历史

第一章 生命问题的基本概念(1/2)

    ——歌德:《圣殿柱廊·引言》

    因此,任务不在于更多地观察人们尚未见到的东西,而是去思索人人可见却无人深思过的东西。

    ——叔本华

    1.传统的抉择

    在可与我们今天相比拟的一个发生惊人剧变的时期,有人提出了一个观点,认为科学将对人们的世界观产生深刻的影响。这个时期便是三十年战争,提出这种观点的人就是法国哲学家勒内·笛长儿(Rene

    Dsecartes)。笛卡儿受年轻的物理科学取得的成就的影响——其时物理学一方面处于起初进步的苦斗中,另一方面预示了它的成就在近代技术中得以实现的可能性——提出了动物是机器的学说。不仅无生命界服从物理学定律——这正是笛卡儿所认为的,而且所有的生命有机体也都遵从物理学定律。因此,笛卡儿把动物理解为机器,一种非常复杂的机器,当然这只不过大体上可与人造机器相比,它的活动受物理学定律支配。笛卡儿的思想确实并不完全一贯。他作为教会的忠实信徒,对物理学知识作了限制:不应把人仅仅看作一架机器,而应看到人具有不服从自然定律的自由意志。笛卡儿设置的这种限制为法国启蒙运动所冲破。

    1748年,茹利安·拉·美特利(Julien de la Mettrie)爵士提出人是机器的学说,以反对笛卡儿关于动物是机器的学说。

    这些思想家寻求一个古老哲学问题的答案。生命有机体,植物或动物,显然与非生命的东西诸如晶体、分子或行星系有很大区别。生命表现为无数种植物和动物的形态。这些形态展现出一种从单细胞到组织、器官,再到无数细胞组成的多细胞有机体的独特的组织体系。生命过程同样也是独特的。所有生物都在其组成的物质和能量连续交换中保持自身。它能以活动的方式,尤其是以运动的方式对外界的影响即所谓刺激作出反应。事实上,在没有任何外界刺激的情况下它也经常显示出运动和其他活动,就此而言,我们可以在无生命与有生命的东西之间作出明显的、虽然不是断然的对比:前者仅仅由于外力作用而发生运动,而后者能够表现出“自发”的运动。有机体经历渐次的变态,我们称之为生长、发育、衰老和死亡。它们只能通过所知的繁殖过程从其亲属中产生出来。一般说来,后代像双亲,这种现象我们称为遗传。可是,通观生物界,可以看到它表现为在漫漫地质历史长河中奔涌不息的一系列形态。这些形态通过繁殖和进化而相互关联,它们在各个年代中发生的变化,使之从低级形态演化到高级形态的全盛期。有机体的结构和功能令人惊叹地适应它们的“目的”。甚至在最简单的细胞中发生的数量多得惊人的过程,也非常有序,以致在无休止的和极为复杂的活动中保持其同一性。同样,所有生物的器官和功能都显示出适应于它们赖以正常生存的环境的目的性构造。

    如果生命有机体的特有性质是如此显而易见,且我们可以毫不迟疑地说出我们眼前的东西是有生命的还是无生命的,那么必然会发生这样的问题:生命界和非生命界之间是否真正存在着一种内在的区别?我们人类自身就是生物,所以对这个问题的回答,必然在很大程度上确定了我们给人指定其在自然界中的位置。

    应用物理科学的定律和方法研究生命现象,无论在理论知识方面,还是在对自然界的实际控制方面,都接连取得了许多成就。笛卡儿创立了由医生和生理学家组成的学派,在科学史上以医学力学闻名遐迩,他试图根据力学的原理,解释肌肉和骨骼的功能,血液的运动以及类似的现象。哈维(Harvey)发现血液循环(1628年)标志着近代生理学的开始。后来声学和光学的应用,电学、热学、动能学和其他物理学科的应用,提供了丰富的知识源泉,有助于对越来越多的生物学现象的解释。生物化学又发展出了生物物理学。人们曾一度相信,有机化合物是生物所特有的,实际上也只能在生物体中发现它们,因而它们只能从生命过程中产生。可是,1828年,维勒(Wohler)在实验室内制造出尿素。这是第一个合成的有机化合物。从此,有机化学和生物化学便成为现代科学中最重要的领域。它们也成为化学工业——从染料化学到煤的氢化、人工橡胶的制造、现代医学的治疗手段(其中包括维生素、激素和今天的化学疗法)的基础、大体说来,本世纪初出现了一门最年轻的学科,它是物理学与化学的连接环节,称为物理化学,这门学科中包括了诸如反应动力学、胶态理论和物理化学过程中的电现象理论。这对于理解许多生命过程例如酶、维生素、激素、药物等的作用,以及神经和肌肉的功能等等,都是必不可少的。

    1859年达尔文《物种起源》发表后,进化论取得了胜利。著名分类学家林耐(Linnxus)曾经认为动物和植物种类是造物主分别创造的杰作。而现在,整个生物学领域所搜集的大量事实证明,有机界在漫长的世代和地质时期内,经历了从比较低级、简单的形态向比较高级。复杂的形态的上升演进;同时,达尔文用他的自然选择学说,为这种进化提供了解释。一个物种有时会出现微小的偶然的变异,这些变异可能是不利的,习能是中性的,也可能是有利的。如果是不利的,它们不久就会在生存竞争的自然选择中淘汰;然而,如果它们恰好是有利的,它们就在生存竞争中为自己挣得优势,以便它们更有可能保存并繁殖其后代;这样,在世代延续的过程中,有利的变异被保存和积累起来。再经过漫长的年代,这个过程导致了向不同形态的生命有机体的进化以及生命有机体对其环境的逐渐适应;笛卡儿曾经把神圣的上帝说成是生命机器的制造者,而现在似乎可以根据偶然变异和选择来解释生命界目的性的起源,无需任何其他目的因解释。

    因此,笛卡儿提出的纲领,不仅是构成生物科学基础的发展起点,而且对人类生活产生了深远的影响。尽管笛卡儿的纲领取得了成功,但是并没有完全消除这样的疑问;也许生命的真正本质尚未触及和解释。就在拉·美特利《人是机器》一书发表的一年以后,一本题为《人不是机器》的论战性小册子在伦敦出版了。据说,该书的作者不是别人,正是拉·美特利自己。这位爵士所表现的自我批判和思想解放的精神,也许在科学史上是几乎绝无仅有的。以后,这种对抗性的观点以许多不同的方式表达出来。其中最重要的一种表达方式,是由汉斯·杜里舒(Hans

    Driesch)(自1893年以来)提出的。由于这种方式在逻辑上最为一致,因此它至今仍是最重要的一种。杜里舒是发育力学的创始人之一。发育力学作为生物学的分支,主要对胚胎发育进行实验研究。传统的实验使他拒绝有关生命的物理-化学理论。

    在浅绿色的海洋深处,海胆默默地生活着,远离世界和科学的问题。然而这些宁静的生物却引起了关于生命本质的长期不分胜负的和激烈的争论。海胆卵开始发育时,起初分裂为两个细胞,然后分裂为四个、八个、十六个的细胞,最终分裂为许多细胞。经过一系列特定的发育阶段,它最后形成有点像尖状头盔的幼虫,科学上称为“长腕幼体”;由此经过复杂的变态最后形成海胆。杜里舒将刚开始发育的海胆胚芽分离成两半。通常人们预料这半个胚芽只能发育成半个动物。但事实上实验者看到了像歌德的《魔术师的门徒》中幽灵似的行为:“哎呀!哎呀!两爿木棍,变成仆人,急忙站起。”分离的每半个胚芽并没形成半个海胆幼体,而形成了完整的海胆幼体,这幼体确实是小些,但它是正常的,完整的。其他许多动物也可能从分离的胚芽产生完整的有机体。甚至人类中偶然出现的同卵孪生儿,也以相似的方式产生。可以说,这是自然界本身进行的杜里舒实验。相反的实验和其他的安排也是可能的。在某些条件下,两个联合的胚芽产生一个单一的大幼体;如果把胚胎压在玻璃板之间,大大改变细胞的排列,仍会产生正常的幼体。

    像“魔术师的门徒”那样,杜里舒在他的实验中发现了某种神奇的东西,他由此断定胚胎发育不服从自然界的物理学规律。在杜里舒看来,如果胚芽中仅有物理力和化学力起作用,那么最终导致有机体形成的程序安排,只有假定是受某种固定结构即最广义的“机器”控制的,才能得以解释。但是,胚芽中不可能有这样一种机器。因为机器无论当它被分离时,还是当它的部分错位时,或是当两部完整的机器合并时,就不能完成同样的动作;胚胎发育如果出现这种情况同样不可能产生正常的有机体。因此,杜里舒认为,对生命的物理-化学的解释在这里达到了它的极限,而这只可能有一种解释:在胚胎中,同样在其他生命现象中,有一种根本不同于所有物理-化学力的因素在起作用,它按照预期的目的指导生命活动。这种“具有自身内在目的”的因素,即从正常发育中和实验上加以扰动的发育中产生出典型的有机体,杜里舒引用亚里士多德(Aristotle)的概念,称之为隐得来希(entelechy)。我们考察这些有目的的活动因素,发现它们很像我们自己的意向性行为。正是这些最终可与我们目的性行为中的精神因素相比较的因素,造成了生命与非生命之间的关键性差别,并产生了比生命的力学性质、物理性质更复杂的属性。

    这样,我们发现了两种基本的和对立的生物学概念,这两种概念的起源可以追溯到希腊哲学的黎明时期。通常人们称之为机械论和活力论。

    人们已在许多不同的意义上表达“机械论”这个术语,事实上这在很大程度上妨碍和混淆了这个术语的正确使用。我们已提及这个术语有两种最重要的含意。第一种含意是机械论概念,认为在生物中只是那些存在于无生命界中的力和定律在起复杂的作用。第二种含意是生命的机器理论,它从结构条件方面解释细胞和有机体中发生的全部过程特有的活动程序。

    与此相对照,活力论否认完全用物理-化学解释生命的可能性,坚持认为生命与非生命之间有本质的区别。正如我们在杜里舒的学说中看到的,活力论认为,调整现象即受扰动后恢复原状的现象,似乎不能依据“机器”原理来说明。另一些活力论者则顽固地坚持生命的机器理论,从而得出他们的看法:每一部机器意味着有一位设计和建造它的工程师。当笛卡儿推测有一种神秘灵魂作为生命机器的创造者时,他得出的逻辑结论正是这个意思。达尔文的理论用偶然性取代了创造的精神。现代生物学表明,达尔文的理论至少能非常成功地解释变异和物种的起源,也可能很好地说明某些比较高等的生物分类单位的起源。可是,要确定这种理论是否也能充分解释有机体重大形态的起源和每个有机体的活动所必需的无数生理过程的相互作用的起源,则是非常困难的。事实上,火车头和手表不是靠偶然的力量产生的,那么无数更为复杂的有机体“机器”是靠偶然的力量产生的吗?因此,有机体自我保持和受扰动后的自我恢复所依赖的极其大量的物理-化学过程的有序性,以及有机体的复杂“机器”的起源,是不能用偶然的力量解释的,按照活力论的看法,只有用特殊的活力因子的作用才能得以解释。这些活力因子,我们称之为“隐得来希”,“无意识”或“世界灵魂”,它们有目的地、定向地干预物理-化学事件。

    但是,我们马上看到,从科学理论的要求出发,活力论必定将被拒斥。因为按照活力论,有机体的结构和功能好像是由许多妖精控制的,这些妖精发明和设计了该有机体,控制其活动过程,并在这种机器受损伤后进行修补。这并没有提供给我们更深刻的洞见;它只是把目前看来无法说明的问题推移给更加神秘的要素,并把这种要素归为不能再作研究的X。活力论谈论的只是超出自然科学范围之外的生命本质问题。如果活力论说的是正确的话,那么科学研究将会失去意义;因为,即使运用最复杂的实验和仪器,也只能作出原始人的那种拟人化解释。原始人认为,生命界存在着与他们自己明显的方向性和目的性行为相似的小精灵的智力和意志。无论我们考察动物的行为,还是细胞中复杂的物理和化学过程,或是有机体结构和功能的发育,我们总会得到相同的答案——正是某种灵魂似的东西隐藏在这些生命现象背后,操纵着生命活动。生物学历史驳斥了活力论,因为生物学所能说明的正是这些在当时活力论范围内看来是不可解释的生命现象。例如,维勒(Wohler)时代以前,人们一直把有机化合物的产生看作是一种活力论现象。甚至在巴斯德(Pasteur)看来,细胞发酵活动也是如此。这种看法一直延续到19世纪末巴克纳(Buchner)用酵母萃取物进行发酵才得以纠正。杜里舒的学说也认为有机体调整现象是一种活力论现象。但是,科学研究的进步,把越来越多的、以前被看作是活力论的现象纳入到科学解释和科学定律的范围之内。我们将会看到,即使杜里舒根据胚胎调整现象所作的科学解释在生命领域中已破产的断言,也不再站得住脚了。与之相反,活力论的论点却可能几近被驳倒。

    机械论概念与活力论概念之间的争论,犹如一盘进行了近两千年的棋赛。争论中总是重复出现实质相同的论点,虽然这些论点是以五花八门改头换面的形式出现的。终于,它们在人类的精神领域里表现为两种对立的倾向。一种倾向是,将生命服从于科学解释和科学定律;另一种倾向是,用我们自身精神的经验作为生命本质的标准,用这种经验,填补我们科学知识中推测的或实际的缺口。

    2.机体论概念

    我们的时代,科学概念发生了根本的变化。现代物理学革命广为人知。以相对论和量子论为标志的这些革命引起了物理学理论的根本变革和发展。物理学的这种发展超过了它在过去几个世纪里取得的进步。尽管生物学思想领域内发生的变化并不显著,但已发生的变化的结果并不是没有意义的。这些变化既产生了对生命本质的基本问题的新看法,也引出了新的问题和新的解释。

    我们可以认为,现代生物学的发展已得到了这样一个确定的事实,即完全不赞同机械论和活力论这两种传统观点,而是确认一种新的、超越这两者的第三种观点。本作者称这种观点为机体论概念,本作者提出这个概念已二十多年。人们发现,在生物学的各个领域以及医学、心理学、社会学等这些邻接的学科内,与这个概念相类似的概念是必要的,并已得到了发展。如果我们保留“机体论概念”这个术语,那么我们也只是为了给一种观念以方便的称谓,因为这种观念虽已变得非常普遍,但多数人又不知道如何称呼它。可能正是本作者最先以科学的和逻辑的一致形式阐发了这种新观点,这样说似乎也并不过分。

    迄今生物学研究和生物学思想是由三种主导观念决定的。这三种主要观念可以称为分析和累加的概念,机器理论的概念和反应理论的概念。

    把我们在生命界遇见的复杂的实体和过程,分解为基本的单位,分析它们,以便用并列或累加这些基本的单位和过程的方法解释它们,这似乎是生物学研究的目的。经典物理学的程序提供了这种研究模式。因此,化学把物体分解为基本组分——分子和原子;物理学把摧毁树木的风暴看作是空气粒子运动的总和,把躯体的热看作分子动能的总和,等等。生物学的所有领域也应用与此相应的程序,正如某些例子显然表明的那样。

    例如,生物化学研究生物体的个别的化学成分和生物体内进行的化学过程。用这种方法确定细胞和有机体中的化合物及其反应活动。

    传统的细胞理论认为细胞是生命的基本单位,好比认为原子是化合物的基本单位。因而,从形态学上看,多细胞有机体好像是细胞这种构成单位的聚集体;在生理学上,人们则倾向于把整个有机体中的生理过程分解为细胞内的生理过程。微耳和(Virchow)的“细胞病理学”和弗沃恩(Verworn)的“细胞生理学”,对这种观点作了纲领性的论述。

    有机体胚胎发育研究领域也应用这样的观点。魏斯曼(Weis-mann)的经典理论(p.56)假定卵核中存在着许多构造个别器官的原基(anlagen)或微小的基本的发育机器。在发育过程中,这些原基随着细胞分裂而逐渐分离,每个胚原基经历这样的过程,然后定位于不同的区域、胚原基赋予这些区域特定的性状,由此最后决定发育成熟的有机体的组织结构和解剖结构。

    有关反射、神经中枢和定位的传统理论,不仅从理论上看,而且从临床的观点看,都是非常重要的。神经系统被看成是为个别功能所设定的装置之总和。例如,脊髓节中枢对于个别反射的关系是如此;大脑神经中枢对于各个有意识的感觉-知觉区,对于个别肌肉群的随意运动,对于言语和其他更高级的精神活动的关系,也是如此。从而,动物的行为被分解为反射的总和或反射链。

    遗传学把有机体看作是各种性状的聚集体,归根到底看作是生殖细胞中与各种性状相对应、各自独立地传递遗传信息和发生作用的基因的聚集体。

    因而,自然选择理论把生物分解为复合的性状,某些性状是有利的,其余的是不利的。这些性状,更确切地说,与这些性状对应的基因,是独立地遗传的,从而能通过自然选择提供的机会,淘汰不利的性状,保存和积累有利的性状。

    在生物学的每个领域中,同样在医学、心理学和社会学领域中,都可以看到同样的原则在起作用。然而,以上例子