郭泓志 蔣友柏 脫衣 HOLGA 高雄 

生命究竟是什麼?
· 方舟子·

(一)

生命是什麼?這似乎並不是一個難題。每個人都很容易區分生命和非生
命,因為生命有著顯而易見的特徵:生長、發育、繁殖。但是這僅僅是表面的
現象。我們要問個究竟的,乃是導致了這些現象的生命的本質。

古代東方聖賢對這個問題的回答是令人難堪的沉默。或許他們根本就沒有
想過要問這種看上去沒有實際意義的庸人自擾的問題,這或者正是科學沒能在
東方誕生的一個因素。但是,像現在的某些流行觀點那樣,把科學的誕生歸功
於猶太-基督教的一神論傳統,是完全錯誤的。科學有更為偉大的來源:古希
臘的理性思辨。當亞里斯多德以超凡的博學審思考察世界萬物時,生命是什麼
這個問題也擺在了他的面前。在他看來,生命的本質,是由於有靈魂:植物有
營養靈魂,動物有感覺靈魂,而只有人類才有理性靈魂。在西方渡過了蒙昧的
中世紀,重新發現古希臘的經典著作之後,亞里斯多德對生命的看法,就像他
的其他教導,被捧為真理。到了十七世紀,才有法國哲學家笛卡爾挑戰亞里斯
多德的教導。笛卡爾的挑戰,表面上看來乃是出於神學的理由:靈魂是不滅的,
如果動、植物也有靈魂,意味著它們在死後也將上天堂,而這是不可接受的。
所以,笛卡爾認為,只有人才有靈魂,而其他生物是沒有靈魂的。那麼,它們
是什麼呢?是自動運轉的機器。這種結論,實際上是時代的產物。這時候的西
方,正進入所謂「科學革命」時代,時鐘之類的自動機器代表著此時的最高技
術成就。笛卡爾的論斷,正是這個正在興起的機械世界的反映。因此,笛卡爾
的機械主義風靡一時,並且在無神論興起後,又有了進一步的發展。在當時的
無神論者看來,既然並不存在不滅的靈魂,人和動物也就沒有本質的差別,也
就是說,人也是機器。這種極端的機械主義,在法國哲學家拉美特利在1749年
出版《人是機器》一書時,達到了頂峰。

這當然是一種過於簡單化的類比,畢竟,再自動化的機器也無法象生物那
樣生長、發育和繁殖。在進入十九世紀之後,隨著物理學和化學的發展,機械
主義便被更為精緻的物理主義所取代。生命不再被當成簡單的機械運動,而是
更為複雜的物理過程,特別是動力學、熱力學和電磁學反應過程。物理主義者
相信,用生物體內的原子運動、力的相互作用和能量變化,可以解釋一切的生
命現象。在這種觀念的指導下,物理主義者發明了種種儀器用於測量生理反應,
對生理學的研究做出了巨大的貢獻,例如,施萊登提出細胞學說,赫爾姆亥茲
測定生命運動遵循能量守恆定律而不存在神秘的力,以及杜布瓦-萊蒙德
(DuBois-Reymond)發現神經電流,等等。成就無疑是巨大的,但是這種仍然
過於簡略的思維也使物理主義者錯過了重要的發現。比如,在瑞士生理學家米
歇爾(F.Miescher)看來,精子在生殖中的功能,只是起著促使細胞分裂的機
械作用,這使得他在1869年發現核酸時,當時的人,包括他本人,都未能意識
到他的發現在遺傳學上的重大意義。

生理學家們較多地受到機械主義、物理主義的影響,而對於那些親身觀察、
感受到生物世界的奇妙的博物學家來說,將生命和非生命混為一談,是難以忍
受的。事實上,在《人是機器》一書發表的第二年,在倫敦就有人匿名發表了
《人不是機器》與之針鋒相對。起初,這種對抗只是神學和形而上學的思辨。
隨著物理主義對生物學的研究在十九世紀開花結果,博物學家們也被迫去尋找
一種具有科學意義的觀念,這樣,就有了所謂「活力主義」。活力主義者承認
物理、化學作用可以部分地解釋生命現象,但是,生命還有自己特殊的物質或
力。活力主義一開始就是以對抗機械主義、物理主義的形式出現的,在活力主
義者當中,具體見解多種多樣。有的認為生命有一種特殊的物質,被稱為「原
生質」,細胞質就被認為是由原生質組成的。由於原生質被認為有一種特殊的
「膠質態」,甚至有一門新的學科,「膠質化學」,被創立起來專門研究這種
狀態。有的認為生命當中存在一種特殊的不遵循物理定律的力,被稱為「活
力」。更有人認為生物具有靈力、意志力。許多的活力主義者同時也是目的論
者,相信生命是為了某種確定的目的而存在。

物理主義者和活力主義者其實有相同之處。從某種意義上說,他們只是在
玩文字遊戲。對無法具體解釋的現象,物理主義者泛泛地用「運動」、「能量」
說明,「運動」和「能量」成了打開所有生命之門的萬能鑰匙。如果我們把
「運動」、「能量」改成「活力」,這樣的解釋,可以很方便地轉換成活力主
義。但是,即便如此,物理主義和活力主義還是有著根本的分歧:物理主義者
相信未知的「運動」、「能量」可以通過科學研究的方法在將來得到闡明,而
許多活力主義者相信「活力」乃是一種超出科學研究範圍的神秘力量。這種以
蒙昧區域為自己的領地的觀念注定是要節節敗退的。進入二十世紀之後,隨著
生物化學和遺傳學的創立和發展,活力主義不可避免地衰落了。細胞質被發現
是由細胞器、大分子、膜等多種組分組成的,並不存在一種特殊的原生質,所
謂的膠質態可以用生物化學解釋,「原生質」一詞和「膠質化學」一起消失了。
以前被認為存在「活力」的「神秘」現象,逐漸地都可以在分子和細胞水平上
用物理、化學的反應加以解釋,「活力」失去了存在的基礎。達爾文的自然選
擇學說最終被證實和廣泛接受,也終結了與活力主義息息相關的目的論。到了
二十世紀三十年代,活力主義已在生物學界被完全拋棄了。具有諷刺意味的是,
在活力主義已在生物學家們當中失去市場之後,卻有一批物理學家試圖復活活
力主義,包括偉大的物理學家波爾和薛定諤。他們認為在生物體中存在著特殊
的未知的物理定律,只在生物體中起作用。

同樣諷刺的是,在二、三十年代,受到物理主義成就的鼓舞,一批生物學
家相信物理學的最新成果,比如相對論、量子力學的原理,也將會在生物學當
中得到應用。這個願望也落空了。生物學家們逐漸認識到,對生命現象而言,
化學作用是遠比物理作用更為重要的因素。生命現象,主要地,應該在分子的
層次上用化學作用加以闡明,物理作用的直接影響是次要的。我們不妨說,物
理主義至此演變成了物理-化學主義。

(二)

從機械主義、物理主義到物理-化學主義,一脈相承,實際上都屬於同一
個哲學陣營:還原主義。它相信,某一層次的現象,都可以通過分析較低一級
的各個組分的性質和相互作用而得到解釋。這實際上是現代科學的一個傳統:
用物理作用解釋化學現象,用化學作用解釋生命現象,用生物作用解釋心理現
象,用心理作用解釋社會現象。

活力主義所試圖對抗的,正是這種還原主義的傳統。在活力主義消亡之後,
又出現了整體主義或機體主義對抗還原主義。整體主義者承認生命中不存在違
背物理、化學原理的現象。但是,他們認為,整體大於部分的總和,當各個組
分有機地組合在一起形成整體時,即出現了新的性質,而這種性質,無法通過
分析各個組分的性質和相互反應推導出來。因此,生物體做為一個整體時,就
存在不可能用物理、化學作用來解釋的新現象。當整體主義在二十世紀二十年
代首次被提出來代替活力主義的時候,只是做為一種形而上學的觀念出現的,
並不具有科學意義。奧地利生物學家貝塔朗菲(L. von Bertalanffy)在四
十年代創立一般系統論,代表著試圖將整體主義改造成科學工具的最初努力。
近年來開始嶄露頭角的蓋婭論(Gaia),則是反抗還原主義的最新的幾近絕望
的掙扎。

但是,所有的這些努力,對現代生物學的研究影響甚微。他們只是少數偏
愛哲學的學者以導師的身份所做的宣揚。他們所描述的那些整體現象,即使能
用數學語言定量地描述,也僅僅是對表面現象的描述,讓人無法不懷疑其中可
能隱含著更深層的因素。生物學的發展史已一再告訴我們,許許多多曾經被認
為無法還原、分析的整體現象,以後都一一被還原、分析。我們在後面還會談
到,發育生物學的最新成果,給了整體主義最為致命的一擊。今天的生物學
家,特別是分子生物學家,基本上都是還原主義者,儘管他們自己也許並沒有
意識到。今天的功能生物學的學術論文,也都是用還原主義的觀點寫成的。

不過,現代的還原主義者,很少是整體主義者所抨擊的那種思維簡單的機
械主義者。現代還原主義者,或多或少都有整體的觀念。與整體主義者所醜化
的相反,現代還原主義者並不是孤立地研究各個組分、只見樹木不見森林的盲
目的笨蛋。現代生物學的研究,十分注重研究整體內各個組分之間的相互關係;
各組分的性質,正是通過與其他組分的反應而體現出來的。如果我們將某個組
分分離出來研究,那也是為條件所限的不得已的嘗試,並不是說我們有意忽視
該組分在整體中的作用。現代還原主義者也承認,當各個組分被有機地組合在
一起成為整體的時候,出現了新的性質。但是,還原主義者和整體主義者的分
歧在於,整體主義者認為整體的新性質無法通過研究各個組分的相互關係而推
導出來,而還原主義者卻認為整體的新性質正是各個組分的相互作用的結果,
因此是可以推導的。現代還原主義者相信,通過研究生物體內的各個組分的物
理、化學作用,可以解釋生物體的一切功能。物理、化學原理對研究生物體的
功能,是充分的,也是必要的。只有當我們需要研究這些功能的起源時,才需
要加入新的、獨立於物理、化學原理的原理。這個原理,就是自然選擇。

(三)

生物體對環境的適應性,曾經是活力主義者反對物理主義的一大依據。他
們認為,適應性是無法用物理、化學原理解釋的,因此乞靈於目的論,認為宇
宙間存在著一種目的,為了達到此一目的,一種超自然的神秘的力量,不管那
是神、絕對精神、意志力還是別的什麼東西,引導著生物去適應環境。

達爾文對此的回應是自然選擇。生物體對環境的適應,乃是「適者生存」
的自然選擇長期作用的結果。這是一個完全自然的、無意識的過程,不存在任何
超自然的因素。但是,自然選擇是不可能從物理、化學原理推導出來的,它是
一個獨立的自然定律。自然選擇是基於以下四個充分且必要的條件推導出來,
並被觀察和實驗所證實的:

第一,具有能夠產生後代的繁殖能力;
第二,具有遺傳能力,後代對上一代有所繼承;
第三,一個群體中的個體之間存在著變異;
第四,個體的變異能夠影響它們的生存或繁殖能力,並且這樣的變異能夠
遺傳。

自然選擇要發生,必須具備這四個條件,而只要符合了這四個條件,自然
選擇就必然發生了:具有可遺傳的優勢變異的個體,更有機會留下更多的後代。
如果每一代都經過類似的選擇,那麼該優勢變異將完全取代了相對的其他變異,
進化就發生了。

目前我們在自然界中只發現生命符合這四個條件,因此自然選擇只對生命
起作用。那麼,自然選擇是不是生物體做為一個整體時,才出現的新的性質呢?
回答是否定的。實驗已證實,對那些具有自我複製能力的生物大分子,即使被
從細胞中分離出來放在試管中培養,自然選擇同樣會起作用。核糖核酸(RNA)
在一種複製□的催化下,可以在試管中自我複製、擴增,但在複製過程中會發
生錯誤,導致它的後代存在變異,不同的變異具有不同的複製速度。如果我們
將某段核糖核酸在試管中擴增一定時間後,將產物的一小部分轉移到新的試管
中繼續擴增,如此轉移多次後,所得的產物都只剩下了一種與最初的核糖核酸
不同的、特定的核糖核酸序列(圖1-1)。不管最初加入的核糖核酸的序列是
什麼樣的,在一定的條件下,最後所得到的核糖核酸序列都是一樣的。這是可
以反覆測試,而不是偶然的結果。很顯然,最後的產物必定是那種複製速度最
快的序列。這是在自然選擇的作用下所發生的分子化學進化。我們可以設想,
在生命起源的某個階段,也經過了類似的進化。

必須指出,達爾文主義也是還原主義的。它把生物新類群的進化(所謂大
進化)還原成了新種生成,把新種生成還原成了群體中基因頻率的改變,把群
體的改變還原成了個體的生存、繁殖能力,最後,個體的生存、繁殖能力又被
還原成了基因的作用。毫不奇怪,當今最強硬的達爾文主義者,像美國生物學
家愛德華·威爾遜(Edward O. Wilson)、英國生物學家裡查德·道金斯
(Richard Dawkins),同時也是最強硬的還原主義者。

(四)

活力主義者反對物理主義的另一大依據,是生物胚胎發育的定向性。德國
胚胎學家杜裡舒(Hans Driesch)原來是個物理主義者,但是對生物胚胎的實
驗,卻使他轉變成了一個極端的活力主義者。其中一個關鍵的實驗是:當海膽
的受精卵分裂成兩個細胞時,強行將它們分開分別發育。在物理主義看來,發
育只是純粹的物理作用,將兩個胚胎細胞分開,就像把一台機器劈成兩半,最
後所得的應該是幼體的兩半。有些動物的胚胎發育的確如此,比如將海鞘最初
的兩個胚細胞分開,它們將象沒有分開一樣,各發育成兩個半個的海鞘幼體。
但是杜裡舒發現,海膽的發育卻不是這樣的,兩個分開的胚細胞,獨自發育成
了較小的、然而完整的幼體(事實上這是大多數動物包括人的發育方式。同卵
孿生子就是大自然所做的這種實驗)。這就像是想把一台機器劈成兩半,結果
發現得到的是兩台較小的、然而完整的機器。杜裡舒認為,這是用物理、化學
作用所無法解釋的。在生命中,必定存在一種神秘的因素,指導著細胞去完成
「整體原則」的既定目標。杜裡舒將這種超自然的神秘因素,稱為隱德來希
(entelecheia),這是從亞里斯多德的著作中借來的一個希臘詞彙,意思是
「完成」。杜裡舒認為,隱德來希就是生命的本質。

在活力主義消亡之後,胚胎發育的定向性也一直是整體主義者攻擊還原主
義的最有力的武器。還原主義者的回應是:那是基因控制之下的物理、化學過
程。然而,沒有實驗的支持,這種空泛的反擊是蒼白無力的。不幸的是,一直
到十年前,我們對一個受精卵是如何經過細胞分裂、分化而逐步發育成幼體的,
幾乎還一無所知。生物的發育機制,一向被稱為生物學的最後一個謎團。二十
世紀的最後十年,隨著分子生物學手段被應用於發育生物學的研究,這個謎團
被逐步解開了。其結果表明,還原主義再一次贏了。

在此自然無法詳細地介紹這一系列激動人心的、日新月異的發現。但我還
想舉出一個例子。早在1969年,沃爾坡特(Lewis Wolpert)提出了一個基因表達
的模型:不同基因的表達被由化學信號的濃度梯度所打開或關閉,而濃度梯度
可以通過擴散產生。他把這個模型比喻為繪製法國國旗。假定你要在一個細胞
層上發育出一面紅白藍三色旗,最簡單的辦法是先用擴散製造出一個濃度梯度:
讓化學信號從頂端開始往下擴散開去。然後,讓不同的基因對不同濃度的化學
信號起反應:在上面,控制生產紅色素的基因在高濃度的信號下表達;在底下,
控制生產藍色素的基因在低濃度的信號下表達;中間則不生產色素,成為白色。
以後的發現表明,果蠅胚胎的早期發育,的確採用的是這種模式。卵巢營養細
胞中Bicoid基因最早表達,轉錄信使RNA。這些信使RNA抵達受精卵的前端,在
那裡被翻譯成Bicoid蛋白質。這種蛋白質從受精卵的前端向後端擴散,形成了
濃度梯度。三組不同的基因對應不同的蛋白質濃度,被打開和關閉,它們又進
一步打開和關閉其他的基因,信號被逐級放大。

一點也不神秘。這的確是一個基因控制的物理、化學過程,而基因控制乃
是自然選擇的結果。在解決了還原主義的最後一個難題之後,我想我們可以明
確回答生命究竟是什麼了:生命,就是自然選擇作用下的物理、化學現象。
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