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利维坦 08-18

我们是否需要一种新的进化论?

The Guardian

利维坦按:

当一种解释不适用于当下情况,要么是这套解释错了,要么是这套解释不完备,也就是说有其他未知的原因促成这般局面。正因如此,很多科学家们一直在寻找"大一统理论",就像爱因斯坦在晚年所做的那样。物理学如此,化学如此,生物学亦如此。达尔文所提出的进化论自面世以来就一直受到质疑,有人说它错了,有人说它不完备。其背后自然是希望找到一套能够尽可能解释所有生物学现象的理论——所以,如果它错了,究竟错在哪了?

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虽然听起来很奇怪,但关于地球上生命进化的一些最基本的问题——例如眼睛是如何形成的,科学家们仍然一无所知。关于人类是如何拥有这样一对极其复杂的器官,通常的解释都是自然选择理论。

你或许还记得学校生物课上教的东西。如果一个视力差的物种碰巧因为随机突变而繁衍出视力稍好一些的后代,那么这个进步会给它们更多的生存机会。存活时间越长,它们繁衍后代的几率就越大,也越有可能将优势基因遗传给下一代。

同样地,再下一代的视力也有可能更好一些,繁殖几率也更大。如此一代一代地发展下去,在漫长的时间里,这些微小的优势基因不断叠加,最终,几亿年后,这个物种就会变得和人、猫或者猫头鹰一样视力敏锐。

这就是各大教科书和科普畅销书中常见的进化基本原理。但是,越来越多的科学家质疑,这种说法完全是谬误和误导。

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首先,这一说法忽略了进化的起源,认为感光细胞,晶状体和虹膜是天然存在的,而没有解释它们从何而来。同时(传统进化理论)也没有解释清楚这些脆弱且不堪一击的部分是如何结合在一起形成一个单一器官的。并且,不光是眼睛,其他传统理论也遭到质疑。

印第安纳大学(Indiana University)生物学家阿明·莫切克(Armin Moczek)表示,"第一只眼睛,第一只翅膀,第一个胎盘,都是怎么形成的?解释这些问题是进化生物学的基本动力,但目前我们尚未有令人信服的答案。传统理论认为,进化是通过每一次意外的进步逐步改变,这种解释已经不再成立。"

Medium

有一些核心的进化原则没有遭到科学家严厉质疑。比如,他们一致认为,自然选择,突变和随机因素起到了作用。但这些过程到底如何相互作用,是否还有其他的作用因素?这些问题成为了讨论的焦点。耶鲁大学生物学家甘特·瓦格纳(Günter Wagner)告诉我说, "如果我们不能用现有工具解释这些问题,我们就必须另寻方法。"

2014年,八位科学家就这点在权威杂志《自然》(Nature)上发表了一篇文章,并提问"我们需要重新思考进化论吗?"他们的回答是:"是的,而且迫切需要!"

这八位科学家都来自前沿科学领域,比如,生物如何改变所在环境从而减少自然选择的普遍压力(类似于海狸建水坝),还有,人体DNA的化学修饰可以遗传给下一代这类最新研究。他们呼吁革新进化理论,从而为其他前沿科学领域的研究提供支持。他们称这种新理论框架为扩展进化综论(the Extended Evolutionary Synthesis,EES)——一个平平无奇的名字,但对许多同行来说,他们的提议极具煽动性。

(www.nature.com/articles/514161a)

Utah Public Radio

2015年,英国皇家学会同意举办"进化论新风向(New Trends in Evolution)"会议,文章的八位作者和一批杰出的科学家将在会上发言。一位组织者称,此次会议的目的是讨论"新的解释,新的问题,以及一个全新的生物学因果结构"。

但当会议宣布后,英国皇家学会的23位成员向时任主席、诺贝尔奖得主保罗·纳斯爵士(Sir Paul Nurse)递交了联名抗议书。据一位签名者所说,"学会召开会议的举动让我们觉得很丢脸,因为这会让公众认为这些(新)思想是学术主流。" 纳斯对于这样的反应表示惊讶,他说:"他们认为我太过相信新观点了。但讨论问题并没有坏处。"

会议邀请了传统的进化理论家,但鲜有人出席。2008年进化生物学最高荣誉达尔文-华莱士奖章得主尼克·巴顿(Nick Barton)告诉我,他"决定不去,因为这会给这项奇怪的事业造势"。爱丁堡大学(University of Edinburgh)颇具影响力的生物学家布赖恩·查尔斯沃思(Brian Charlesworth)和黛博拉·查尔斯沃思(Deborah Charlesworth)告诉我说,他们之所以没有参加,是因为觉得这个理论的前提"令人恼火"。

进化理论家杰里·科因(Jerry Coyne)后来写到,提出EES的科学家们实际上借"革命者"之名推进自己的事业。一份2017年的论文甚至指出,EES背后的一些理论家实际上体现了科学界"愈演愈烈的后真相趋势"。一位科学家表示,针对EES科学家的人身攻击和隐射"不堪入目","令人震惊"。但即便如此,他也对EES持怀疑态度。

(link.springer.com/article/10.1007/s12041-017-0787-6)

为何会出现如此强烈的反驳?一方面,这是一场关乎进化论命运的思想战争,现代社会的形成很大程度上依赖于这一伟大理论。另一方面,这也是一场关乎专业认可和地位的斗争——谁来决定什么是这个学科的核心,什么是次要的。

马里兰州IBBR研究院的进化理论家阿林·斯托尔茨福斯(Arlin Stoltzfus)表示:"问题的关键在于,谁将掌握书写生物学宏大叙事的主导权。"另外还有一个更深层次的问题:当前这个生物学的伟大理论叙事是否是一场童话,最终是否需要放弃?

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在当前有关进化的争论背后藏着一个破碎的梦。20世纪早期,许多生物学家渴望找到一种统一的理论,能够让生物学和物理学以及化学一样,成为把世界分解为一套基本规则的朴素且机械的科学学科。

他们担心,如果没有统一的理论,生物学仍将被切割为从动物学到生物化学等诸多难以解决的子领域,回答这些领域中的任何问题都可能需要许多彼此不和的专家各抒己见,最终导致争论不休。

Phys.org

从今天观点来看,我们很容易得出,达尔文的进化论——一种简单巧妙的理论,解释了自然选择这一种因素如何塑造了整个地球上生命的发展——将扮演伟大的统一者的角色。但是,在20世纪初,也就是《物种起源》出版40年,达尔文去世20年后,他的思想开始衰落。当时出现了题为《达尔文主义的穷途末路》(The Death-bed of Darwinism)等科学作品。

科学家们并非失去了对进化论的兴趣,只是许多人认为达尔文对进化论的叙述不尽人意。其中一个主要问题是,它缺少对遗传的解释。达尔文观察发现,随着时间的推移,生物似乎会发生变化以更好地适应环境。但他不理解这些微小的变化是如何代代相传的。

达尔文曾写道:"自然从不飞跃。"突变论者对此表示异议。

20世纪初,对天主教会修士和现代遗传学之父格雷戈尔·孟德尔(Gregor Mendel,1822-1884)发现的重新研究给上述问题带来了答案。致力于遗传学新领域的科学家发现了控制遗传奥秘的规律。但这不是对达尔文理论的验证,反而使其复杂化了。

繁殖似乎以令人惊讶的方式重组了基因,这些神秘的遗传物质决定了我们最终看到的生理特征。举个例子,外祖父的红头发没有遗传给儿子,反而遗传给了孙女。当微小的变异甚至不能连续出现在每一代人身上时,自然选择是如何发挥作用的呢?

Nautilus Magazine

对于达尔文主义者来说,更大的威胁是20世纪10年代出现的"突变论者"。这一派遗传学家中的著名代表人物是托马斯·亨特·摩尔根(Thomas Hunt Morgan),他证明,在培育数百万只果蝇的过程中,将其食物用放射性镭进行标记,就可以让果蝇产生突变性状,比如出现新的眼睛颜色或长出额外的肢体。这些变化并非达尔文理论所提出的随机的、微小的变化,而是突然的、巨大的变化。

事实证明,这些突变是可遗传的。突变论者认为他们发现了生命真正的创造力。无疑,自然选择帮助排除了不合适的变化,但它只是在华丽的突变诗歌上做着单调的编辑。达尔文曾写道:"自然从不飞跃。"突变论者对此表示异议。

托马斯·亨特·摩尔根(1866-1945),美国遗传学家、现代遗传学之父。他在对黑腹果蝇遗传突变的研究中,首次确认了染色体是基因的载体,还找出了多个突变基因在染色体上的分布位置,因此获1933年诺贝尔生理医学奖。此外,他还发现了遗传连锁定律。 Linda Hall Library

关于进化论的争论有神学上的分歧。这关系到支配万物的力量。尤其对于达尔文主义者来说,他们的理论要么被全部保留,要么被全部推翻。达尔文在《物种起源》中写到,如果有除了自然选择之外的另一种力量也能解释生物之间的差异,那么他的整个生命理论将"彻底崩溃"。

如果突变论者是正确的,科学家就必须深入研究突变的逻辑,而不是相信单一的力量可以控制所有生物变化。他们需要研究突变对于腿部和肺部的作用是否不同?青蛙的突变与猫头鹰或者大象的突变是否有差异?

1920年,哲学家约瑟夫·亨利·伍格(Joseph Henry Woodger)写到,生物学遭遇了"分裂和分歧",而这是"化学等统一的学科不会见到的"。他注意到,有分歧的群体之间经常出现争执,并且愈演愈烈。生命科学将变得越来越支离破碎,寻找共同语言的可能性趋向于零,这似乎是不可避免的。

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就在达尔文主义似乎要被尘封之时,统计学家和动物育种学家这一对奇妙的组合出现了,为它重新注入生机。20世纪二三十年代,在不同地方各自工作,却保持着偶尔联系的英国科学统计之父罗纳德·费希尔(Ronald Fisher)和美国遗传学家休沃尔·赖特(Sewall Wright)等思想家提出了一个修正的进化理论。

该理论阐释了自达尔文去世以来的科学进步,但仍然试图用一些简单的规则解释所有生命的奥秘。1942年,英国生物学家朱利安·赫胥黎(Julian Huxley)给这一理论命名为"现代综论"(the modern synthesis)80年过去了,它仍然是进化生物学的基本框架,每年出现在数百万小学生和大学生的课本之中。研究现代综论的生物学家被认为是"主流",否则就是"非主流"的。

英国生物学家朱利安·赫胥黎(1887-1975)在学会上发表演讲。Felix Man/Getty Images

"现代综论"其实并非两个领域的综合,而是一个领域对另一个领域的验证。通过建立动物种群的统计模型以解释基因和突变的规律,现代综论学家表明,在很长一段时间内,自然选择仍然像达尔文预测的那样发挥作用,并仍是起主导作用。但如果把时间拉到很长,突变实际上很少见,影响甚微,而遗传规律也不会影响自然选择的整体作用。慢慢地,优势基因会保留下来,其他没有优势的基因则会消失。

现代综论的支持者并未钻牛角尖于庞杂世界中单个生物及其所处的特定环境,相反,他们从群体遗传学的高度进行观察。对他们而言,生命说到底不过是一连串基在漫长的进化过程中生死存亡的故事。

现代综论出现得恰逢其时。除了科学解释效力外,还有两个更偏历史学的、或者是社会学的原因。首先,综论的数学严谨性令人印象深刻,且在生物学中是前所未有的。正如历史学家贝蒂·斯莫科维蒂斯(Betty Smocovitis)所指出的那样,这种严谨性使得该领域更加接近于类似物理学的"范例科学"。同时,在科学统一的启蒙计划风靡一时之际,它有望统一整个生命科学。

1946年,生物学家恩斯特·迈尔(Ernst Mayr)和乔治·盖洛德·辛普森(George Gaylord Simpson)创办了进化研究协会(Society for the Study of Evolution),该专业协会拥有自己的期刊,辛普森认为协会将在"进化研究的共同基础上"汇总生物学的各个子领域。他后来认为,一切皆有可能,因为"我们似乎终于拥有了一种统一的理论……能够应对生命研究历史上所有经典问题,并且能够为每一个问题提供因果关系的解决方案"。

(www.jstor.org/stable/4331311)

(link.springer.com/article/10.1007/s10739-019-09569-2)

此时,生物学已经上升为一门主流科学。相关院系在大学里纷纷成立,资金源源不断流入,数千名新获得认证的科学家得到激动人心的发现。1944年,加拿大裔美国籍生物学家奥斯瓦尔德·艾弗里(Oswald Avery)和同事证明了DNA是基因和遗传的物理物质。1953年,詹姆斯·沃森(James Watson)和弗朗西斯·克里克(Francis Crick)通过大量研究罗莎琳·富兰克林(Rosalind Franklin)和美国化学家莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)的工作成果,绘制出了DNA的双螺旋结构图。

1953年,詹姆斯·沃森(左)和弗朗西斯·克里克在卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory)的DNA模型前。Cavendish Laboratory

信息积累的速度如此之快,以至于没有一个科学家能够完全消化,但现代综论的稳定节奏贯穿始终。该理论指出,归根到底,基因塑造了一切,且自然选择会审视生命的每一点优势。无论是池塘中茂密生长的海藻,还是孔雀的交配仪式,都可以被理解为自然选择在基因上作用的结果。生命世界似乎突然又变得简单起来。

到了1959年,芝加哥大学(University of Chicago)举行了庆祝《物种起源》出版100周年的会议,现代综论家们春风得意,会场座无虚席,全国各大报纸争相报道(伊丽莎白女王也受到了邀请,但致歉说不能到场)。赫胥黎得意地表示,"这是开天辟地的头一次。在公开场合坦率承认现实的所有方面都有赖于进化。"

然而很快,现代综论就受到了其所帮助建立的各个部门科学家的攻击。

从一开始,反对者就一直存在。

1959年,发育生物学家CH·沃丁顿(CH Waddington)发出哀叹,称现代综论导致有价值的理论被边缘化,它支持"极端的简化,这容易导致我们对进化过程产生错误的印象"。私下里他抱怨称,任何居于新进化"党派线路"之外的人都被看作不支持现代综论的人,都要遭到排斥。

随后,一系列重大新发现对该理论的基础提出质疑。这些发现始于上世纪60年代末,由分子生物学家提出。质疑称,现代综论家们就好似通过望远镜观察生命,研究的是在很长一段时间内大量种群整体的进化。而分子生物学家则是通过显微镜观察生命,聚焦于单个分子。他们发现,自然选择并不像人们认为的那样是主导一切的力量。

Maria Nguyen/Quanta Magazine

他们发现我们细胞中的分子以及当中的基因序列是在以非常快的速度进行突变。这点出乎意料,但并非一定会对主流进化论产生威胁。

根据现代综论,即使突变时常发生,随着时间的推移,自然选择依旧是变化的主要原因,保留有用突变,去除无用突变。但事实并非如此。基因不断变化(也就是进化),但自然选择并未发生作用。一些基因变化纯粹是通过偶然保存下来,自然选择在此期间似乎陷入"沉睡"。

进化生物学家为此大为震惊。1973年,大卫·爱登堡(David Attenborough)主持了一部英国广播公司(BBC)的纪录片,其中包括了对一位著名现代综论家狄奥多西·多布赞斯基(Theodosius Dobzhansky)的采访。后者显然对一些科学家提出的"非达尔文进化论"感到心烦意乱。

他说:"如果真是这样的话,进化就变得没有意义了,也不会有任何发展。这不光是专家的抱怨。对于每一个寻找生存意义的人来说,自然选择进化是有意义的。"

曾经,基督教徒批评达尔文理论让生命变得没有意义,现在,达尔文理论者也向反对达尔文的科学家发出同样的批评。

其他对进化论主流观点的抨击接踵而至。颇具影响力的古生物学家斯蒂芬·杰伊·古尔德(Stephen Jay Gould)和奈尔斯·埃尔德雷奇(Niles Eldredge)认为,化石记录表明,进化经常是在短时间内集中爆发,不一定是缓慢且循序渐进的。

(www.jstor.org/stable/2400177)

其他生物学家发现现代综论和他们的工作几乎没有关联。随着对生命的研究越来越复杂,一个基于在不同环境中哪种基因会被选择的理论开始显得无关紧要。它无法帮助回答海洋中是如何出现生命的,或者像胎盘这样的复杂器官是如何发育的问题。

House Of Solutions

耶鲁大学发育生物学家甘特·瓦格纳(Günter Wagner)说,用现代综论来解释后者,就"好像用热力学来解释大脑是如何工作的"。(热力学定律解释了能量如何是传递的,它确实被用于大脑研究中,不过要是想知道记忆是如何形成的,或者我们为何会有情感体验,这一定律并无用武之地。)

正如人们担心的那样,生物学出现了分裂。1970年代,许多大学的分子生物学家从生物系中剥离出来,成立了自己的院系和期刊。其他子领域的一些学科,比如古生物学和发育生物学,也逐渐分离出去。然而最大的领域,即主流进化生物学,仍然和以前一样。

现代综论的拥护者——他们在当时占据了大学生物系的主导地位——为了避免破坏稳定,他们可能的处理方式是承认这些过程只是偶尔会发生(潜台词:很少),且只对一些专家(潜台词:不清楚具体是哪些专家)有意义,但不会从根本上改变从现代综论传承下来的对生物学的基本理解(潜台词:不用担心,我们不会改的)。简而言之,他们认为新发现不过是一些奇闻趣事,并不予理会。

进化理论家道格拉斯·福图马(Douglas Futuyma)在2017年一篇捍卫主流观点的论文中写到,如今,现代综论"在做了必要的修改后仍然是现代进化生物学的核心"。改良后的现代综论允许突变和随机概率的存在,但仍将进化视为基因在大量种群中生存的故事。或许,与该理论在50年代的辉煌时期相比,最大的变化是它最具野心的主张——只要理解基因和自然选择,我们就能理解地球上所有生命——已经被抛弃,或者说带有警告和例外。

(royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsfs.2016.0145)

这种转变发生得悄无声息。该理论的一些思想仍然深深根植于该领域,但它的失败和分裂并未出现正式的反噬。在批评者看来,现代综论的地位就如同背弃竞选承诺的总统——它未能让整个联盟满意,尽管已经威望不再,但仍然稳居高堂,手握大权。

Fact Retriever

布赖恩·查尔斯沃斯和黛博拉·查尔斯沃斯被许多人认为是现代综论传统的大祭司。他们是杰出的思想家,写了大量关于新理论在进化生物学中地位的文章,并且认为不需要做任何激进的修正。有人认为他们过于保守,但他们坚持说自己不过是小心谨慎,避免废除一个经过验证的框架,反而支持缺乏证据的理论。他们感兴趣的是进化的基本真理,而不是解释进化的每一种不同的结果。

布赖恩·查尔斯沃斯告诉我:"我们不是为了解释大象为什么有长鼻子,或者骆驼为什么有驼峰,如果这样的解释存在的话。"他说,相反,进化论应该是普遍适用的,应该专注适用于所有生命进化规律的少数因素。黛博拉说:"人们很容易纠结‘为什么你不能解释某个特定的系统是怎么工作的’。但其实我们不需要知道。"这不是因为这些例外情况不有趣,它们只是没那么重要。

科学家凯文·拉兰德(Kevin Laland)是备受争议的皇家学会会议的组织者,他认为是时候让那些被忽视的进化论子领域的支持者联合起来了。拉兰德和其他EES支持者呼吁用一个新方法思考进化——不是以寻找最简单的或普遍的解释为出发点,而是以寻找最能解释生物学主要问题的方法组合为出发点。最终,他们希望自己所研究的子领域,比如可塑性、演化发育、表观遗传学以及文化演化等,不仅得到承认,而且被纳入生物学的经典。

这群人中也有一些煽动者。遗传学家伊娃·雅布隆卡(Eva Jablonka)宣称自己是新拉马克主义者,这一名称取自19世纪生物学家让-巴蒂斯特·拉马克(Jean-Baptiste Lamarck),他是在达尔文之前的遗传思想的普及者,在科学界中饱受诟病。与此同时,生理学家丹尼斯·诺布(Denis Noble)呼吁对传统的进化理论进行一场"革命"。但是,作为该运动中许多论文的主要作者,拉兰德坚持认为,他们只想扩展当前进化论的定义。他们是改革者,不是革命者。

EES基于一个简单的主张:在过去几十年里,我们发现了自然世界的非凡事物,它们应该在生物学的核心理论中有一席之地。在这些新领域中最令人着迷的一个就是可塑性,它表明一些生物具有更快更彻底地适应环境的潜力,远超人们曾经的想象。可塑性的相关描述令人吃惊,让人想起可能在漫画书和科幻电影中才会出现的那种疯狂变异。

渥太华大学(University of Ottawa)的动物学家艾米丽·斯坦登(Emily Standen)致力于研究金恐龙,即塞内加尔多鳍鱼。这种鱼不仅有腮,还有原始的肺。她说,普通的金恐龙可以在水面呼吸,但"更喜欢"生活在水下。而当斯坦登将在水下生活了几周的小金恐龙拿到陆地上养殖后,它们的身体立马开始发生变化。它们鳍上的骨头变长变尖,关节窝变得更宽,肌肉更大,能够帮助它们在干燥的陆地上拖行。它们的脖子更加柔软,原始肺扩大,其他的器官也相应变化。它们完全变成了另一种样子。

(www.nature.com/articles/nature.2014.15778)

动物学家艾米丽·斯坦登发现,小金恐龙拿到陆地上养殖后,其身体很快就发生了变化。 blickwinkel/Alamy/Central Florida Aquarium Society

斯坦登告诉我:"它们就好像是化石记录中看到的,位于海洋和陆地之间的过渡物种。"根据传统的进化论,这种改变需要数百万年。但ESS的支持者阿明·莫切克(Armin Moczek)说,金恐龙"只进化了一代就能适应在陆地上生活"。他听起来颇为这些鱼儿们骄傲。

莫切克的研究领域是另一种可塑性极强的物种:蜣螂。考虑到未来的气候变化,他和同事们测试了蜣螂对不同温度的反应。在寒冷的天气下,蜣螂难以起飞,但研究人员发现,它们会长出更大的翅膀来适应寒冷环境。

(www.science.org/doi/full/10.1126/science.aaw2980)

Armin Moczek

这些观察结果的关键之处在于,此类突然的变化都来自同样的潜在基因。这样的发现挑战了进化的传统理解。蜣螂的基因并不是一代一代慢慢进化的,相反,在早期发展过程中,它具有以不同方式生长的潜力,使其能够在不同的环境中生存。

北卡罗来纳大学教堂山分校的大卫·芬尼格(David Pfennig)说:"我们相信这种现象在所有物种中都是普遍存在的。"他的研究对象是锄足蟾,一种火柴盒玩具车大小的两栖动物。锄足蟾是杂食动物,但如果只喂它们肉,它们就会长出更大的牙齿,更有力的下颚以及更坚韧、更复杂的肠道。突然之间,它们就变成了强大的肉食动物,以坚硬的甲壳类动物,甚至是其他蝌蚪为食。

(www.science.org/content/article/cannibalistic-tadpoles-and-matricidal-worms-point-powerful-new-helper-evolution)

可塑性并没有否定通过选择微小变化而循序进化的观点,但提供了另一种自成逻辑的进化系统。对于一些研究人员来说,这可能就是生物学中新奇事物出现的原因,比如第一只眼睛,第一只翅膀等。芬尼格说:"可塑性可能是激发生物体形成一种新特征的基本形式。"

可塑性在发育生物学(Developmental biology)中被广泛接受。它由开创性理论家玛丽·简·韦斯特·埃伯哈德(Mary Jane West-Eberhard)提出,是20世纪初一种核心的进化理论。然而,对于许多其他领域的生物学家来说,这几乎是未知的。大学新生不太可能接触到它,科普作品中也很少见到。

生物学中类似的理论随处可见。EES的其他新颖理论包括外基因遗传,即表观遗传学。这种点认为,父母经历的一些事情,比如精神创伤或疾病,会导致小的化学分子附着在他们的DNA上,并遗传到孩子身上。这一理论已经在一些动物身上被验证,且可以在多代间实现遗传,但当有人建议用它来解释人类代际创伤时,争议便出现了。

(www.scientificamerican.com/article/how-parents-rsquo-trauma-leaves-biological-traces-in-children/)

表观遗传机制示意图。 Novus Biologicals

还有的EES支持者研究文化等事物的遗传,包括海豚群体在发展过程中相互传授新的捕猎技术,以及动物肠道或植物根部的有益微生物群——它们就像工具一般,受到照顾并被代代相传。在上述两个例子下,研究人员认为,这些因素可能会对进化产生足够的影响,以确保发挥更核心的作用。一些观点曾短暂流行过,但仍然存在争议。其他则已坐了几十年冷板凳,只流传于一小群专家圈子中。就像在20世纪初那样,这一领域被分为数百个子领域,且彼此之间互不相闻。

(www.science.org/content/article/why-dolphins-wear-sponges)

对EES团体来说,这是一个亟需解决的问题,唯一的方法是找到一个更加宽泛的统一理论。这些科学家热衷于扩大他们的研究,收集数据来反驳怀疑者。但他们也意识到,仅仅把结果记录在文献中还不够。维也纳大学理论生物学系主任,同时也是EES的主要支持者盖德·B穆勒(Gerd B Müller)说:"现代综论的某些内容已经根深蒂固,无论是在整个科学界,在资助网络、身份地位或是教职(分配)中都是如此。这是一个完整的行业。"

现代综论的影响力巨大,因此,即便它的观点是完全错误的,也花了长达半个世纪的时间来纠正。突变论者被完全掩盖了,虽然数十年中不断证明突变实际上是进化的关键部分,他们的观点仍然受到怀疑。直到1990年,一本极具影响力的大学进化论教材还声称"突变的作用并没有直接的意义"——在当时或现在,很少有科学家真正相信这一点。要知道,理论的战争不是光靠理论取胜。

纽约州立大学石溪分校(Stony Brook University)前进化学系教授马西莫·匹格里奇(Massimo Pigliucci)解释道,要让生物学脱离现代综论的遗留问题,需要有一系列的策略来引起大动作:"要说服别人、要有接受这些观点的学生、要拉资助,还要设立教授职位。"你不仅需要雄心壮志,还需要足智多谋。

2017年一场会议上与匹格里奇的问答环节中,一位观众称,EES支持者与保守派生物学家之间的分歧有时更像一场文化之争,而非科学分歧。根据一名与会者说,"匹格里奇回答的大概意思是:‘是的,这是一场文化之争,并且我们会赢,’现场一半人爆发出欢呼声。"

然而,对一些科学家来说,传统主义者和扩展综论之间的争论是无意义的。他们说,这不仅不能帮助理解现代生物学,而且没有必要。过去10年里,有影响力的生物化学家福特·杜立特(Ford Doolittle)发表了许多文章,驳斥生命科学需要编纂成典的想法。他告诉我说:"我们不需要什么该死的新综论,甚至不需要旧综论。"

(journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008166)

杜立特和其他类似想法的科学家的诉求更加激进:彻底抛弃伟大的理论。他们认为寻找统一理论的做法是中世纪,甚至是现代主义者的自负,在科学的后现代时期没有立足之地。

杜立特表示,认为存在一种进化论统一理论的想法是"20世纪时生物学发展的人工产物,在当时或许有用,但时过境迁,现在已经没用了"。对待达尔文的正确方法不是全盘接受他的思想,而是站在他的肩膀上,用全新的方式解释现在的生命形式是如何从过去演变来的。

(biologydirect.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13062-017-0194-1)

杜立特和他的盟友,如计算生物学家阿林·斯托尔茨弗斯(Arlin Stoltzfus),与那些从上世纪60年代末开始挑战现代综论的科学家一脉相承,彼时科学家们强调随机性和突变的重要性。杜立特等人的观点被称为中性进化(neutral evolution),亚利桑那大学(University of Arizona)的遗传学家迈克尔·林奇(Michael Lynch)目前是这一观点的超级明星。

(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10441669/)

遗传学家迈克尔·林奇。 Arizona State University

在谈话中,林奇总是轻声细语,但一写起文献来,就变得横眉冷对。2007年时他写道,"对于绝大多数生物学家来说,进化不过是自然选择,这种盲目的接受导致了许多草率的思考,这可能是为什么进化被社会上的许多人视为一门软科学的主要原因。"(林奇也不喜欢EES。要他来说,生物学应该比现代综论所描述的更简化。)

在过去的20年里,林奇证明了我们细胞中许多复杂的DNA组织方式可能是随机发生的。他认为,自然选择塑造了生物世界,但一种无形且大规模的"遗传漂变"也有影响,它可以不时地从无序中发展出有序。当我和林奇交谈时,他说他将继续把他的工作扩展到尽可能多的生物学领域,他会继续观察细胞、器官,甚至整个生物体,以证明这些随机过程是普遍的。

林奇的观点就像如今导致进化生物学家之间出现分裂的许多争论一样,其关键在于找出重点。比较保守的生物学家并不否认随机过程的发生,但认为它们远没有杜立特或林奇说的那么重要。

计算生物学家尤金·库宁(Eugene Koonin)认为,人们应该习惯理论的不一致性。统一理论就好像海市蜃楼。他告诉我说:"在我看来,没有——也不可能有——单一的进化论,不可能有一个万能的理论。即使是物理学家也无法得出一个包罗万象的理论。"

这点很对。物理学家一致认为,量子力学理论适用于非常微小的粒子,而爱因斯坦的广义相对论适用于更大的粒子。然而,这两种理论似乎互不相容。晚年时期,爱因斯坦希望找到一种方法来统一它们,但直到他去世都没有成功。在后来的几十年里,其他物理学家也投身于这项事业,但始终停滞不前,很多人开始相信这根本就不可能。

如果今天你问一位物理学家,我们是否需要一种统一的理论,他可能会很疑惑地看着你。他们会问,有什么意义呢?物理学领域依旧运作,工作也在继续。

文/Stephen Buranyi

译/Rachel

校对/药师

原文/www.theguardian.com/science/2022/jun/28/do-we-need-a-new-theory-of-evolution

本文基于创作共享协议(BY-NC),由Rachel在利维坦发布

文章仅为作者观点,未必代表利维坦立场

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