這是一本關(guān)于生物學(xué),特別是遺傳學(xué),的歷史回顧。在書中,弗朗索瓦·雅各布追溯了人類對(duì)生命現(xiàn)象的理解如何從宏觀過渡到微觀,進(jìn)而聚焦到分子尺度上。與此同時(shí),他也考察了時(shí)間、偶然、個(gè)體等觀念的演變。
長久以來,人類依據(jù)外形對(duì)生物進(jìn)行分類。十八世紀(jì)之后,細(xì)胞成為研究的焦點(diǎn),人類開始在細(xì)胞內(nèi)尋找隱藏的生命建筑,直到十九世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了基因。二十世紀(jì),人類解析了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu),揭開了遺傳密碼的奧秘,由此開啟了分子生物學(xué)時(shí)代。在書里,雅各布清晰地展示了每一次大規(guī)模的認(rèn)知轉(zhuǎn)變都是一次思想革命,徹底改變了人類對(duì)自身在宇宙中置身何處的理解。
本書以遺傳學(xué)的發(fā)展為例,描述了生物學(xué)理論的演變過程,詮釋了科學(xué)發(fā)展的內(nèi)在邏輯,論證了知識(shí)儲(chǔ)備、技術(shù)條件與想象力如何為科學(xué)突破做好了鋪墊。
后,雅各布探討了這個(gè)時(shí)代的若干基本問題:基因在何種程度上塑造了人類的行為?環(huán)境與人類的發(fā)育是什么關(guān)系?人類現(xiàn)在可以決定自己的演化了嗎?
推薦序
陳嘉映
這本書的書名是生命的邏輯:遺傳學(xué)史,顧名思義,是從遺傳來理解生命的邏輯。本來,生命是個(gè)較寬的概念,遺傳是生命現(xiàn)象中的一支。不過,越往現(xiàn)代,生命概念就與遺傳概念交織得更緊,的確,生命體跟其他物體的根本區(qū)別在于生命體會(huì)遺傳。人們當(dāng)然早就通過繁殖現(xiàn)象對(duì)遺傳有所了解,龍生龍鳳生鳳,老鼠的孩子會(huì)打洞。然而,直到幾十年前,我們才把繁殖理解為組成生物體的分子的復(fù)制,這種復(fù)制與晶體的復(fù)制不同,生物體中的大分子的結(jié)構(gòu)完全是由遺傳物質(zhì)的堿基序列決定的。
從這個(gè)角度來看待生命體,生命科學(xué)的大多數(shù)分支都可以視作遺傳學(xué),用光或聲來操控活體組織中的神經(jīng)元就叫作光遺傳學(xué)、聲遺傳學(xué)。當(dāng)然,生命體跟環(huán)境的互動(dòng),包括生命體之間的互動(dòng),也是重要的生命現(xiàn)象,但要對(duì)這些互動(dòng)進(jìn)行科學(xué)研究,后仍離不開對(duì)遺傳基因的研究。
作者說到,在很長時(shí)間里,生物學(xué)里有兩條迥異的進(jìn)路。一條是綜合論或者演化論,另一條是原子論或者還原論。演化生物學(xué)關(guān)注的是群落、行為、生物體之間以及生物體與環(huán)境之間的關(guān)系,關(guān)注的是遠(yuǎn)程原因,目的在于說明是何種力量和路徑指引生命系統(tǒng)演化為今天這個(gè)樣子。對(duì)綜合論者來說,整體絕非簡單的部分之和。與此對(duì)照,還原論者關(guān)注的是近程原因,關(guān)注器官、細(xì)胞和分子的結(jié)構(gòu)和作用。還原論者努力把復(fù)雜的現(xiàn)象拆解開,進(jìn)而以物理和化學(xué)里典型的精度和純度來研究各個(gè)組分。整體可能表現(xiàn)出部分所不具備的特征,但是這些特征必然源于其組分的結(jié)構(gòu)。演化論和還原論關(guān)注的是兩類不同的秩序,而這兩類秩序在遺傳層面上相遇了。不妨說,遺傳組成了生物秩序的秩序促成演化的正是遺傳程序出現(xiàn)的隨機(jī)改變。
兩條進(jìn)路也許在這個(gè)意義上相遇了,但這不意味著它們合二為一。作者說:個(gè)體的規(guī)律與群體的規(guī)律不是直接相關(guān)的規(guī)律,無法互相導(dǎo)出。在微觀生物學(xué)領(lǐng)域,主導(dǎo)的是因果探究,在宏觀演化論的領(lǐng)域,主導(dǎo)的是統(tǒng)計(jì)學(xué)。作者提示,19世紀(jì)中葉,達(dá)爾文提出演化論那時(shí)候,統(tǒng)計(jì)學(xué)思想也正在其他學(xué)科興起,突出的如波爾茨曼開創(chuàng)的熱力學(xué)。格外有意思的是,與牛頓力學(xué)不同,演化論與熱力學(xué)都含有時(shí)間不可逆的觀念。就像熵的增長有一個(gè)方向,演化過程也是不可逆的:一旦某些變異體被自然選擇保留下來,某一個(gè)生物群體就確定了進(jìn)一步的方向,不可能再回到先前的狀態(tài)。
生物學(xué)已經(jīng)挺進(jìn)到分子層面,然而,這并不意味著生物學(xué)今天回到了還原論。在還原主義時(shí)代,科學(xué)分析必須排除所研究系統(tǒng)或其獨(dú)特功能之外的任何其他考量,與此不同,今天的生物學(xué)無法把結(jié)構(gòu)與功能分開,而功能不僅取決于生物體,而且也受制于塑造了生物體的所有歷史事件……無論是哪個(gè)層次的研究分子、細(xì)胞、組織體或者種群歷史的視野都不可或缺。無論在哪個(gè)層面上,對(duì)生命系統(tǒng)的研究都需要在兩個(gè)方向上展開,一個(gè)是縱向上的組織邏輯,一個(gè)是橫向上的演化邏輯。
我在這里介紹本書的一點(diǎn)點(diǎn)內(nèi)容,是想說明,一般說來,一部好的科學(xué)史必定富有思想性。遺傳學(xué)的發(fā)展像任何門類科學(xué)的發(fā)展一樣,主要內(nèi)容是技術(shù)性的,本書也的確介紹了很多技術(shù)性的細(xì)節(jié)。然而,一門科學(xué),除了處理技術(shù)性內(nèi)容,還會(huì)面臨一些我們普通人也會(huì)問出來的一般問題,例如,生命是怎樣產(chǎn)生的?生物和非生物有沒有本質(zhì)區(qū)別?若有,它們的根本區(qū)別是什么?生物學(xué)能不能還原為物理學(xué)?當(dāng)然還有:人為什么必有一死?科學(xué)能不能創(chuàng)造出永生的人?科學(xué)史不同于科學(xué)教科書的一個(gè)特點(diǎn)在于,它幫助我們從這些一般的思想問題來理解一門科學(xué)。
20世紀(jì)下半葉以來,生命科學(xué)的發(fā)展為迅猛。這本書初版于1970年,中文譯本所據(jù)的英文版出版于1974年。鑒于生命科學(xué)的發(fā)展日新月異,這是本老書了。不過,思想不那么怕老,從我一個(gè)外行看去,生物學(xué)的基本理論這幾十年似乎沒有發(fā)生重要的修正。就此而言,這本書并不過時(shí)。至于這幾十年來生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我在這里順便推薦一本,約翰·帕林頓的《重新設(shè)計(jì)生命》(李雪瑩譯,中信出版集團(tuán),2018年),我讀到的同類著作里,這一本既新又全面,介紹了基因組編輯技術(shù)、光遺傳學(xué)、干細(xì)胞技術(shù)、合成生物學(xué)等方面截止到2016年之前的技術(shù)進(jìn)展。
一本遺傳學(xué)史,當(dāng)然包含大量的專業(yè)內(nèi)容,得要傅賀這樣攻讀過生物學(xué)的博士來翻譯。另一方面,本書面對(duì)的是普通讀者,傅賀的譯文為此增添了方便,譯文多使用較短的句子,行文明白曉暢。
生物學(xué)科普我一向愛讀,愛讀而已,始終是個(gè)外行,當(dāng)然沒資格寫序。但我猜想,這本書的讀者大多數(shù)也是外行,我不妨把自己的幾點(diǎn)想法寫出來,供其他讀者參考,或博一哂。