科学元典丛书宇宙之谜

第四章 我们的胚胎史 人是一种什么特殊的生物吗?人是否与狗、鸟、蛙、鱼的起源完全不同?人是否已被证明在自然界没有位置，并且和较低级的动物界没有真正的亲缘关系呢?或者人是否也和其他动物一样起源于一个相似的胚体.并经历过同样缓慢和渐进的演变过程呢?这些问题的答案已明确无疑，而且在近三十年来也没有人怀疑过。人类起源的方式及其早期进化状况无疑是和比人稍低级的动物相同，在这方面，人和猿猴的确要比猿猴和狗更接近得多。
托马斯·赫胥黎
1863年 比较个体发生，即个体动物或个体的进化史，同比较解剖学和比较生理学相比，可以更确切地说是19世纪的产物。人在子宫里是怎样形成的?动物是怎样由卵发展的?植物是如何由种子长成的?数千年来，这一内容艰深的问题一直为人们思考着。直到1828年，胚胎学家卡尔·恩斯特·贝尔才给我们指出了一条深入探索胚胎史秘密真相的正确途径。1859年，达尔文通过其物种起源论的革新给我们提供了一把打开胚胎史紧闭的大门的钥匙，从而使我们可以登堂入室，追本溯源。对这些极有趣但又极深奥的内容，我的《人类起源》一书已作了详细的论述，所以，在这里我只是对*重要的一些现象作一个简略的综述和说明。我首先想从历史上追溯一下早期的个体发生和与此相关的预成论
预成论
博学多才的“博物学之父”亚里士多德的古典著作，无论对比较解剖学还是对进化史来说，都是我们所熟知的*古老的科学源泉（在公元前4世纪）。这位伟大的哲学家不仅在他的卷帙浩繁的动物史中，而且在他的一本特别的小册子《论动物的繁殖和进化的五记》里，向我们讲述了很多有趣的事实，并论证了它们的意义。其中有许多观点现在又被发现并流行起来。除此之外，当然还有不少杜撰和谬误，但对人的胚胎的隐秘的形成却一无所知。在此后漫长的两千多年间，处于蒙昧状态的科学一直没有取得任何进步。直至17世纪初，人们才重新开始从事这方面的研究。意大利解剖学家法布里修斯·阿贝·阿奎彭登特（在帕多瓦）于1600年发表了许多关于人类和某些高级动物胚胎的*早的图片和说明。著名的马塞罗·马尔比基（在波伦亚）是动植物学的开路先锋，他于1687年首次系统地描述了小鸡在孵化卵中成长的过程。
所有这些早期的观察家都坚持这种观点:在动物的卵里像在高级植物的种子里一样，整个躯体及其一切部分都早已存在，只是处在一种极纤细和透明的状态，以致人们不能识别;因而整个发育过程只不过是被束缚部分的成长或“展开”。这种错误论点，直至19世纪初还普遍流行，我们称这种预先形成的学说为“预成论”，它也常常被称为“展开论”。新近许多作者，特别是在英国，把这一概念理解成意义完全不同的“变形论”。
装填论
在17世纪，进一步又产生了一种与预成论密切有关并从其中合理推论出来的理论，这就是那些有见识的生物学家所致力研究的独特的“装填论”。人们设想，在卵里已存在着整个机体及其各个部分的胚芽，而在胚芽中必然又先已形成了一种带着下一代卵的幼小胚胎的卵巢，卵巢中又必然含有再下一代的卵，这样以至于无穷!著名的生理学家哈勒曾作过这样的计算，在六千年以前，上帝———在他创世的第6天———把2000亿人的胚胎同时造了出来，并巧妙地把它们装填进可敬的人类之母夏娃的卵巢里。甚至连德高望重的哲学家莱布尼茨也赞同这种说法，并将其用于它的单子论。单子论认为，灵魂和躯体永远不可分割地存在于一体。莱布尼茨还把这种说法引申到灵魂上。他说:“人类的灵魂，从其先祖一直上溯到亚当，即从万物之始起，总是存在于有机体的形态之中。”
渐成论
1759年11月，一个26岁的青年医生卡斯帕尔·弗里德里希·沃尔弗（一个柏林裁缝的儿子）在哈勒那里为他的博士论文《发育论》进行答辩。他在经过一系列*艰苦、*细微的观察以后断言，盛极一时的预成论和装填论是错误的。在孵化的鸡卵中刚开始根本不存在后期鸡的躯体及其各个部分的痕迹，只是在大家所熟知的黄色的卵黄上面有一层很小的白色圆盘。这层薄的“胚盘”是椭圆形的，并分离为相叠的四层，即四个*重要器官系统的雏形:*上层是神经系统，其次是肌肉系统，再下面是心血管系统，*后是肠道系统。是的，沃尔弗说得很对，胚胎的构造并非是早已形成的器官的展开，而是一系列新构造的产生，即真正的“渐成”，一部分接着一部分产生，开始时都是简单的形式，与以后发育成形的截然不同，通过一系列显著的演变才能发育完全。这一发现是18世纪*伟大的发现之一!它通过对所观察的事实的检验就可以直接得到证明，在这个基础上所创立的“发育论”并不是一种理论，而是一种地地道道的事实，但是整整有半个世纪之久，根本得不到承认。哈勒的崇高威望特别阻碍了这一理论的发展，他顽固地坚持这样一种教条来反对它:“根本没有发育!动物体的各个部分不是次第发育的，而是同时被创造出来的。”沃尔弗不得不出走到彼得堡去。在他死后很久，他所观察到的、可是早已被人遗忘了的事实却于1806年又被耶拿的罗伦**部分人类学:人40茨·奥肯重新发现。
胚层论
奥肯证实了沃尔弗的渐成论，梅克尔（于1812年）又把《肠道进化》这一重要著作从拉丁文译成德文。自此以后，德国许多年轻的科学家都满怀热情地投入胚胎史的研究工作。其中*著名和*有成就的是卡尔·恩斯特·贝尔，1828年他发表了他著名的主要著作:《动物进化史:观察与回顾》。这本书不仅全面清晰地描绘了胚胎构造，而且书里还充满了机智的推断。他首先把人类和脊椎动物的胚胎构造作了详细的论述，此外还涉及较低级的无脊椎动物的根本不同的个体发生。贝尔认为，较高级脊椎动物的圆形胚盘中的两层叶状层，首先各自再分离为两层，这四个胚层变成四个管道即基本器官———皮肤层、肌肉层、血管层和黏膜层，再通过复杂的发育过程而形成了后来的器官，人类及所有的脊椎动物都是如此。无脊椎动物的三个大类的情况则完全两样。贝尔的许多发现中*重要的一个就是发现了人卵。以前人们认为，人和所有其他哺乳动物的卵是卵巢中为数很多的小泡。1827年贝尔向我们指出，真正的卵被封闭于这些小泡即“囊状卵泡”中，它们非常微小，为直径0.2毫米的球体，在条件好的情况下，用肉眼可看到是一个小点。他还首先发现了从哺乳动物这些小的卵细胞中*先发育成的一个独特胚胞，即含液的中空球体，它的壁是一层薄薄的胚膜（囊胚层）。卵细胞与精细胞贝尔以其胚层论给胚胎学奠定了坚实的基础。十年之后，由于细胞理论的建立（1838年），胚层论又面临着一个新的重要任务:组成发育成熟的动物体的组织与细胞，它们和动物卵以及由卵产生的胚层究竟有什么关系?19世纪中叶，约翰内斯·弥勒的两个杰出的学生:罗伯特·雷马克（在柏林）和阿尔贝特·克利克（在维尔茨堡）才正确地回答了这一内容深奥的问题。他们证实，卵原来第四章我们的胚胎史41只是个简单的细胞。经过不断分裂而产生的为数众多的胚胞或“分裂球”也是简单的细胞，首先由这些“分裂细胞”构成了胚层，然后通过这些胚层的分工或分裂构成了各个不同的器官。此外，克利克的另外一个伟大贡献是，他证实了雄性动物的黏液状的精液也是一摊显微的细胞。精液中活跃的扣针状的“精虫”（或精子），就像我在1886年就海绵的精子所证实的那样，只是一种奇特的“纤毛细胞”。这也证明了动物的两种重要生殖物质，一是雄性的精子，一是雌性的卵，也是和细胞理论相吻合的。这一发现的伟大哲学意义只是在后来通过对生育过程的过细研究（1875年）才为人们所了解。
原肠祖论
所有早期胚胎构造研究的对象，都是人和较高级的脊椎动物，首先是禽类的胚胎，因为鸡蛋可以随时大量供应，所以它是*大量*方便的研究对象。人们可以用孵化机（像母鸡自然地孵小鸡一样）很方便地孵化鸡蛋，而且可以在3个星期里每时每刻地观察从简单的卵细胞到成形的禽体这一系列变化。也是这个贝尔，证实了不同种类的脊椎动物在其胚层的独特构造以及由胚层所形成的各个器官方面都有相似的地方。可是种类很多的无脊椎动物———这种动物的数量很大，其胚胎发育与脊椎动物具有本质的不同，大多数似乎没有真正的胚层。直到19世纪中叶对个别无脊椎动物的研究，如1844年克利克对头足类、1849年赫胥黎对水母的研究，都证实有这样的胚层。后来科瓦列夫斯基①在1866年的发现具有特别重大的意义，他发现*低级的脊椎动物文昌鱼是用同一种很原始的方式发育而成的，跟血缘关系显然很远的一种无脊椎的被囊动物海鞘类的发育方式一样。他还证实了各种不同的蠕形动物、棘皮动物和关节动物也具有相似的胚层结构。