达尔文最快乐的时光

○ 2019年2月12日，是达尔文诞辰210周年。

一提到查尔斯·达尔文（Charles Darwin），可能在很多人的脑海中浮现的都是维多利亚时期那无畏的航海，巨大的乌龟和加拉帕戈斯群岛的雀。很少有人把达尔文与植物的性联系起来。这一荣誉往往被归功于他的祖父伊拉斯谟斯·达尔文（Erasmus Darwin），他曾就这个主题写过诗歌。

尽管那本描述了自然选择进化理论的《物种起源》，足以使达尔文的其他研究都黯然失色，但事实上，他还有20多年的职业生涯是延续在这部具有里程碑意义的著作出版之后的。这位上了年纪的博物学家将大量的时间都花在了植物学的研究上，如果不是因为他的自然选择太过于出名，他的许多研究发现都足以让他成为一个名满天下的植物学家。

在1831年至1836年这段时间，达尔文乘坐着英国皇家海军的贝格尔号（HMS Beagle）周游了世界，探索了南美洲的沿海地带。返回英国那年，他才27岁。可自那之后，他便再也没有离开过英国。他的余生备受病痛折磨，这迫使他在1842年搬到了位于肯特郡乡村的一处安静的住所——唐恩小筑（Down House），他在那里生活了40年，直到离世。

○ 唐恩小筑。

尽管达尔文已经是一名声名远播的科学家，但他并没有虚度晚年的时光。他把唐恩小筑的花园和温室变成了自己的实验室。他没有为了一些遥远的奇异物种长途跋涉，而是与一些身处远方的植物学家和收藏家通信，然后安排他人将样本、种子和植物送到他的家里。达尔文还会踏足英国的乡村去观赏当地的兰花，这些兰花有着令他着迷的外形。他被这样一个问题深深吸引：为什么花会拥有那么多的形状、大小和排列，而这些诸多的不同都是为了完成同一件事情——受精。

达尔文写过很多与植物学有关的主题，包括食肉植物。但要说起他在植物学上最重要的作品，可能是这本出版于1862年的《不列颠与外国兰花经由昆虫授粉的各种手段》，这是一本关于兰花的书。在这本书和其他一些著作中，他写到了花的形态和异花授粉，为他的自然选择理论在科学界得到广泛接受提供了严格的实验数据。达尔文的花卉实验也为植物生殖生物学这一新兴领域奠定了基础。

在《物种起源》出版之后，达尔文预料到会遭到同行们的反对，他猜想他们会针对这一理论在解释已知现象的能力上进行批判——他已为这样的科学争论作好了准备。但他没有想到的是，他们攻击的是他作为一名科学家的特点。因为《物种起源》主要是基于达尔文的观察，他用他的理论来解释他所看到的东西。因此，当时的科学家批评它缺乏任何有效理论都应该具有的预测能力和指导实验的能力。

达尔文的批判者称，《物种起源》不过是对天马行空的猜测的一种放纵，是维多利亚时期的一个受人尊敬的科学家所犯下的重大罪孽。但是在对兰花的研究中，达尔文设计了非常严格的实验。他运用自然选择理论做出了最终被证明是正确的预测。例如，他预测到花的无穷的适应性之所以存在，是为了确保花会异交，或者是被其他个体受精而不是被它们自己。接着，他通过十多年的授粉实验验证了这一假设。他发现自花授粉会导致更低的健康性和更高的不育性。自交繁殖的植物就像近亲繁殖的动物一样——至少在短时期内不会有好的表现，这种现象现在被称为近交衰退。

他将理论应用于植物上而非动物上的做法，使得当时有关于自然选择的讨论从激烈而棘手的人类进化辩论，转向了更安全、更熟悉的领域。专门研究19世纪科学史的研究人员Richard Bellon认为，对兰花的研究把自然选择从“抽象、宗教和形而上学思辨的极具争议的领域，带到了埋头苦干、被泥土弄脏自己的双膝的工作中。即使是那些对自然选择进化论持怀疑态度，或者是对其怀有敌意的博物学家，也都钦佩他在这类研究中所付诸的行动。如果他们也愿意加入，愿意弄脏自己的双膝，他们就可以进行对话。但如果他们还是要谈论人类起源，就绝对会继续保持对立。”

在一封写给美国植物学家阿萨·格雷（Asa Gray）的信中，达尔文承认这是他的策略，他称他的兰花研究是“一场针对敌人的‘侧翼运动’”。到了1863年，也就是《兰花》出版的第二年，关于自然选择的科学争论便偏向了对他有利的方向。

但是达尔文的植物学研究的重要性，并不仅仅在于他让当时的科学家相信了自然选择理论的价值。更重要的是，他的工作为研究植物适应性奠定了一个新的范式，使得整个领域都变得生机勃勃。Bellon说：“这不仅仅是达尔文对植物学进行的研究，他还启发了成千上万的大大小小的其他研究，这些研究都始于他的基本假设，然后将其他种类的物种和其他环境引入研究之中。”

达尔文对奇特的植物形态的解释是，它们是自然选择的结果，而不是造物者的富有想象力的创作。这一解释让科学家得以理解许多之前无法理解的现象。那些退化的器官，或随着物种进化而退化或变得无用的器官，第一次有了合理的解释。要让上帝赋予一朵花以枯萎的毫无功能可言的雄蕊，似乎是不合逻辑的；但如果将其理解为，“当雄蕊不再是有效繁殖所必需的时，就会在多代的更迭过程中退化”，却是有道理的。

多伦多大学的生态学与进化生物学教授Spencer Barrett说：“就研究的主体而言，达尔文对授粉的研究的确为我们留下了一份持久的遗产，而且它还在某种程度上刺激了现如今的一个巨大领域——植物生殖生物学。随便挑选一本生态学和进化生物学的顶级期刊，你基本上都会看到人们发表了这种授粉或这种交配系统等方面的研究成果。在某种程度上，它们都可以被追溯回达尔文。”

Barret说道：“他当然是一个植物学家。这是毫无疑问的。”

即使到了今天，达尔文从对植物的研究中所得出的结论也基本都仍站得住脚。Barrett认为这可以归因于他穷尽了一切可行的实验和观察：“达尔文不满足于只研究一个物种。他对不同的物种、不同的科，一次又一次进行实验。他真的希望得到一个普遍的结果。”

达尔文花在植物上的时间比在其他任何一类生物上都要长。他用植物学为他的进化论提供支持，并在此过程中创立了植物生殖生物学领域。这位彻底撼动了生物学界的科学家，在结束了比格尔号的航行之后，在唐恩小筑的温室实验室中，与他的花卉度过了最快乐的时光。

正如达尔文在自传中提到他对报春花的研究时所写的那样：“我认为在我的科学生命中，没有什么比弄清楚这些植物的结构的意义更让我感到满足了。”

撰文：Erin Zimmerman

原文标题为“How a Love of Flowers Helped Charles Darwin Validate Natural Selection”，首发于2019年2月12日的Smithsonian。原文链接：https://www.smithsonianmag.com/science-nature/charles-darwin-botanist-orchid-flowers-validate-natural-selection-180971472/。中文内容仅供参考，略有删减，一切内容以英文原版为准。