书城科普读物地球之难:困境与选择
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第13章 生物学困惑

马古利斯认为,生物学的巨大困惑是深受机械论和还原论的桎梏,生物学家们广泛相信宇宙是机械的,相信并传授生命是一个机械系统,可以用物理学和化学来描述,就像化学最终能够还原为物理学一样,生物学也能够还原为化学。从20世纪30年代开始,面对孟德尔遗传学的挑战,新达尔文主义学派提出:进化根源于个体中随机的遗传性变异(突变)的积累,试图把20世纪早期遗传学和达尔文进化论统一起来。新达尔文主义者提供了大量的关于生物进化方式的形式化、数学化的解释,产生了被称为群体遗传学、行为生态学、社会生物学、群体生物学等分支领域,发现一些诸如“性策略”“进化分支主义”“内适应”“进化稳定策略”“损益能量学”等不可思议、不可测量、在真实世界中没有任何指称的概念。新达尔文主义对生命、进化、适应等概念的定义都源于其机械主义生物学世界观,生命被定义为是进行繁殖、突变并繁殖其突变的个体的集合;进化是基因频率在时间上的变化(突变的渐进积累),这些变化是通过自然群体中的自然选择引起的;突变是随机发生的,这些随机突变是左右生物存在的生命的物理决定因素,是所有进化新特性的源泉。面对批评者对眼、脑、翅膀是通过随机突变进化的反对声音,新达尔文主义者用生物体“适应”它们的环境、生物体的结构与它们的生存要求之间的密切关系来作出安慰性的解释。马古利斯认为,20世纪后期的生物学家所使用的“适应”术语,与19世纪早期英国地理学家威廉·巴克兰使用这个术语来描述地球在太阳系中的聪明位置及上帝持续创造的产品的完美适应性几乎完全一样。

马古利斯列举了英语世界新达尔文主义使用的典型语词,如:适应、利他主义、利他主义行为、欺骗、自私的行为、适合度、内适合度、遗传的变异、基因型、表现型、群体选择、亲属选择、选择的层次、选择的单位、自然选择、性选择、性繁殖,等等;分子进化论者使用新达尔文主义的术语,如:高级生物、原始生物、高等生物、低等生物、分子同源、趋同、趋异、保守序列、有根的系谱、快速进化/缓慢进化的分子,等等,认为这些术语没有一个是可以直接测量的,所有与之相关的量的确定都是间接的,必然要涉及各种假设和未明确说明的假设,离开了新达尔文主义的语境,是毫无意义的(遗憾的是,本书在某些论述中还不得不借用这些术语,以与学界的习惯、理解相一致)。新达尔文主义者之所以主导着生物学科学活动,一个重要原因是其机械论的世界观与我们主导文明的主要神话是完全一致的,这种贪得无厌,几乎完全只与技术、权力和财富相关的物质主义文明的神话认为,地球属于人类。

性是进化生物学研究的一个关键领域,然而,关于性行为的许多理论是错误的。一些生物学家以经济的眼光来看待性,他们用性行为的代价,如寻找性伴侣,产生带半数染色体的特殊性细胞,为这些行为所消耗的时间,相对于它可能带来的好处而言是得不偿失,因而,性似乎是多余的,是生物进化中没有必要的自寻烦恼。性之所以被保留下来,是因为来自父母双亲的合子的类型可以大大增加,这种变异使那些具有性别分化的生物比不具有性别分化的生物能更快地适应环境,从而能更好地生存下来。但科学家发现,无性生殖和有性生殖方式一样普遍,甚至比有性生殖更普遍。马古利斯认为,性需要一个新的视角来定义:性是遗传物质的融合,通过这种融合,从多个亲体产生新个体。根据这一定义,已知最小的性行为是核酸进入细胞,细菌的性行为是交换基因,如以病毒的形式互换信息。在这一意义上,一个感冒病毒侵入人体即是一种性行为,因为它将遗传物质注入宿主细胞内。原生生物、植物、真菌和动物的性行为以细胞融合的形式出现,来自不同亲本的两个细胞核在同一胞质环境中融合。性可能起源于基因修复系统,生命诞生后一二十亿年中,在有害紫外线的强烈照射压力下,细菌受损伤的DNA如得不到修复很快就会灭绝,尤其是光合作用细菌,辐射既是必需的又是致命的,修复就成了生命活动必不可少的一部分:

“在标准的DNA修复过程中,生物体通过复制一条新链以产生一个健康的双链DNA分子。这种分离和连接与性行为密切相关。在这里性行为代表着一种容许细胞接受外源性DNA的机制,于是那些在充满辐射世界中被采用的生存方法逐步进化成性机制。”“当大气中形成臭氧保护层时,接合—修复机制已经被整合到了细菌的生命中。”“基因重组,首先是作为DNA修复技术发展起来,然后才与性行为机制建立密不可分的联系。对生殖因子、附着体、质粒、感染和配合现象的研究发现,它们都包含有基因重组。这些都是细菌的性行为的不同形式。”

细菌的性行为,使生物获得新的基因组成变得很容易,更复杂的动植物细胞也就在进化中形成。

真核生物的减数分裂的性活动,是在细菌或原核生物的性行为之后进化出来的一种不同的过程。减数分裂性行为包括两个交互的过程,先是染色体数目减半形成精子、卵或孢子,然后精卵结合恢复原染色体的数目。减数分裂的性行为起源与减数分裂和共生相联系,减数分裂是在细胞有丝分裂基础上发展形成的,与有丝分裂的区别是:细胞分裂时染色体DNA不复制,着丝粒复制延迟,形成单倍体细胞,以后通过受精融合在后代细胞中恢复双倍体。细胞融合(受精)可能起源于同类相食,一个已完成有丝分裂的微生物!食另一个,但并未消化它,导致染色体加倍(二倍体),通过减数分裂又使它回复到原来状态,减数分裂与受精融合在反馈循环中相互连接起来。减数分裂与细胞复杂性及组织分化紧密相连,进化选择的是复杂的动物组织与器官,而不是性行为。

共生是一个普遍的生物学现象,德国真菌学家德·巴瑞(H。A。DeBary)1879年首先对共生定义:“不一样的生命生活在一起”。然而,共生被现代人的狭隘利益观念所曲解,许多生物学家用分析人类社会的概念来描述有机体间的相互作用,由“人的社会”向“动物群体”全盘外推,共生被认为是指互利关系或动物利益,有成员间的损—益分析含义,如:这种关系使相互间的受益超过不利;一种有利于至少其中一个物种的联合;互利的生物营养联合体;相互受益的关系等等。共生成了互利共生的同义词,共生的伙伴之间有身体的接触,是积极的有利的社会关系,与消极的社会关系是相对的。进一步推论,既然共生是互助互利的,非互助互利就不是共生,与之相对应的是竞争,许多西方科学家把互利共生当成政治口号,他们的共生研究也与细胞、分子和进化生物学分开,共生被视为积极的进化中的合作力,是与消极的生存竞争相对的,共生意义变得更为混乱。马古利斯认为:

“共生是在生物新颖性产生上的一个革命,远远超过了偶然突变的意义。”

偶然突变是进化的新颖性的一个来源,但性行为与共生,接纳外来基因组是生物进化极为重要的机制,线粒体、质体和其他细胞器最初都是作为细菌出现的,形态发生的创新和物种形成源自胞内共生,内共生作为细胞器起源和细胞进化的一个重要机制将纳入生物学主流。