摘自《創造:科學如何重塑生命本身》,作者:亞當·盧瑟福。由Current/Penguin出版。版權©亞當·盧瑟福,2013年。經許可使用。
自從《物種起源》出版以來的150年裡,數百萬科學家對進化論進行了各種形式的探索和研究:他們以各種可以想象的方式對它進行拆解、調整和猛拉。他們觀察了無數物種,從土豚(或食蟻獸)到斑馬,以研究它們的行為。他們首先使用數學模型,然後在計算機中建立了無數種群的模擬,並對其人工環境進行推壓,以觀察它們在連續幾代中的適應情況。他們對無數物種進行繁殖和雜交,以觀察遺傳是如何工作的,並瞭解下一代優勢所在。他們讓細菌在水箱中繁殖了幾十年,並親眼目睹了“經修改的演化”的發生。在現代,我們已經破譯了它們的遺傳密碼,並清楚地看到了DNA中的差異,這些差異反映了一個物種如何變成兩個物種,每個物種都找到了更適合自己的生態位。我們看到細菌種群適應了抗生素的敵對作用,並且令人沮喪的是,它們產生了耐藥性。雖然達爾文提出的最初模型已經過修改和充實,但他描述的“一個大論點”在對如此龐大的想法進行必要的抨擊中依然完好無損。這就是為什麼它被稱為自然選擇進化論。理論一詞的通俗含義,即一種直覺、猜測或純粹的瞎猜,與它的科學含義相比是可悲的渺小。當科學家談論理論時,他們指的是想法的頂峰:一組可測試的概念,這些概念都指向並預測對現實的描述,這種描述非常可靠,以至於它與事實無法區分。
達爾文在他開始研究細胞的時候創作了他的傑作,當時細胞的研究正從自然發生說的停滯狀態中開始出現。但是,他對進化的描述並不是關於新生命的開始;正如標題所暗示的那樣,它是關於新物種的起源。當一個生物體獲得瞭如此多的突變性狀,以至於它們不再能夠與曾經是其同類的生物繁殖時,新物種就會出現。當我們學習自然選擇時,通常會提到顯眼的可見性狀——鹿角、頭髮顏色,偶爾也會提到食蟻獸的舌頭。但是,我們現在知道生物學在細胞層面上是如何工作的,並且可以將自然選擇進化論轉化為達爾文在很大程度上不了解的微觀世界。虛構的食蟻獸的舌頭之所以更長,是因為在其種群內部發生變異的偶然機會,該個體在舌頭中擁有更多(或可能更大)的細胞,而產生這種組織差異的基因將透過精子或卵子傳遞給下一代。同樣,當您割破紙的時候,您的血小板會形成一個塞子和一個楔子來幫助止血,這實際上是因為攜帶血液中細胞的生物,它們的凝血功能不如以前有效,所以在幾千代(和物種)之前就被自然界淘汰了(可能是因為讓相關生物的癒合效率較低,或者可能導致失血而死)。至關重要的是,我們現在知道被選擇的不是個體,也不是細胞,而是攜帶優勢資訊的載體。與所有生物學一樣,賦予凝血的資訊儲存在細胞內的DNA中,而DNA分子將在整個故事中發揮核心作用。
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細胞理論和自然選擇是同一真理的反映:生命是衍生而來的。它在逐步且最終壯觀地被修改,但本質上,生命是先前存在的適應性延續。
公眾對自然選擇進化的接受程度隨著時間的推移而時起時落,至少在其最初的五十年左右的時間裡,受到了科學家的質疑。但現在,至少在科學家和那些普遍瞭解它的人中,自然選擇是地球上生命多樣性的唯一有效解釋。雖然科學的定義是期望隨著時間的推移進行修正,但現在看來達爾文的觀點被完全取代的可能性極小。當您將其與細胞理論聯絡起來時,這兩個觀點都會得到令人信服的加強。
儘管進化的概念——即生物體會隨著時間的推移而變化——早於達爾文,但在1859年,這個想法以及自然選擇的觀念都是新穎且真正具有革命性的。它們都反駁了人類歷史上占主導地位的觀點,即生物都是被分別創造出來的。如果沒有達爾文的艱苦工作和十八世紀和十九世紀顯微鏡學家密切觀察的工作,那麼生命存在多條途徑的想法,不僅是植物、動物、真菌,而且是每一種生物的獨立起源,可能看起來是合理的。即使考慮到無數種具有高度專業化功能的獨特細胞型別,單獨的或多元的起源也可能看起來是合理的。
相反,由於達爾文和細胞理論,我們可以將每一個生物體聯絡到最龐大的血統中。正如達爾文在他的傑作的最後一段中所寫的那樣,“這種生命觀是宏偉的,它具有多種力量,最初被呼吸進幾種形式或一種形式中。”這是寫在紙上的一些最美好的文字,經常被引用,但有些事情就是值得重複的。然而,他在最後五個字中提出了一個問題:“幾種形式或一種形式”。它是哪一個?生命之樹的根基是什麼?單一形式、細胞還是多種形式?這個根深蒂固的歷史問題的答案不在於過去,而在於每一個活細胞的分子內部。透過檢查細胞傳遞其特徵以及這些特徵發生突變的機制,我們將找到生命是否具有單一起源的答案——我們將開始看到它最初出現時的樣子。