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读书随笔:物种起源

很多人都说是中学阶段就已经读过的书。想了好几年,就跟那些文学名著一样,一直到工作了之后,才开始读。

令我肃然起敬的,是达尔文严谨到极致的治学研究态度——为什么明明华莱士比他早发表关于自然选择学说,但不论是华莱士本人,还是皇家学会的大牛们,都一致认为达尔文才是这个学说的真正创立者?这不是因为谁大度谁容让的问题,这是谁做得更扎实的问题

首先,达尔文从小猎犬号上回到家乡,形成提纲,充实内容,花了二十多年时间——你以为他是在想和写吗?他是在到处请教高人,对比各类学说,最重要的,是他在动手做实验——与孟德尔一样,一个人躲在教堂后面菜园里,摆弄他的豆子——达尔文在做鸽子、鸡、狗的遗传性状实验,一次实验就要持续2-3年,这类实验非常耗费时间

在弄清楚自身遗传,与外界环境变化之间的关系,也就是物种演化的动力学原理期间,他始终都坚持事实说话,求得印证的基本要求,而非我们所想象的,突然间灵光一冒。因此,达尔文在开展这类研究,一直也在被外界关注。灵光一冒的,恰好是华莱士

去质疑一个理论很容易,找两句话断章取义即可,拥护一个理论,那比质疑还容易,看都不用看,举手即可。立一个理论则是需要多年扎实积累的工作。所以一般流行的,先是拥护,然后是质疑。

其次,这本书最开始全部是对以往研究和文献的回顾综述——这虽然是现代学术著作的标准规范,但在那个年代,他的这种行为则主要是表示对以往研究者的尊重,以及展示他是如何就遗传与自然界的关系问题,与各国学者交流和讨论的——几乎他的每一步理论假设,他都与相关领域的专家交流过,并获得一定认同。整个理论和观念的形成过程,是有具体的逻辑步骤的。其实,这也才是现代论文都要做文献研究的根源——先与业内有关人等探讨之后才有立论

这才是为什么这本书出来之后会有那么大的影响力——在此之前提出相关理论猜想,甚至还有提出比达尔文更进一步的演化理论猜想的,都太多了,却没有这么大的影响——因为这才是真正的学术研究,不是猜想,不是文学创作,是通过细致的实验观察,分类学对比,前人研究成果积累,水到渠成的结论。这也才是让教会感到恐惧的原因——教会是那个时候人才最集中的团体,经过几百年经院哲学的熏陶和积累,可不是随便一个什么理论就能对他们形成挑战的

以下主要分析一些从细读这本著作里发现的一些与大家对著作和达尔文的常规认识所不同的点。

第一,达尔文所谈得多的,并非自然选择,从时间角度来讲,他也无法真正观察到自然的选择进程达尔文其实谈得最多的,是人类对动植物的选择——饲养技术和园艺技术。细想就知道,人类对动植物有特定的需求,然后按照这种需求,对动植物进行杂交,以增加变异出现的概率,选择符合需要的变异——比如大的豆荚,深色的花瓣,有大乳房的牛,进行纯化培育,从而形成新的种型。

达尔文正是通过观察和分析这些案例,标本,进而想到把时间跨度拉长,选择范围扩大,形成自然选择理论。他提到,曾在翻译过来的中国古代的某本百科全书中看到了对自然选择的分析——我估计是天工开物一类的中国古代农学书籍。人的选择,也是自然选择的重要组成部分,而且正是由于人的选择的加入,加快了物种演化的进程。从这个角度(饲育和园艺)来看,自然选择理论的导出,是理性思考物种起源过程的必然逻辑结果,并非灵光一闪。

不要以为反对达尔文的只有神学教授,同时代英国物理学的领军人物开尔文勋爵,即热力学的创始人,也是量子力学怎么也绕不开的一个人物,他也反对达尔文学说。

第二,各类物种可能都有单一起源的理论猜想,并不是自然选择理论的一个逻辑结果,而是分类比较研究的结果(这个观点我个人觉得大多数后世的解读都忽略了)。自然选择仅是物种演化的动力学原理,但并不能说明所有物种都有一个或少数几个起源

达尔文得出单一起源结论的关键,来源于他对物种分类学的研究——在对英国地区典型植物种属进行统计分析之后,他发现了一个规律,组织结构越低等的植物,也就是种属层级越低,越广泛的植物,其变种数量显著多于那些组织结构更高、种属层级越高和范围越小的植物。昆虫也一样。

他由此用表格方法进行推演,大属物种的变种,一定多于小属物种的变种,因为大属物种,其起源往往比小属更久远,因此分布和适应也更为广泛。那么以此类推,层层递进,所有物种是否最终都可以归为一个最大的种属

再进一步分析,他又发现,特定区域总有主导性变种,这个变种的数量在区域中远远高于大属种的数量,所以宏观起来看,大属物种的数量,相对变种而言反而不占优势——这样类推,那么是否就能解释不同种属物种之间演化过程中缺失的那些环节——在长期的演化进程中,部分原始物种灭绝消失,湮没在了时间序列中

第三,自然环境对物种演化的影响,达尔文承认确实既有变异世代积累选择的间接影响,也有用进废退式的直接影响。达尔文在方法上既重自己的实验和观察,更重视对前人和同辈相关研究者的研究和观察的借鉴,正是对大量同代人的观察和研究结果的对比分析,使他确认显著的环境特征,比如严寒、酷热等,确实可以在一、二代之内就对物种造成影响,加速变异积累的过程,类同人对于动植物的饲养和培育过程。极端的自然环境对于物种的变异驱动,与人工选择的效果是一样的。

约翰·赫歇尔,当时英国天文学家,天王星的发现者,他相当于达尔文的科学老师,他也坚定反对达尔文学说,主要原因是理论构建水平实在是太糟糕了,违背了科学原理追求简单的基本原则。

第四,一个反复遭到诘难的问题——达尔文在书中花费了两个章节来专门予以回应。对达尔文假设的最大挑战可能就是,既然大多数现存物种都是从同一个源头逐渐演化变异而来,那么,历史上就一定存在大量的过渡物种,比如普通马和斑马,之间应该会有一个不那么黑白明显条文的过渡状态。那么,为什么至今这类过渡物种的化石极少,甚至绝大多数都没有被找到过呢?

达尔文解释有两个原因:

其一,地质纪录本身是极不完整的。他认为,那种以为一切古代生物都会留存化石的观点是根本错误的,情况应该是相反,能够被保存下来的化石,是已经灭绝的物种中极少数部分。一个生物死亡之后,形成化石,这是需要天时地利的,概率极小。为此,他专门花费时间去了好几个海湾考察岩层情况,发现海水对于岩层侵蚀的作用极大,推算只需要一千年即可对1平方英里的岩层发生巨大毁坏作用。即便形成了化石,在自然环境的作用下,多数化石也随着岩层被侵蚀毁坏了。另外,岩层的演化形成时间,远远大于生物物种演化的时间,因此,被岩层忽略掉的物种实在是太多,空白地段太多了

其二,几乎所有的过渡物种,在整个演化序列中,最终都灭绝了——生存竞争的作用,导致这些物种本来在数量上就不占优势,相比地质时间而言,很快就消失了。没有了大的基数,形成化石的概率就更小

这方面,我记得后来有个学者在解读达尔文学说时举了个例子挺好,即想象一个斜面,上面每隔一段距离就有几个凹槽,然后让大量的小球从斜面顶端滑落,总会有小球落进凹槽,也会有大量小球滑落。这些凹槽就是相对稳定的物种生态位,代表了较大的物种基数,也就容易留下历史痕迹,而更多过渡的物种生态位,则是斜面,小球很快就滑过,没有留下痕迹。

第五,反复解释,但却承认尚不能确证的问题——杂交不育性。杂交不育性是个挺复杂的问题,首代杂交不育性、杂种后代不育性和变种杂交能育性。达尔文对上述问题的解释主要在于生殖系统功能的完善性问题,并非注定杂交不育性,不育性只是一个现象,源自首代生殖系统功能上的不完善。随着演化推进,生殖系统功能趋向完全,则会逐渐改变这种不育性。不然就没法解释变种杂交的能育性,以及一同属不同种杂交的特别能育性。解决这个问题的目的在于,杂交本身就是增加后代变异的重要方式

被父亲责骂为最没有出息的儿子的小达

第六,地理分布问题。主要解决既然很多物种都有一个共同祖先,那么为什么在地理环境如此变化多端的地域,都平行地分布了很多同种属的生物呢?达尔文对此问题的解释,是人们当时尚不能完全接受的物种迁移——很简单,一些种子在海水里浸泡三个月,落地尚能发芽,因此就能漂洋过海;一些水生贝类可以牢固沾附在鸟类的足上,因此被鸟类带到其他不同的水域等等。

有趣的是,达尔文还做了这样一个实验,他从一个水洼里取了三勺子污泥,晾干,然后再重新湿润,等待。在接下来的一个月时间里,他一共从这一点点污泥里发现了517种植物生长,由此论证生物借助这些载体进行迁移的能力

到了全书最后,达尔文又一次对各种诘难进行了简要解答。感觉得到他是那样的谨慎,又是那样的自信。从他的行文中,深深感到他那种深厚和宽大,温和又坚定。唯一让我比较失望的,是全书中只有一处提到了洪堡,虽然用的是“举世闻名的”修饰词,但却只有一处。要知道,达尔文终身随身带着的书,就是洪堡的《植物地理学笔记》,他甚至做到了能大段大段地背诵洪堡的旅行笔记片段。

一个插曲,马克思非常欣赏达尔文的研究,以至于他写信给达尔文,要把《资本论》第二卷题赠给达尔文。达尔文委婉地拒绝了马克思,他回复的意思是:一是不胜感激,二是我完全不懂政治经济学,不配你的题赠,三是我只限于科学,避免谈论宗教、社会,四是我如果接受你的题赠,意味着我赞同此书公开出版,我对此一无所知,五是很抱歉拒绝您。呵呵。

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