看!這就是生物學

請赴一場生物學的盛宴 數年前，就任當時法國總統的季斯卡 ﹙Valery Giscard d’Estaing,1926- ﹚曾宣布：「二十世紀是生物學的世紀。」如果說整個二十世紀都是生物學的世紀並不盡然正確的話，至少就二十世紀後半期來說是肯定的事實。今日生物學是一門蓬勃發展的領域，我們目睹了遺傳學、細胞生物學、和神經科學驚人的突破；演化生物學、體質人類學、或生態學也有長足的進展；而由分子生物學的研究更是萌生出了一整套的工業體系。我們在各個領域中都可輕易見到生物學豐碩的成果，而醫學、農業、動物養殖業、和人類營養學，只不過是少數較常被提及的範疇而已。 但生物學的前景並非一直如此光明。從十七世紀時科學革命以降，至第二次世界大戰結束後，對大多數人而言，所謂的科學，是像物理、化學、機械、天文學等需大量仰賴數學，並強調共通定理重要性的學科。在這段期間，物理被奉為科學的圭臬；相對地，探究生物世界的努力則被貶謫為拙劣下等的嘗試。及至今日仍有許多人對生命科學持有嚴重偏差的看法，譬如當媒體在介紹演化的觀念、智力的高低、探測外星生物的可能、種屬的滅絕、或是吸煙的危險，都常出現有誤解生物學的情形。 遺憾的是，許多生物學家本身對生命科學也帶有一些迂腐的成見。現代生物學家傾向極度的專業化，他們對特定鳥類、某種性激素、親代行為、神經解剖、或是基因的分子結構所知甚詳，但對自己專業領域之外的進展則經常是一無所悉。很少生物學家能有時間跳脫出自己的專業，而以開放寬廣的角度環視整個生命科學的發展。遺傳學家、胚胎學家、分類學家、或生態學家都自稱為生物學家，但多數對「各生物學科之間的共通性」，或是「生物與物理之間的基本差異為何」，則缺乏清晰深入的認知。這些議題正是本書想要揭露與探討的主要目標。 ■從醫科學生到哲學博士 幾乎從我學會走路以來，我就愛上了觀察大自然，並由於對植物與動物的熱愛，使我能以全方位的角度來接近生物世界。很幸運的是，當我大約在一九二○年就讀德國的高中時，當時生物的教學著重於整個生物體的概況，以及生物與其他生物之間、和生物與無生命環境間互動的介紹；若套用今日的術語，也就是生命史、生物行為、和生態學。雖然在高中課程中我也修習了物理和化學，但這兩門學科是與植物或動物毫不相干的領域。 及至我成為醫科學生的那幾年間，我太興奮也太忙碌地投身於醫學，更是無暇思索「什麼是生物學？」或是「哪些因素使生物學成為一門科學」之類的基本問題。事實上，當時也沒有任何課程傳授有關「構成生物學要素」的資訊，起碼在德國大學的情形是如此。而我們現今稱之為生物學的知識，則是在植物系或動物系中教授，這兩系所都非常強調生物體結構與形態的研究，以及它們的演化發生史。雖然也有其他如生理、遺傳、或與實驗訓練多少相關的課程，但它們彼此的研究主題少有交集和整合。再者當時實驗學者的觀念架構，也和動植物學家建立在自然史上的理念架構，彼此扞格不容。 就在我完成臨床執業的檢定考之後，我決定放棄醫學轉攻動物學，尤其是鳥類的研究，並在柏林大學選修了哲學課程。然而讓我大失所望的是，雖然在一九二○和三○年間，科學哲學已儼然發展成一研究學門，但在生物與哲學所探討的議題中，完全沒有任何溝通銜接的橋樑。 及至五○年代，在我熟諳哲學領域的所有教學後，更是感到強烈的失望，科學哲學根本不存在！在哲學的範疇中雖有邏輯、數學、和物理，但卻幾乎沒有任何生物學家所關心的主題。大約也在同一時候，我靜坐下來，詳列一張名單，寫下在演化生物學的書籍或已發表文獻中（其中有少數是我撰寫的），討論的主要通則概論，並發現這些通則沒有任何一條能在哲學的論文中被充分地討論，大部分根本連提都不曾被提過。 然而當時我仍無意捲入歷史或科學哲學的研究，我所發表的這類論文，也純是為應付研討會和座談會的邀約，不得不暫時放下手邊演化理論和系統分類學研究才完成的，至於論文唯一的目的，則在指出生物和物理在許多層面上的歧異。例如一九六○年時，我應麻省理工學院勒納﹙Danial Lerner﹚的邀約，參與了有關因果關係的系列講座。我曾在一九二六年和一九三○年時分別發表過一篇小型雀類鳴禽的論文，和另一篇鳥類遷徙行為之起源的論文，從此就對生物行為之成因有著濃厚的興趣，這類能使我有機會釐清思緒的討論，我總是格外地歡迎。我很早就意識到在無生命和有生命的世界間，存有絕對的不同，兩個世界雖都遵循物理科學所發現和分析的共通定律，但生物體同時還服從另一套無生命世界所沒有的成因─也就是遺傳指令。當然，我並非是第一位發現生物雙重成因的生物學家，但我為這次系列講座所發表的論文，卻是首篇針對這個主題做詳細探討的文獻。 ■生物學:一門截然獨立的科學 老實說，我各篇關於「生命科學和物理科學之差異」的論文，並不像生物界其他同儕那般著眼於哲學和唯物論；在他們的文章中常會不自覺地引用唯物論者的觀點，像是「構成複雜生命系統的每一元素，都可透過對更小組成（如分子、基因等等）的研究來了解」，這樣的陳述讓我感到荒謬悖理。在生命世界中，從分子、細胞、組織，到整個生物、族群、甚至物種，生命有機體不斷可向上發展層級更高也更複雜的系統，而每一層系統都會有一些新的特質出現，那是即使透徹探討過組成份子後也無法預測得知的。 起初我以為這種「突現」（ emergence﹚僅存於生物世界，因此在五○年代一次於哥本哈根舉行的演講中，宣稱「突現是檢測有機世界的特徵之一。」突現現象在當時被認為是相當抽象模糊的觀念，因此當坐在聽眾席中的波耳，於討論期間起立發言時，我心裡已準備好將要面對嚴苛無情的辯駁，但出乎意料地，波耳完全沒有反對突現的觀念，只提醒我用突現現象來劃分物理和生物科學的論點還須商榷；他當時舉水為例，說明水分子的性質也無法由組成水的氫原子和氧原子的特性中看出，波耳認為無生命世界的突現現象也是相當激烈的。 除了反對上述的化約主義外，另一個令我憎惡的，則是稍後被巴柏（Karl Popper）美名為本質主義﹙essentialism﹚的分類式思考方式。本質主義將變化萬千的自然界區分為固定的幾種型態，並僵化尖銳地排斥其他可能的型態。這種分類觀念的起源最早可追溯回柏拉圖和畢達哥拉斯的古希臘時代，但卻並不適用在今日的演化和族群生物學上；演化和族群生物學研究的對象並非是獨立的個體，而是由眾多獨立個體聚集而成的族群，因此我們很難找到其隸屬的類別。要以族群的觀點來解釋多變的生物現象，也就是所謂的族群式思考方式，對習於唯物論觀點的人來說似乎特別困難，我就曾為了這類問題數次與物理學家鮑立（Wolfgang Pauli）相持不下；鮑立是少數渴望了解生物學家腦中在想些什麼的學者，最後當我建議他想像一百個移動方向和速度均不相同的氣體分子（他稱為「個別氣體」），他才終於比較了解族群式的思考方式。 生物學還常被許多想要建立科學史的人士所誤解。當孔恩的《科學革命的結構》一書於一九六二年付梓時，我很不解為什麼這本書會激起如此多的騷動。沒錯，孔恩的確駁斥了一些傳統科學哲學中最不切實際的論文，然而他提出的替代觀點，在我看來似乎是一樣不切實際。孔恩主張生物學發展史中的劇烈改革是指何時？而他所描述漫長而正常的科學演變，又是意指哪一段期間？據我所了解的生物學歷史，它們根本不存在。達爾文在一八五九年發表的《物種原始》，毫無疑問是革命性的創舉，然而演化的概念卻早已瀰漫有一世紀之久了；再者，達爾文理論中促成演化適應的關鍵機制─—天擇，也一直要到書籍出版了百年之後，才被完全接受；在這段漫長的期間中，仍有一些零星的革命發生。科學的發展絕對沒有任何正常的時期。無論孔恩的觀點應用在物理學上正確與否，它都無法套用在生物學上。由物理背景出身的科學史學家，似乎無法掌握三世紀以來生物研究所發生的事。 我開始愈來愈能看清生物和物理是兩門截然不同的科學，兩者所探討的主題、歷史、方法、和哲學，都有基本的差異。雖然所有生物的運轉都符合物理和化學的定律，但生物體卻不能完全切割化約成物理化學法則，物理也無法解答許多生物世界所獨有的性質。傳統的物理和依據物理所建立的傳統科學哲學，全都由一些不適用於生物研究的觀念所主導，其中包括了本質主義、決定論、普遍論﹙universalism﹚、和化約主義。而生物學則是由族群思考方式、機率、機會、多元論、突現、和歷史敘述所組成。如今我們需要一個全新、融合所有科學研究方法的科學哲學。 ■明心見性的科學 當我計劃撰寫此書時，腦海中浮現的是一本生物學的生命史，一本可讓讀者充分了解生物學的重要與豐富，同時也能幫助因資訊爆炸，而愈來愈難抽絲剝繭解決問題的生物學家。在這領域中，每年都有新兵加入研究的陣容，成果也像雪崩一般來勢洶洶、一瀉千里地發表刊印。事實上，幾乎所有和我聊過天的生物學家，都曾抱怨他們連自己專門領域的論文發表速度都快趕不上，就遑論其他鄰近學科的資訊了。然而科學觀念的躍進，決定性因素往往是來自狹小領域之外的意見，新的研究方向也常需生物學家稍微疏離自己的範疇，將問題視為解釋生命世界大方向的一小部分後，才能浮現出來。我希望本書能提供一理念架構，使汲汲於研究的生物學家，能由此獲得較寬闊的視野，並運用在自己專門的研究議題上。 談到資訊爆炸，沒有任何學科能比分子生物學的情況更明顯了，然而本書卻並未詳盡討論分子生物學，僅在第八、九章中列舉了一些由分子生物學家所發現的主要通則。這並不是因為我覺得分子生物學不如其他學科重要，原因其實正好相反，無論我們討論的是生理學、發生學、遺傳學、神經科學、或動物遺傳學，分子的運轉都是所有現象的最終根本，每天研究者也不斷有更新的發現。然而我個人的感觸是：雖然我們已辨識了許多樹木，但卻仍未窺見森林的全貌（見樹不見林﹚。其他人或許並不同意我的想法，但無論如何，要深入廣泛的綜觀分子生物學，是我仍力有未殆的工程。 另外一門甚為重要的學門——心智運作的生物原理，也有著同樣的情形；由於目前對此我們仍處在摸索階段，我也並不精通必要的神經科學和心理學的知識，以做廣博的分析，因此不免有遺珠之憾。最後一門疏漏的領域則是遺傳學，生物體舉凡結構、發生、功能、和活動各個層面，都深受遺傳程式的影響，但由於分子生物學的興起，遺傳學發展重心也已轉移至發生遺傳學上，並實際成為分子生物學的分支，因此本書也無意檢視這個領域。然而我衷心希望，本書以整體性的觀點來探討生物學的方法，仍能對這些未直接涵蓋的生物學分支有所助益。 如果生物學家、物理學家、哲學家、史學家、和其他對生命科學有專門興趣的人士，能從後面的章節挖掘出實用的觀點，那麼本書就達到主要目標之一。但是我深刻以為，每位受過教育的人士，都應對演化、生物多樣性、競爭、絕種、適應、天擇、繁殖、發生等基本生物學觀念有所認識，因為人口過剩、環境破壞、或都市的問題，是科技進展或文學歷史也無法紓緩的，最終唯有透過了解這些問題的生物根源才能解決。最後，要做到古希臘智者所說的「明心見性」﹙know thyself﹚，也得先知道我們的生物起源。幫助讀者進一步了解人類在生物世界中的地位，和我們對自然界的責任，是本書的主要目標。 ——一九九六年九月於麻州劍橋

1904年出生於德國的醫生世家，從小熱愛大自然，就讀醫學院時毅然轉讀生物學。他在研究鳥類時，覺得「就像是有人給了我開啟天堂的鑰匙」。1931年到美國自然科學博物館工作，後來在哈佛大學任教直到退休，也曾擔任該校的比較動物學博物館館長。2005年逝世於美國麻州貝德福，享年一百歲。

他除了是名聲卓著的鳥類學家、動物學家，還開創系統分類學，建立現代演化綜合理論，提出當前最廣為接受的物種觀，被譽為達爾文以來最偉大的演化生物學家。

他的著作豐富，包括《生物學思發展的歷史》（Growth of Biological Thought）、《系統分類學與物種原始》（Systematics and the Origin of Species），以及獲得Phi Beta Kappa美國大學優等生榮譽學會「1992年最佳科學圖書獎」的《長篇大論：達爾文與現代演化思潮之誕生》（One Long Argument：Charles Darwin and the Genesis of Modern Evolutionary Thought）。

麥爾一生獲頒許多國際知名獎項與榮譽頭銜，例如美國的國家科學獎章、巴仁獎、達爾文獎章、國際生物學賞、克拉福德獎，不愧是深受全球學術界尊敬的學者。

台灣大學農化系畢業，陽明大學神經科學研究所碩士，曾經於美國伊利諾大學遺傳研究所進行博士研究。目前致力於科普書籍與科普雜誌文章的翻譯和寫作，期待能為建構科學界與大眾間的橋梁貢獻一分心力。

譯有《一粒細胞見世界》、《這就是生物學》、《免疫兵團》等書，科普文章散見於《科學人》雜誌。