拉馬克和他的獲得性遺傳

2020-12-04 人性探秘

達爾文主義者的眼裡,基因的變化是隨機性的,人後天的行為不會通過基因傳遞給後代。這就是說,人的後天努力和改變沒有生物學上的意義。

然而,另一種進化學說認為生物後天的行為及環境影響會在遺傳上留下印記,即拉馬克的獲得性遺傳。

這是兩種截然不同的進化學說,一種學說告訴你,你的後代啥樣和你的努力沒有一丁點關係;另一種學說是,在遺傳的改變方面我們可以做些什麼。

拉馬克更早提出進化學說,但他的學說提出時沒有像達爾文的學說那樣引起轟動。原因有多種,他沒有像達爾文那樣的環球航行經歷,這使得他的論證缺乏實證;涉及生物進化的內容不像達爾文那樣廣泛和全面,論證的能力好像也不及達爾文;當時的社會還沒有做好接受生物進化思想的準備,沒有給力的支持團隊。還有一個重要原因,他的進化學說主要建立在直覺、推理和猜測之上。

拉馬克的「用進廢退」、「獲得性遺傳」是非常樸實的觀點,這種想法拉馬克有,其他人也會有,一種來自人的日常經驗或直覺。也因為如此,有人就說拉馬克的學說是想當然,不過是推測而已。關於進化的原因,拉馬克認為在於生物自身的需求,一種趨於完善的需求,有人說這是唯心論。的確,當年拉馬克沒有更多的證據和理論來支持「用進廢退」、「獲得性遺傳」這樣的觀點。

拉馬克的人生也是跌宕起伏:早年有在戰場上獲得的榮譽,後來又有在學術上的成就。早在達爾文之前幾十年,拉馬克就是演化論的支持者,還幫助創造了「生物學」這個詞。但由於拉馬克提出的觀點沒有獲得多少支持,並且他的進化學說長期處在被埋沒或打壓的狀態。

拉馬克1744年出生於法國,家庭非常貧困,對讀書也沒有太多興趣,年輕時去當兵。在德法戰爭中,在槍林彈雨下他的很多戰友去了就沒有再回來,但他幸運地活了下來。

從軍隊退伍以後,拉馬克利用業餘時間開始學習,他的學習內容非常博雜,幾乎到了無所不包的地步,具備了一個典型的博物學家的基本特點。拉馬克不善謀生卻又興趣廣泛,天資非常好。他為自己制定了龐大的研究計劃,在這種雄心驅使下,拉馬克不久就出版了《法國植物志》,這本書引起了布豐的注意,他幫助了拉馬克一把,為他在皇家自然歷史博物館植物部找了一份工作,這使得拉馬克可以更加專心的開展研究。

法國大革命爆發後,拉馬克做起了動物學教授。就這樣,一直研究植物的拉馬克又開始研究動物。拉馬克通過艱苦的自學而取得了不俗的成就,他首次把動物分為脊椎動物和無脊椎動物兩大類,並把自己的研究重點放在了前人不屑於研究的無脊椎動物上。正是無脊椎動物的龐大數量和令人驚奇的多樣性讓他認識到了動物可能處於變化之中,而不是神創論者宣傳的那樣永久不變。

拉馬克晚年雙目失明,百病纏身,但他沒有放棄自己工作,而是藉助女兒的筆錄繼續堅持寫作。儘管他著述頗豐,可惜最後仍不免因生活貧困以致悽涼而死。

拉馬剋死前有一個心願,希望人們不要把他當成一個動物學家,或者一個植物學家,他希望人們能重視他的關於生物進化的理論。但他失望了,一直到死,他的進化理論都沒有引起足夠多的重視。這裡面有很大一部分原因當拜他的同事、有著傳奇色彩的著名動物學家居維葉所賜。拉馬克生前一直罩著居維葉,死後卻遭到了居維葉的無情攻擊和打壓。正因為居維葉的關係,當時一大批學者對拉馬克也展開了無情的攻擊,在他們眼裡,提出了進化論思想的拉馬克無疑是一個可笑而又可憐的小丑。

看來,搞好人際關係很重要,學術界也是如此。

拉馬克學說和達爾文學說是進化論兩個最大的派別,這兩個學派纏鬥了很長時間。

一種學說中,遺傳變異是隨機的、無方向的。

生物進化是環境對隨機變異進行的選擇,環境選擇起篩選作用,保留下合適的變異。這就是達爾文的進化理論。

另一種是對應於環境的、定向的,也就是拉馬克所說的獲得性遺傳。生物體會產生適應環境和生存需要的變化,並且這種變化的結果可以傳給後代,也就是獲得性遺傳。

一個認為在進化過程中生物只是被動屈從於環境因素,另一個認為在進化過程中生物有「主觀能動性」。這是達爾文學說和拉馬克學說之間最大的分歧。

舉個例子,來說明二者的差異:

在一隻充滿細菌的培養皿裡加入某種抗生素,如果有幾個細菌活了下來……

達爾文主義者的解釋:細菌無方向性的自主變異,產生了足夠多的可能性,使得這幾個細菌幸運地「預先」獲得了抗藥性。

拉馬克主義者的解釋:這幾個細菌在斷氣之前,與新環境產生了應答,通過自身調整,渡過了難關。

無論在國內或國外,達爾文的進化理論中長期佔據著統治地位。尤其在國內學校的教材裡,達爾文主義以真理的姿態將「拉馬克主義」的進化學說踩於腳下,在大多數人眼中達爾文的名字就是進化論的代名詞。

用進廢退、獲得性遺傳、適應性進化等,往往被歸為謬誤並遭到摒棄,相當長的時期受到達爾文學說的壓制,甚至作為被嘲諷的對象。

儘管達爾文進化論長期作為正統的進化學說,但支持拉馬克學說的人並沒有消失,獲得性遺傳的觀點被不時提及和討論。獲得性遺傳之所以被不死,原因就在於這種觀點具有合理性的一面,它提示人們,生物變異的背後隱含著規律性的東西。

在達爾文提出自然選擇的進化學說後,拉馬克的理論好像更加不受待見。拉馬克的獲得性遺傳——認為物種演化是由於父母的行為,可是這一事實卻讓他不幸成為了壞科學和糟糕演化理論的典型代表。雖然拉馬克在達爾文提出自然選擇理論之前很久便已去世,他還是不由自主地成為那個時代一個偉人的陪襯。

獲得性遺傳是拉馬克在1809年出版的《動物學的哲學》中首先提出來的。這位進化論的先驅堅定地反對「神創論」和「不變論」,不僅提出物種是逐漸由低級向高級演化的進化觀點,而且還提出生物進化的動因——用進廢退與獲得性遺傳。

拉馬克學說的基本內容和主要觀點可以歸納如下:

傳衍理論。他列舉大量事實說明生物種是可變的,所有現存的物種,包括人類都是從其他物種變化、傳衍而來。他相信物種的變異是連續的漸變過程,並且相信生命的「自然發生」(由非生命物質直接產生生命)。

進化等級說。他認為自然界中的生物存在著由低級到高級,由簡單到複雜的一系列等級(階梯)。生物本身存在著一種由低級向高級發展的「力量」。他把動物分成六個等級,並認為自然界中的生物連續不斷地、緩慢地由一種類型向另一種類型,由一個等級向更高等級發展變化。拉馬克描述的進化過程是一個由簡單、不完善的較低等級向較複雜、較完善的較高等級轉變的進步性過程。邁爾把這種進化稱為「垂直進化」,因為這種進化是在時間向度上展開的,沒有物種形成(橫向分支),也沒有物種絕滅的單向過程。拉馬克實際上不承認物種的真實存在,認為自然界只存在連續變異的個體,也不承認有真正的物種絕滅;他認為生物的顯著改變使得它與先前的生物之間的聯繫不能辨認了,這樣的情況是有的。

關於生物進化的原因——強調生物內部因素。拉馬克不太強調環境對生物的直接作用,他只承認在植物進化中外部環境可直接引起植物變異。他認為環境對於有神經系統的動物只起間接作用。拉馬克認為環境的改變可能引起動物內在「要求」的改變,如果新的「要求」是穩定的、持久的,就會使動物產生新的習性,新的習性會導致器官的使用不同,進而造成器官的改變。拉馬克所說的動物內在「要求」似乎是動物的欲望,以致後人認為拉馬克學說帶有活力論的色彩。

在拉馬克對生物進化的論述中,明確地表達出物種是可變的。他認為生物存在一種驅動自身不斷由低級向高級階段進化的力量,而環境變化對生物進化有誘導和促進作用。

根據拉馬克的進化理念,生物的進化是通過這樣的模式來完成的,即生物個體在其生活的過程中,由於其生命活動受到環境的影響,各器官的「使用" 情況的不同造成這些器官發育上的差異,並且這種變化是可遺傳的。在世代繁衍的過程中,經常使用的器官就會產生在發育限度內不斷加強、增大的趨勢;反之,則出現器官的萎縮而走向消失。最終導致新物種形成。

因此,拉馬克認為生物的進化是一個個微小適應性變化不斷積累的過程。獲得性遺傳是一個漸進的過程,一代甚至幾代不一定就會發現明顯變化,甚至還會有反覆。也就是說從歷史上看物種的分界是存在的,新器官是由舊器官轉化而來的,並且生物的進化都是縱向向前的。

在拉馬克的理論中,目的就是動力,兩者是合而為一的,所以生物的「欲望」和「意志」也可能成為重要的動力。

拉馬克又進一步把他的關於動物進化原因的解釋概括為如下兩條法則:

其一,不超過發育限度的任何動物,其所有使用的器官都得到加強、發展、增大;加強的程度與使用的時間長短呈正比。反之某些不經常使用的器官就削弱、退化、以至於喪失機能,甚至完全消失。這就是所謂的「器官使用法則」或「用進廢退」法則。

其二,某種動物在環境長期影響下,甲器官頻繁使用,而乙器官不使用,結果使一部分器官發達,而另一部分器官退化,由此產生的變異如果是能生育的雌、雄雙親所共有,則這個變異能夠通過遺傳而保存。這就是被後人稱為「獲得性狀遺傳」的法則。

關於「器官使用法則」,拉馬克在其著作中列舉了許多例子。如脊椎動物的牙齒與食性的關係;草食獸咀嚼植物纖維經常使用臼齒,因而臼齒發達;食蟻獸、鯨魚不大用牙齒咀嚼,因而齒退化。又如鼴鼠因生活於地下不需使用眼睛,因而眼退化;不大飛翔的昆蟲及家禽,其翅退化;水鳥由於用足掌划水時經常用力張開足趾,使足間皮膚擴張而形成蹼;長頸鹿因經常引伸頸部取食高樹枝葉而發展出長頸;比目魚在水底總是努力使雙目向上看而使雙目位置移向一側等等。

拉馬克對進化論的建立是有偉大功績的。但由於受當時科學水平的限制,他對生物進化的解釋過於簡單化,在很大程度上只是一些猜測,還不能對物種的起源和生物的進化作出科學的論證。他的學說比布豐及老達爾文的要系統些,更完整些,內容更豐富些,因而對後世的影響更大些。多數學者認為拉馬克學說是達爾文以前的最重要的進化學說。

雖然現在看拉馬克的學說還不很完整,進化方式論述方面還存在問題。但是,拉馬克不失為一個偉大的生物學先驅,他第一次提出了系統的進化論。

拉馬克的進化學說通俗易懂。但是,這個學說給人的感覺是靠經驗、直覺來支撐的。當然,受到當時科學水平制約,拉馬克沒有足夠的能力去證明「獲得性」的原理,不能把它推到生物學理論的高度。我們自然也不能苛求人家創造出既有事實依據,又有實驗支持,還有觀測檢驗的理論來。

在拉馬克那個年代,遺傳學還沒有出現,生物學還沒有建立,大家不知道什麼是基因,更不知道DNA,雖然他注意到生物進化現象,但沒有合適的理論去解釋這種現象。在當時,獲得性遺傳指一個生物體在其生活的時期內變異的新性狀可以遺傳給後代,並沒有分析生物變異的性狀具體是如何遺傳的問題。這種情況下,得出的結論難免不被質疑。

拉馬克認為器官形態的穩定性與環境的穩定性相互作用與適應,生存環境的改變會引起器官的改變。形態改變是機體努力適應環境引起的。並且這種改變,漸漸的,會產生新的器官,並遺傳給後代,產生新物種。

拉馬克對生物低級與高級的劃分,以及生物自身進化力量的理解基本是來自思考和理念,更多的是哲學含義。

拉馬克強調生物內在因素在進化中的導向和驅動作用。但他沒有揭示出具體的內因,因而很容易受到批評。拉馬克受限於時代,論述上不夠嚴密和完整,也缺乏生物學理論的支撐,但他為我們提供了對生物進化方式的不同思考。

可憐的拉馬克,他所能做的就是提出他的想法。

在拉馬克之後,一些學者對拉馬克學說又進行了補充和完善,主要強調環境對生物性狀的影響,認為生物進化是定向的、適應性的,這被稱為拉馬克主義以及新拉馬克主義。

在現代的新拉馬克主義學派中,汪德比爾特有一定的代表性。他認為,新種的創造是生物普遍反應的結果,不能取決於局部的基因突變;認為用突變不能解釋進化,因為突變獲得的新基因是退化畸形的;同時,突變也不能產生進化,因為它只是種內的變異;原生質創造了必需的適應性,這種適應性由基因傳遞到後代,基因只是細胞質的工具。因此,只能用生理和生化的功能來分析,才能解釋生物的進化。

有一位叫柏格森的學者認為,「產生新物種的變異也可能暗示出了意識和意志……在進化論的所有後來形式當中,唯有新拉馬克主義能夠承認進化的內部心理原理,儘管他並不總是如此。在我們看來,新拉馬克主義也是唯一能夠解釋進化的獨立路線上出現相同器官的進化論。這是因為,我們完全可以想見:旨在將相同環境轉變為有利因素的同樣努力,可能產生同樣的結果,尤其當環境提出的問題僅僅承認一種解決辦法的時候,更是如此」。

新拉馬克主義學派對生物進化的原因,對獲得性狀遺傳機制等重大問題作了種種研究和論述,這是達爾文主義所未能涉及的方面。該學派的研究有的相當深入,並從理論上作了某些有價值的說明。其中有些論點儘可能地運用物理、化學的原理揭示了先輩們的預言,對進化論的發展產生積極的影響。

生物進化的動力究竟來自哪裡,關係到人類的發展方式和走向,是一個非常重要的問題。

根據拉馬克的進化理念,人可以有目的去完善自身,會把更好的東西傳給後代。而達爾文的進化觀點,下一代的改變只能依賴突變,與人後天努力沒有關係。在遺傳的層面上,達爾文的進化觀是消極的,拉馬克的是積極的。如果獲得性遺傳是存在的,人活著就有更明確的目標。

在還沒有搞清楚事實真相的情況下,急於去否定獲得性遺傳,是一種不負責任的做法。如果生存體驗和環境影響真的會對遺傳產生影響,那麼,為了後代更好,我們就可以選擇性地做些什麼。我們本可以去做,卻沒有去做,這是人類的一種莫大的遺憾和悲哀。

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