进化论的诞生


  经过57 个月的航行,达尔文带回了一个大型“数据库”:数千页笔记和大量动植物标本,这为进化论诞生奠定了基础。

  与所有才华横溢的天才一样,达尔文自有一套行事方式。小时候,他在学业上并无超人一等的表现。1809 年2 月12 日,达尔文出生在英格兰一个富裕的乡村家庭。少年时期,他是个不爱学习,讨厌上课的普通学生(和爱因斯坦很像)。后来,他遵从父亲的期望考入一所医学院,但由于不愿解剖尸体,没能完成学业。与此相反,在狩猎时,达尔文很喜欢捕杀鸟类和小动物——观察野生动物和收集动物标本是他给自己布置的任务之一。

      看着儿子一事无成,父亲罗伯特·达尔文(Robert Darwin)非常失望。无奈之下,他只得命令达尔文去剑桥大学攻读神学学位,以便能加入牧师行列。在大学里,达尔文的一些想法被神职人员认为是对宗教信仰的亵渎,但幸运的是,他最终勉强毕业了。

      当“小猎犬号”考察船向达尔文发出邀请时,尽管父亲竭力劝阻,他仍欣然接受。就这样,达尔文以一名博物学家的身份,跟随“小猎犬号”开始了长达5 年的环球之旅。对于达尔文,这段经历是他受到的“第一次真正训练,或者说思想教育”。环球旅行为达尔文提供了深入自然的机会,也让他拥有足够的时间进行思考——进化论思想便是由此成形的。

      航行途中,达尔文有过多次里程碑式的发现。在巴西,他找到大量物种以及相关化石,比如在距离阿根廷首都布宜诺斯艾利斯(Buenos Aires)南面约640 千米处发现了巨型树獭化石,这使达尔文开始思考物种是怎么灭绝的;阿根廷草原上的牧民对当地土著人的杀戮,让他看到人类也具有动物般守卫领土的原始冲动;在酷热难当的加拉帕戈斯群岛,尽管只逗留了短短5 周,当地地理条件却让他有机会思考,相邻小岛上的海龟或知更鸟(mockingbird)的亲缘关系到底有多亲近、它们是否源自同一祖先?

      在海上航行中,达尔文认真阅读了查尔斯·莱尔(Charles Lyell)的著作《地质学原理》(Principles of Geology)。书中阐述的地质均变论(uniformitarianism) 提到, 历史上地质的侵蚀、沉降过程,以及火山活动发生的频率和现在是一致的。莱尔还否定了当时流行的地质灾变说(catastrophism),他认为地貌并不由超自然能量引起的突发剧烈地质活动决定。船队探险者在秘鲁内陆的一次徒步旅行中,在海拔2,100 多米的高处发现了一个古代海洋沉积层,这一地质现象证实了莱尔的观点。

      达尔文完全没意识到,他已踏上一段彻底改变生命科学的旅程。虽然在57 个月的环球航行中,达尔文没能像1905 年的爱因斯坦一样,接连发表关于狭义相对论、布朗运动以及其他主题的重量级论文(1905 年被称作爱因斯坦的“奇迹之年”),但他带回的“宝藏”即便在今天看来也是一个大型数据库:368 页动物学笔记、1,383 页地质学笔记、770 页日记、1,529 个保存在酒精瓶里的物种标本、3,907 个风干的物种标本,这还没算上从加拉帕戈斯群岛捕捉的活海龟。

          1836 年10 月,“ 小猎犬号” 返回英国。达尔文的书信和一些标本开始在英国科学界流传,不少科学家已把他看作同行。学术界的认可更坚定了达尔文的研究之路,他完全将父亲的期望抛在脑后。回国后不久,达尔文便和表姐艾玛· 韦奇伍德 (Emma Wedgewood)结婚,搬到一处乡村住所——对于他的研究而言,这里的花园和温室简直就是天然实验室。得益于殷实的家底,达尔文能轻松维持生活与研究。不幸的是,“小猎犬号”启航后不久,达尔文就患上不明疾病,头疼、心动过速、肌肉痉挛等症状总是挥之不去,反复无常的病情打消了他再次出海远航的想法。

   1859 年,达尔文发表《物种起源》,酝酿了20 多年的进化论终于面世,新理论的诞生引发了一场旷日持久的争论。

          19 世纪30 年代末,达尔文开始著书阐述自己的理论。为了确保证据和论点无可挑剔,他在20 多年后才将著作公开发表[ 达尔文急着发表《物种起源》的另一个原因是,他的竞争对手阿尔弗雷德·罗素·华莱士(Alfred Russell Wallace)也准备发表的相似理论]。

      进化论的构建过程极为缓慢。读了莱尔的著作,达尔文接受了地质均变说的观点,并推测生物进化也是如此:一个物种会衍生出其他物种。最初,一些具有进化思想的人也意识到生物体会发生改变,但他们认为是一种“自然阶梯”(scala naturae)式的改变:每个谱系的植物或动物都是从无生命的物质自然产生的,初等生命会沿着向上的“阶梯”变得更为复杂,直至完美。

      但达尔文并不认同上述进化论,而是赞成“分支进化论”,即不同物种由同一祖先沿着不同路径分化而来,这一点有悖于“新物种不会与祖先存在显著差异”的主流观点。达尔文回忆起,他在加拉帕戈斯群岛上看到的3 种知更鸟,很有可能是从南美洲一种知更鸟的近亲演变而来的。《物种起源》中唯一的插图,就是达尔文所作的有许多分支的“生命进化树”。

      然而,要完善“生命进化树”这个概念,就必须回答一个问题:进化是如何进行的?正是这个问题促使达尔文产生了一个最具革命性的想法——自然选择学说。从汤姆斯·马尔萨斯(Thomas Malthus,英国经济学家)的著作中,达尔文了解到生物群体总倾向于迅速增长,从而导致资源缺乏。他对动物和植物的繁殖也产生了浓厚的兴趣,时不时走访农贸市场并且收集植物图册。

          1838 年,达尔文开始意识到,当种群数量不断增长,它们所在环境的资源即将耗尽时,自然界自有办法解决资源的供需矛盾,而不会像培育种牛的人那样刻意选择优势特征(最初,达尔文只和少数朋友分享了这些想法)。在某个遗传多样性极为丰富的物种中,自然选择会“清除”一些优势特征较少的个体——这就是阿亚拉所说的“没有设计者的设计”。另外,如果同一物种的两个群体长时间隔离(比如一个在沙漠里,另一个在深山里),他们很可能发展成完全不同的物种,并且不能相互交配。

          1859 年,华莱士撰写了一份手稿,部分内容与达尔文的结论雷同。迫于竞争压力,《物种起源》仓促发表。该书的第一版是一份只有15.5 万字的“摘要”,共印了1,500 本,很快销售一空。读者的追捧证明达尔文的论述通俗易懂——不像爱因斯坦的著作那样,“地球上大概只有3 个人能看懂”。

      达尔文的晚年是在伦敦以南约26 千米的唐恩村(Downe)度过的。即便是在这段时间,他仍在观察家里的兰花和其他植物,不断探索自然选择现象。达尔文与世无争,从不为自己的理论作任何辩解。《物种起源》的发表激起了一场旷日持久的论战,神创论的拥护者至今还要求西方国家的教科书里不能含有与进化论相关的内容。1860 年11 月17 日发表在《科学美国人》上的一篇文章,描述了英国科学院的一场会议,与会者布罗迪爵士(Sir B.Brodie)这样批判达尔文的理论:“人类拥有一股叫做自我意识的力量,将我们与地球上的其他物体从本质上区别开来,而他(达尔文)并未看到这股力量是怎样从低等生物中起源的。人类的这股力量与神的智慧并无二致。”尽管如此,还是有一些著名科学家为达尔文辩护。那一期的 《科学美国人》还报道,在同一场会议中,著名英国植物学家约瑟夫·胡克(Joseph Hooker)指责一位来自牛津市的主教,认为他根本没有看懂达尔文的著作。

      在《物种起源》中,达尔文刻意避开了关于人类进化的问题,但在另一本著作《人类的起源》(The Descent of Man)中,他提到人类起源于旧大陆的猴子。这个观点冒犯了很多人,漫画杂志因此创作了讽刺漫画,把达尔文描绘成半人半猴的怪物。到了19世纪60 年代,达尔文的堂兄弗朗西斯·高尔顿(Francis Galton,英国人类学、遗传学家)和其他一些人甚至开始批评,现代社会庇护“不适应环境”的成员免受自然选择。这无疑是对达尔文思想的曲解和误用,但从纳粹思想到新自由主义,再到流行文化,类似的曲解和误用从未停止过。美国作家库尔特·冯内古特(Kurt Vonnegut)还曾批评达尔文“宣扬那些死掉的人是该死的,说那些尸体是进步的表现”。

      由一个共同祖先进化出不同物种分支的进化理论,在较短时间内就得到了大众的认可,但自然选择学说的命运要曲折得多,即使在科学界也是如此。实际上,人们迟迟不肯接受自然选择学说是可以理解的,因为达尔文在著作中并没有详细描述遗传机制,只是假设一个个微小的“ 胚芽”(gemmule)从各种组织中分裂出来,然后进入性器官进行复制,并传给下一代。直到上世纪三四十年代,自然选择学说才被广泛接受。

      后来, 现代进化综合论(Modern evolutionary synthesis)出现,扩展了进化论框架,并把自然选择学说与格雷戈·孟德尔(Gregor Mendel)的遗传理论融合起来。1959 年,《物种起源》发表100 周年,自然选择学说的地位似乎已不可动摇了。

      然而随后几十年,进化生物学的范围不断拓宽,科学家不得不考虑更多的问题:进化是否间歇性的(一次突变发生后紧跟着一个较长的间隔期)?随机突变的出现或消失是否会改变生物的适应性?每一个生物特征都是进化适应的产物吗?有些特征会不会是随机产生的优势特征的副产物?

      进化生物学也将重审曾被我们否定掉的达尔文观点:作用于整个生物群体的自然选择可以解释生物的利他特征。至于物种起源,单细胞生物之间经常交换整套基因组的现象是否动摇了物种的定义(一种生物不能繁殖出另一种生物)?无休止的争论体现了进化生物学的无限生命力,也是达尔文留下“活的遗产”的实际证明。