《达尔文的后花园》:“实验家”达尔文的成长史

《达尔文的后花园》:“实验家”达尔文的成长史
2024年12月08日 09:43 新京报书评周刊

然而,现代科学所谓的“假设–演绎”法实属用词不当:纯粹的演绎从未取代早期的归纳;相反,众人把归纳和演绎一并用于富有成效的迭代和相互加强的过程之中。正如我们将在本书中看到的那样,达尔文的方法多种多样,有时更偏向归纳法,其他时候则更像是现代标准下的演绎法,而且绝少符合严格实验设计的现代标准。尽管如此,达尔文仍设法掌握了大量世界运行的机制。为了体会他对“实验”的开放态度,我们必须广泛搜集信息,并考虑其多年在实地(庭院、田野和林地)和实验室(书房和温室)中所做考察的多样性,然后用现代意义上有条不紊的、可产生数据的实验进行测试、解剖、示范和比较观察。

除了“实验家”达尔文,我们还会遇到身为收藏家、观察家和理论家的达尔文。这才是达尔文的全部,因为对他而言,即便是观察研究也得亲力亲为。而这一切都始于花园后面那个散发着臭气的孩童实验室。

成为一个无脊椎动物学家,

如同置身于“真正的天堂”

罗伯特·达尔文发现,在什鲁斯伯里学校学习对儿子来说是时间(和金钱)上的一种浪费。1825年,伊拉斯穆斯在剑桥完成一门医学课程后,被送到英国医学教育的中心——爱丁堡大学,继续为其将来的医学生涯做准备。罗伯特做出了惊人的决策,他将16岁的达尔文带离当地学校,并把他送往爱丁堡大学。显然,达尔文并不具备语言和古典学的天赋,学习法律是无望了,而且他也不具备学习物理学的数学头脑。罗伯特认为儿子会遵循家族传统成为医生,那为何不早点儿把达尔文送到医学院呢?至少他和哥哥还可以互相帮助。事实证明,这样做并不会达到预期的效果:尽管达尔文和哥哥还是像往常一样热情洋溢,但达尔文发现自己对手术室的恐怖情形毫无兴趣,也没有耐心忍受某些令人厌恶的讲师。然而,罗伯特的这种做法在其他方面却是某种更深层次教育的良好开端:苏格兰启蒙运动的精神仍活跃在爱丁堡,与当时英国大多数地区相比,这里都更具活力和进取精神,其医学职员则十分熟悉来自欧洲大陆的最新观念。

当时的一个重要理念是“哲学解剖学”,其涉及的广泛主题包括动物结构和功能的物质基础、生长和衰败、健康和疾病等。这种理念在一定程度上可算作“生命唯物主义”的产物,主张生命的属性乃物质本身所固有。生命唯物主义结合了路易吉·伽伐尼早在18世纪八九十年代对电流和生命火花二者共性的示范。伽伐尼是意大利博洛尼亚大学的外科教授,他在用青蛙腿做的著名实验中发现了“动物电”(如今又称“电生理”),这表明电流可以刺激肌肉运动。伽伐尼1791年关于这个主题的论著《论肌肉运动中的电力》则成为玛丽·雪莱的《弗兰肯斯坦》的重要灵感来源。长期以来被归因于某些神圣精气的动物运动之谜,正逐渐被经验上可检验的电流现象所解释。

纪录片《天才达尔文》(2008)剧照。

让·巴蒂斯特·德·拉马克是这种想法的支持者。拉马克曾是一位植物学家,后被安排到后革命时期的巴黎,在自然历史博物馆中对混乱的无脊椎动物(invertebrates,拉马克创造的术语)展馆进行分析和分类。馆中的动物启发了他的进化学说。他于1801年写道:“自然在连续产生各类物种的过程中会逐渐使它们的结构复杂化,最不完美或最简单的物种是起点,最完美的物种则是终点。”

拉马克看到了大量无处不在的“最不完美”的动物——无脊椎动物,因为机体结构复杂程度最低,所以最接近生物体的起源。他认为,微生物会通过自发的方式不断繁衍,凭借其生命能量或生命力,它们可在世代不断响应自身适应性需求的过程中,以极其缓慢的速度完善其结构。拉马克认为,无脊椎动物代表了生命结构渐趋完善的早期阶段。凭借其庞大的数量和多样性,它们也成为记录生命结构过渡的最佳群类。正如华兹华斯在其关于法国大革命的诗歌中表露出的狂热情绪一样,如果“生命的黎明是乐园,青春才是真正的天堂”,在那个时代成为一个无脊椎动物学家,也如同置身于“真正的天堂”,这刺激了达尔文的祖父伊拉斯穆斯,这位启蒙时代的杰出医生、发明家、政治激进主义者和诗人写下了自己的诗篇:

无垠波涛下的有机生命

生养于大海珍贵的怀抱;

球面镜片都观察不到的微小生命会首先形成,

污泥中爬行,或者融入水中;

随着后代的兴盛,它们

获得了新的权能和更硕大的肢体;

无数植被自此勃发,

鳍、足、翅类动物的生存领域随之产生。

这是对拉马克式的进化论更为诗意的表达。而早在达尔文出生的1809年之前,其祖父的诗歌在英国就已不再流行,其政治观点和对拉马克的同情态度也遭到唾弃。但在爱丁堡则并非如此:即使是在十多年后达尔文和哥哥相会于苏格兰首府的1825年,激进的政治观点和科学也仍有一席之地(虽然众人不一定赞成)

有关“植形动物”的经历如影随形

伊拉斯穆斯于1827年完成了自己的课程,并前往伦敦的解剖学校继续深造,留下的弟弟也越发不开心了。达尔文开始跟着罗伯特·埃德蒙德·格兰特学习,这位曾经的医生当时已经是大学里声名鹊起的无脊椎动物学家。格兰特在巴黎生活过一段时间,他会去参加拉马克的讲座,并向其他著名的学者学习。比如,他会向埃蒂安·杰夫罗伊·圣希莱尔学习胚胎学,并向乔治·居维叶学习比较解剖学。杰夫罗伊后来成为拉马克的朋友和捍卫者,而居维叶却对他俩大加嘲讽;他们的仇恨最终于1830年爆发为法国科学院门前公开的唇枪舌剑——这个情节深深地吸引了达尔文。

纪录片《天才达尔文》(2008)剧照。

格兰特把达尔文揽入麾下。此后,他还将达尔文介绍给普林尼学会(几年前为热衷于自然史的学生成立的组织),并邀请达尔文担任自己在威尔纳自然史学会会议上的嘉宾,大学生通常无法参加这个会议。或许最重要的是,格兰特带达尔文一道探索了福斯湾潮汐池中的海洋无脊椎动物。作为拉马克和杰夫罗伊的粉丝,格兰特研究了微小的凝胶状海洋生物,试图从它们中间发现“进化论的证据,进而寻求统一有机世界和无机世界的一致规律”。格兰特曾致力于研究小群体珊瑚虫、珊瑚藻及类似的海洋生物,并确信这些生物代表了连接植物和动物的中间生命形态。

实际上,拉马克一直(错误地)把珊瑚藻归为植物,他拒绝了“动物–植物”可能相互关联的观念。不过,格兰特的想法更接近杰夫罗伊,他们将植物和动物等所有生命视为一个伟大系统的组成部分。格兰特称之为“植形动物”或“动物–植物”(主要由现在被称为苔藓虫门的生物及类似种群构成,它们是群体无脊椎动物的一种形式)。格兰特证明了它们有着某种可自由游动的幼虫形态(肯定像动物一样),但看起来却像是长有刃状“叶片”、随波浪起伏的植物,并能够通过萌芽的方式繁殖。格兰特说:“动物王国和植物王国的起源是如此难分难解,以至于博物学家们目前对许多知名物质的归属领域意见不一。”事实上,“一些有组织的生命……既无根系也无毛细血管,更没有可用于消化的胃,看上去没有明显的器官,与植物或动物相去甚远,但它们以无法察觉的渐变方式连接了植物和动物王国”。

达尔文惊叹于这些黏糊糊的海洋生物的美丽和复杂程度,以及它们的搏动、微微摇曳的触手和多彩的图案。在格兰特的催促下,达尔文用借来的显微镜对它们进行了观测,他在这一过程中学到的东西比预想的多。当然,发现会带来兴奋的感觉,就像他在揭示类似海藻的草苔虫的动物本质时一样,达尔文证明了这种虫类会产生大量可自由游动的“卵细胞”(幼虫形式),并在当地的普林尼学会于1827年3月27日举办的会议上自豪地报告了自己的成果。这是达尔文的第一份科学出版物。但他的发现也带来一个教训,这让他吃了苦头:科学竞争。

格兰特觉得海洋无脊椎动物乃自家领地,于是借鉴了达尔文的发现,并最终认为这项研究项目属于自己一人所有。格兰特在未提及达尔文的发现的情况下,早于达尔文数日在威尔纳学会宣读了一篇类似的论文。雪上加霜的是,他在报道草苔虫的发现时并未承认自己学生所起到的作用。达尔文被深深刺痛,却无所畏惧;他决意继续自己的调查研究,并记录了其他几个物种可自由游动的幼虫形态。但他对格兰特已心灰意冷。数周后,格兰特试图聘用达尔文,但这位教授得到的回应是无情的沉默;正如达尔文后来描述的:“一天,我们正一起散步,(格兰特)突然对拉马克及其进化论观点大加赞赏。我带着震惊的心情默不作声地听着,根据我的判断,这并未对我的想法产生影响。”难以置信,格兰特的主张并未给达尔文留下任何印象,但他自此也不再与这位教授在学术上保持亲密关系了。

纪录片《天才达尔文》(2008)剧照。

未满一年,达尔文便离开了爱丁堡;显然,医学并不适合他,窃取他人智力成果的小偷更与他格格不入。他的父亲很可能已束手无策。他又该拿从医学院辍学的儿子怎么办?为什么不送他去剑桥大学?当然不。很明显,英国国教教会是个替代方案:凭借他开朗的言行举止,对赛狗、自然史及乡村漫步(除了在他的临时实验室中的涉猎以外)的爱好,达尔文肯定非常适合受人尊重又不会过于繁忙的乡村教区牧师生活。英国长期有着(并且仍有)一种教区牧师–博物学家的可敬传统,这一点体现在约翰·雷和吉尔伯特·怀特等人身上。达尔文于1828年1月抵达剑桥,尽管格兰特和爱丁堡早已被抛诸脑后,但那些有关“植形动物”的经历却如影随形。

本文选自《达尔文的后花园:小实验如何撬动大理论》,已获得出版社授权刊发。作者:[美]詹姆斯·T.科斯塔;摘编:何也;编辑:张进;导语校对:赵琳。未经新京报书面授权不得转载,欢迎转发至朋友圈。文末含《新京报·书评周刊》2023合订本广告。

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