

本質主義的世界裡,物種就是本質。

反觀在千變萬化的演化世界中,物種間不停出現可以相互雜交的新物種。9白堊紀晚期後,有後腳殘跡的真足蛇(Eupodophis)和現今仍存活且沒有腳的蛇蜥,不過是物種間界限模糊例證中的兩種生物而已。對於追求明確、原始秩序的本質論者來說,演化世界的混亂令人感到束手無策,也難怪二十世紀的動物學家恩斯特.麥爾(Ernst Mayr)稱柏拉圖與他的本質論是演化論最大的反派英雄。

在雅典學院有著這麼一張圖畫:柏拉圖手指向天,象徵他認為品德來自於智慧的「形式」世界。而亞里斯多德則手指向地,象徵他認為知識是透過經驗觀察所獲得的概念。圖/Raphael@wikipedia

達爾文的真正洞見:共祖與天擇

這場達爾文支持者與反對者的論戰中,像真足蛇(Eupodophis descouensi)的化石僅僅是所有證據中的冰山一角,卻讓達爾文支持者占了上風。

  • 在達爾文的年代,系統分類學家已經分門別類了數以千計的物種,並揭開物種間深層的相似性。
  • 地質學家發現,地表是不斷動蕩、創造、摺疊與擠壓的岩層,古生物學家也發現數不清的滅絕物種,有些在年代較晚近的岩層且與我們所知的生物相似,有些卻在較古老的岩石中與現今的物種大異其趣。
  • 胚胎學家證明,即使是截然不同的物種,例如在淺水中行走的小蝦和附著在船殼的藤壺,皆具有極相似的胚胎。包括達爾文在內的探險家們已經發現生物地理學上許多有趣的模式:小島上的物種較少,同一塊大陸上的兩側海岸有截然不同的動物群,歐洲與南美洲棲息著完全不同的哺乳類動物。

每個物種身上特別的新創設計,會讓所有的知識線索糾結成團,身為史上最偉大的博學家之一,達爾文將這些線索編織成他理論裡的美麗篇章。他宣稱所有生命都有共同祖先,向創世論鼓吹者遞交挑戰書,從而辯論反駁聖經的《創世說》。

上述為達爾文第一個偉大的見解,第二個見解則是天擇扮演的關鍵角色,靈感來自於動植物育種者的驚人成就。《物種起源》的第一章都在讚嘆馴養的狗、鴿子、農作物以及園藝花卉所具有的多樣性,這些都是由人類育種創造出來的。試想人類數百年來從共同的狼祖先創造出大丹狗、德國狼犬、灰狗、鬥牛犬和吉娃娃,這著實令人驚嘆。

via giphy

達爾文了解天擇與人擇沒有太大差異,不同處只在於天擇規模較大、時間更長而已。自然界持續不斷創造各種變異,少部分出類拔萃,大部分則不怎麼樣,這些都必須通過天擇這個大篩子,只有最能適應環境的個體才得以倖存、繁殖,並產生更多的變異。只要時間夠長,此過程有助於解釋所有的生物多樣性,因此在一九七三年,遺傳學家狄奧多西.多布然斯基(Theodosius Dobzhansky)說道:

「沒有演化,那麼已知的生物學現象就完全不合理。」

註:

  1. 年輕地球創造論(young Earth creationism),是創造論的一個分支,認為宇宙、地球和地球上的一切生命都是在不到一萬年前,由神直接創造出來的。
  2. 存有巨鏈(great chain of being),十八世紀歐州神學概念,自上而下萬物的分級。上帝居首,其下有九個等級的天使,天使之下是人類,再往下是動物、植物、礦物。巨鏈中任何一環都不可上下移動,否則會破壞整個宇宙的秩序條理。

 

 

本文摘自《生命如何創新:大自然的演化創新力從何而來?》,由馬可孛羅文化出版。

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