再思考:一部令人惊奇的创新进化史

法国进化论之父 如果在巴黎某个春光明媚的下午，你从后门进入法国国家自然历史博物馆的植物园，你会见到一些 18 世纪和 19 世纪法国科学家的铜像。在这里，化学家、早期肥皂的发明者米歇尔 · 欧仁 · 谢弗勒尔（Michel Eugène Chevreul）面朝着现在的一个停车场招手，仿佛在说：“请一定要把您的车停在这里。”绕过一条弯曲的小路，你会看到动物学家贝尔纳丹 · 德 · 圣皮埃尔（Bernardin de Saint-Pierre）在一片绿色空地上做着罗丹式的思考。坐在进化大厅前面的是百科全书式的博物学家布冯伯爵（Comte du Buffon），他正摆弄着一只鸽子，脸上带着一丝邦德般的微笑。沿着弯曲的小路继续前行，*后你会看到主持前门的明星：植物学家兼动物学家让 - 巴蒂斯特 · 拉马克（Jean_x0002_Baptiste Lamarck），在他的基座上正以沉思状望向远方。 雕像正面的法文题词是：“向进化论的创始人致敬。”这让每个认为只有查尔斯 · 达尔文才*有资格获得这一称号的人，都倍感惊异。可转到铜像的后面，你将看到带一点儿忧郁色彩的致敬。一幅青铜浮雕显示，一名年轻女子对瘫在椅子上的年老而哀伤的拉马克安慰道：“后人会钦佩你。”那个女子向他保证：“后人会为你平反的，父亲。”但作为启蒙运动中*伟大的科学家之一，有什么需要平反的呢？ 拉马克出生于 1744 年，经历军队服役、在巴黎做银行职员后，他成了一名业余植物学家。1778 年，他出版了一本关于法国植物区系的书，且因此被任命为自然历史博物馆的助理植物学家。在法国大革命刚刚过去不久，他产生了一个政治上符合时宜的想法，要给皇家花园（Jardin du Roi）改名，这样便有了巴黎植物园。拉马克从助理植物学家晋升为昆虫和蠕虫方面的自然史教授，但他对这一领域一无所知。不过，他现在有时间进行深入思考了。而正是拉马克创造了“生物学”（biology）这个词，他也是**个提出连贯的进化论的人。 他说到，生物倾向于以越来越复杂的方式进行自我组织，这一点可以通过比较变形虫和狗来证实；而且物种逐渐适应其特定的环境，获得或抛弃某些特性。（例如，北极熊在北极环境中进化出了白色的毛皮，以利于其伪装。）这一观点在拉马克生前引起了极大的争议，且基本上被否定了。这不仅仅是因为作为*早的关于生命发展的纯粹唯物主义的描述之一，它有为“上 帝”留下任何空间。这种想法也让像著名古生物学家乔治 · 奎维尔（Georges Cuvier）这样的人感到非常震惊；奎维尔是**个将某些带翅膀的化石鉴定为古老飞行蜥蜴的人，并为之创造了翼手龙（pterodactyl）这一名称，而且他认为在很久以前一定发生过某种灾难（类似于圣经中所讲的大洪水），导致很多物种灭绝。（两百年后，研究证明确实曾有过这样的灾难：小行星撞击地球，导致恐龙大灭绝。）然而奎维尔粗鲁地嘲笑了拉马克关于动物可以自我改造的观点，并坚定捍卫了物种固定这一“常识”。 拉马克所著的关于进化论的书籍一直未能获得成功，在专业上也没有得到像奎维尔和其他一些人所享有的那种尊重。他*终失明，于 1829 年在巴黎去世。在他去世时，他家里穷困潦倒，所以卖掉了他的书，也没有为他买棺材，只是将他埋在一个石灰坑里，坑里之物定期被掘出并转到巴黎的地下墓穴中。30 年后，查尔斯 · 达尔文的《物种起源》提供了缺失的关键机制——自然选择，使拉马克的想法得以完善。就像他的女儿所预言的那样，后人为他“平反”了，尽管他的名气现在被达尔文的名气掩盖了。 然而，拉马克的声誉依然没有稳固；事实上，几十年后，他的声誉陷入了*黑暗的深渊。在整个 20 世纪，拉马克的名字成了一种不祥的笑话，成了错误且荒唐的生物学理论的代名词。对于已开始基因研究的生物学来说，“拉马克主义”到处被指责为无法想象的谬误。那么，在他所提出的进化论里，到底有什么是如此荒谬的呢？ 长颈鹿的长脖子是怎么来的？正是这个像孩童的想法一样简单的问题，使让 - 巴蒂斯特 · 拉马克带来了那个神奇的理论。人们所听到的关于他的理论的故事通常是这样的。拉马克推想，很久以前长颈鹿的脖子都很短。它们快乐地吃着树上低垂的叶子。但是，一旦某棵树上所有低垂的树叶被吃光了，长颈鹿就会长久地望着那些够不着的叶子。它希望自己有个稍长的脖子。它渴望有一个更长的脖子。所以，出于渴望，它经常尽可能地伸长脖子，以便吃到下一片更高一些的叶子。多年的努力伸展使长颈鹿的脖子发生了永久性的变化，变得比*初时长了一点儿。而下一代的小长颈鹿就会继承这个略微长些的脖子。这样，过了很久很久，经历无数世代的传承，长颈鹿就有了很长的脖子。 这巧妙地解释了长颈鹿为什么有长脖子。不幸的是，这个解释是错误的。早在 1865 年，当奥古斯丁僧侣格雷戈尔 · 孟德尔（Gergor Mendel）向布鲁恩自然历史学会介绍自己的革命性工作时，人们就意识到了这一点。孟德尔在豌豆杂交育种中仔细地进行了实验，证明一些“看不见的因素”以数学上可预测的方式决定了可见性状的外观，像花的颜色、植株高度和种子形状。正是孟德尔创造了“隐性”和“显性”的术语，用以描述某些性状；而他所提到的“看不见的因素”后来于 1909 年被丹麦植物学家威廉 · 约翰森（Wilhelm Johannsen）命名为“基因”（genes，在希腊语里，genos 的意思是“出 生”）。但是布鲁恩自然历史学会的会刊似乎并不是每个人必订的刊物，孟德尔的成就沉寂了 34 年，无人知晓。达尔文从未读到过它。正如物理学家埃尔温 · 薛定谔（Erwin Schr dinger）于 1944 年所评论的：“似乎没有人对那位修士的爱好有特别的兴趣，当然也没有人想到他的发现会在 20 世纪成为一个全新的科学分支的指路星，从而成为我们这个时代*有趣的科学。”*终，孟德尔的成果（和他开创性的论文）在 20 世纪之交被其他研究者独立地重新发现了。很快，生物学家就认定，进化不会以拉马克所讲的方式进行。孟德尔的研究表明，基因控制性状，而基因似乎在出生时就被固定。所以，动物一生中发生的任何事情都不会影响到它传给后代的基因信息。它只会给后代传递自己出生时的 DNA。 为大家所接受的故事变成了这样：遗传密码的随机突变使得一些长颈鹿有着比其他长颈鹿更长的脖子。这些脖子更长的长颈鹿会比没有发生这种有益基因突变的长颈鹿留下更多的后代，因为那些长颈鹿不能吃到同样多的食物，所以就更可能在繁殖前饿死或产下患病和营养不良的后代。通过漫长且残酷的包含机会与死亡的循环，不断重复“冲涮”。这就是进化的过程。基因就是命运。拉马克认为动物的生活经历可以改变其遗传特性的想法，也就是说动物后天所获得的特性可以被继承——现在到处被指摘，大家都认为这是不知晓基因这一真正遗传机制的人所犯的严重错误。 然而，查尔斯 · 达尔文本人一直设想后天特征的遗传是可能的，而且，尽管遗传学已成为主流，仍然有些人认为，拉马克的想法一定也有其可取之处。西格蒙德 · 弗洛伊德（Sigmund Freud）就一直坚持捍卫拉马克的想法。弗洛伊德是在 19 世纪晚期拉马克的进化理论推想达到顶峰时被培养成为生物学家的。但是后来新的遗传学出现了，拉马克学说在很大程度上被放弃了。直到 1939 年，弗洛伊德在他*后出版的作品《摩西与一神教》（Moses and Monotheism）中指出，“当前生物科学的看法”否定了“后天获得的品质可以传递给后代这种想法”。然而，弗洛伊德本人对此并不认同。他写道： “我怀着谦卑之心承认，尽管这样，我无法想象生物发展的过程完全脱离拉马克学说。” 到了 20 世纪 20 年代，拉马克主义在主流生物学中已经成了异端邪说。它被认为不仅是错误的，还是危险的。在巴黎的雕像后面，拉马克双目失明，沮丧地坐在椅子上，想着女儿的话到底是不是说错了。 快进到 2003 年，出现了一个名叫伊莎贝尔 · 曼苏伊（Isabelle Mansuy）的年轻法国科学家。她当时在苏黎世大学大脑研究所工作，正试图在小鼠身上建立一个边缘性人格障碍的模型。她设置了一系列看似极具虐待性的实验。在没有预示的时间间隔内，她把一群雌性小鼠（有幼崽的母鼠）扔到冰冷的水中（它们讨厌水），或者将它们与其幼崽分开几个小时，或者抓住其尾巴将它们拉起从高处抛下。通过这种方式，曼苏伊将小鼠置于慢性压力之下，从而创造了一些非常抑郁的母鼠。（如果实验室小鼠表现出宿命行为，比如不挣扎逃离游泳测试，或者失去了感觉快乐的能力——如对糖水和普通水没有任何偏好，则被认为是抑郁的。）随着曼苏伊那些抑郁母鼠的幼崽的长大成熟，很明显它们也变得抑郁起来。到此为止，这些都可以理解：一个不幸的童年对老鼠和对人一样，都不是什么好事。但是，当那些抑郁的雄性幼鼠长大（却仍然抑郁）并与一群快乐的雌性小鼠交配后，出人意料的结果出现了。这些交配所产生的后代，尽管从没有与它们不幸的父亲有过任何接触，却从出生起就是抑郁的小老鼠。 等等，那可真的不是该发生的事情。成年雄鼠的抑郁症是一种后天获得的特征，源自它们童年的特殊经历。如果它们的下一代生下来就抑郁，那就意味着后天获得的特征遗传给了下一代。而这正是拉马克主义“异端邪说”所描述的。 但这确实发生了。那些小鼠通过表观遗传学的方式从其父母处继承了心理压力。表观遗传学（epigenetics，源自希腊语，意思是“基因周围”）领域研究动物体内的化学过程如何响应环境因素，开启或者关闭 DNA 中的某些基因。特别是曼苏伊等人发现，慢性压力通过一种被称为甲基化的过程使大脑中的某些基因沉默，导致长期抑郁。而且这将通过生殖细胞（精子和卵子）传给不幸的后代，对小鼠如此——可能对人类也是如此。因此，某种形式的拉马克主义确实是可能存在的。 伊莎贝尔 · 曼苏伊后来说到，在进行这些实验的同时（其他地方也用小鼠进行的实验取得了类似的结果，为她的实验提供了支持），她读了拉马克的手稿，那些手稿给她带来了一种不可言状的兴奋感。她说：“在阅读那些古老的专著时，我的感觉是，他是如此正确。他是对的。” 拉马克的理论在原则上毕竟不是错误的。但是后天获得的特征究竟是如何传给后代的呢？没有人知道。然后，遗传学出现了：现在好像已经彻底了解了遗传过程，且这一过程中不包含任何拉马克元素。但仍有一些尚待发现的机制：表观遗传学理论。而这正是“缺失的那一块”。 某个午后，曼苏伊教授（她现在的称呼）在她的苏黎世公寓里，通过Skype 对着我们微笑，鸟儿在背景中叽喳地叫。她解释说，拉马克比她开始想象的还要正确。后来发现，拉马克从未说过长颈鹿是因为有意的努力才获得了长脖子。这个误解源于错误的翻译。“我重读了原文，”曼苏伊说道，“他并没有谈到长颈鹿的渴望或希望 ，而只是说那是所发生的事情——是对外部环境的适应过程。对于长颈鹿长出长脖子的‘有意识的愿望’，过去存在很大的误解。拉马克只是说，这是对这一环境习惯化的结果。” 但这听起来和后来达尔文的自然选择理论非常相似，对吗？ “是的，绝对是！” 她继续说道：“与当今的许多其他人一样，我确实认为，拉马克有着一些更为成熟的想法，而且比达尔文早很多——早了将近五十年。他不走运，我也不知道。”她遗憾地笑了笑：“当人们对我说‘哦，你的事业只是新拉马克主义，你只是在复活这个奇怪而愚蠢的法国人的想法’，我会觉得有些被冒犯。当你真正读到他的作品时，你会发现，他的成就完全是革命性的，而且他的观点充满了勇气。” 曼苏伊目前在她实验室里指导神经表观遗传学方面的研究，也可能会带来革命性的成果。（“你知道，在实验室做实验就像做饭一样，”她愉快地说道，“你需要非常有创意，同时也要做到精确。”）因为如果发生在小鼠身上的事情也会发生在人类身上，那么我们这些想法的影响会是巨大的——在医学上如此，在道德意义上也是如此。