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生物學的故事(簡體書)
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生物學的故事(簡體書)

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商品簡介
作者簡介
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目次
書摘/試閱

商品簡介

《生物學的故事》闡述了人對自然的終極探究。本書展示了人類對地球上無數生命形式的探索和審視,以及不斷地揭秘新的寶藏的歷史和過程。
本書追溯了人類對自然世界的理解,上至神話和迷信中的自然起源,下至現代科學的發展。
本書也記錄了人類對自然觀念的改變,從把自然視為有待開發的資源,到承認自然是值得被尊重和保護的複雜生物系統。
本書講述的話題包括:?識別和分類?解剖和切割?顯微鏡觀察?細胞理論與細菌理論?進化與遺傳

作者簡介

安·魯尼(Anne Rooney)畢業於劍橋大學三一學院並取得博士學位,曾在劍橋和約克大學任教,後成為一名全職作家。她的著作很多,涉及科學歷史、科學原理,以及科學技術的其他方面。安·魯尼現居劍橋,是劍橋大學紐納姆學院皇家文藝基金會會員。

名人/編輯推薦

生命為何物?生命從何而來?2500多年的科學研究仍無法回答這些根本性的問題。雖然我們知道那些能生長、進食和繁殖的生物體與沒有這些特徵的東西不同,但很極難劃清界限。我們研究越仔細,發現就越多,研究和發現就像分形圖案一樣不斷增長。

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《生物學的故事》以一個開闊的視野審視該科學分支。作者的筆觸深入古希臘人的研究結果,隨後縱覽阿拉伯科學家、文藝復興科學家和啟蒙運動科學家的偉大探索,*後觸及DNA和基因操縱的發現。讀者會看到多位堅定、決絕地追逐好奇心的科學家,有些人甚至認為他們過度沉迷科研,比如:那位把青蛙腿連接到避雷針上的意大利科學家;那位研究禿鷲嘔吐物的牧師兼生物學家;那位著手畫出每一種美國本土鳥類的博物學家;那位把三十年的大好時光都花在稱重機上,只為揭示消化原理的醫學理論家!

前言:生與活

 

自然之驚奇,只可意會,不可言傳。

——老普林尼(Pliny the Elder,23年—79年)

 

生物學是研究生命的科學,而《生物學的故事》則闡述了人對自然的終極探究。本書展示了人類在漫長的歷史中如何探索數不清的生命形式,以及如何理解地球上複雜的生命。但行文至此也只不過剛拉開故事的序幕。我們研究越仔細,發現就會越多,研究和發現就像分形圖一樣不斷增長。

從超自然生物到自然生物

人類對動物進行了數千年的觀察、利用和描繪才產生了生物學。真正的故事要從古希臘開始講起,因為那是科學探究精神興起的地方。自然世界開始從超自然世界剝離,獨立思想家試圖解釋他們觀察到的現象。早期的原生物學家對植物和動物進行了分類,並思考生物如何運作、繁殖和互動。所以早在近2500年前,古人就為植物學和動物學的建立打下了基礎。

發展緩慢

但隨後生物學的發展就陷入了停滯。反科學思想很快掩蓋了生物學作為一門科學的基礎。從古典時期到16世紀末,生命科學鮮有進展。宗教信條——基督教和伊斯蘭教取代了科學探究在西方的地位。當時的學術氛圍和社會結構都不利於科學家進行肆意地探索,也就無法複製科學發展在希臘的良好開端。即使從8世紀起,其他學科在阿拉伯世界取得了重大進展,生物學也沒能實現繁榮。

在歐洲,大眾對古典主義權威人物的崇拜,意味著幾個世紀以來沒有人挑戰希臘和羅馬思想家的教學。從中世紀開始,早期的錯誤被寫進了教堂的教義,謬誤變得如此根深蒂固以至於無法被顛覆,除非大眾的世界觀發生轉變,到文藝復興時期終迎來了這一轉變。

為科學鋪路

15世紀末的文藝復興讓大眾對人類的智慧和潛力重拾信心。人文主義、批判性思維和調查研究,取代了對權威、教條和迷信的盲目接受。

在中世紀,“世界處於惡性循環中”這一消極觀點盛行,但現在已偃旗息鼓。中世紀的歐洲人在尋找充滿新動物、植物和各種可能性的新大陸。新教改革家馬丁·路德(Martin Luther,1483年—1546年)挑戰了天主教的權威,並開始改革大業。科學家們發現了掌控自然物理過程的規律,世界似乎並沒有那麼神秘或一成不變。在歐洲活字印刷技術催生了書籍印刷業的發達,這意味著知識可以傳播得更快、更準確。大學的學科門類得到了擴張,其中一所大學甚至開設了世界上個解剖室。許多偉大的現代科學項目也隨之展開。

終啟蒙

隨著文藝復興逐漸演變為啟蒙運動,嚴謹的科學探究精神盛行於世。16世紀的地理大發現顛覆了人們的世界觀。哥白尼證明了地球不是宇宙的中心,而是繞著太陽運行的。顯微鏡和望遠鏡為人類展示了以前無法想像的新領域。

顯然,過去人們相信了很多無稽之談。現在是時候糾正1000多年來盲目重複古老論斷而造成的錯誤了。

終,經不住深究的舊思想被推翻。16世紀中期在歐洲成立的英國皇家學會,專門研究科學並判定事實。英國皇家學會的座右銘是“Nullius in verba”,意思是“信任何人”,這句話展現了新潮大膽的態度。

從精神到機械

長久以來,人們認為生命之謎體現為“火花”、能量、靈魂或“呼吸”。根據東方的傳統說法,生命之謎被稱為氣或普拉納。脫離啟蒙運動的一大主張就是否定生機論原理,而認為人體是複雜的機制,遵循物理學規律,身體機能的運作依靠力量、瓣膜、血管等。人類和動植物的機體也是如此。從18世紀末期開始,隨著化學這一新興學科的迅速發展,對於某些運作過程是物理變化還是化學變化這一爭論開始增多。而實際上,大多數運作過程既是物理變化,又是化學變化。

後續大事件

在19世紀,越來越多的證據表明,自然世界不同於人們之前所想,這些證據不斷積累直至爆發。查爾斯·達爾文(Charles Darwin)在1859年發表了“進化論”,從此改變了生物學的研究方向,“進化論”的發表是生物學界自顯微鏡發明以來的進步。“進化論”之後出現了遺傳學,遺傳學和進化論兩者結合重新界定了20世紀的生物學大觀。

大與小

到了20世紀,科學家們開始對生物體之間的互動,以及生物體與環境之間的互動產生了興趣。學界對這一興趣的探究擴大了科學家的研究範圍,也就是說,每個生物體都被歸入其生態位,並被視為整個生態系統的一部分。這個生態系統是有機的,也是複雜的,可能小如動物的嘴巴,也可能大似大西洋。

如今“生物學”一詞仍涵蓋對所有生命過程的研究,研究範圍可以小至無限(如控制活細胞行為的微觀分子變化),也可以大至超乎想像(如全球背景下生物體之間的相互作用)。而且科學家的眼界不止於這個星球,如今他們已經把注意力和他們的望遠鏡轉至其他世界,甚至開始研究環繞著太陽和月亮運轉的其他遙遠的星球是否也有生命。如果這些遙遠的星球上真的存在生物體,那麼這些生物體可能跟地球上的完全不同,但是我們會發現,維持它們生命的過程與維持地球上生物體生命的過程遵循著同樣的科學原理,這一事實是科學家們經過數百年勤奮的科學探究發現的。

 

目次

目錄 前言:生與活...............................................................................................................................6 第1章.動物,蔬菜,礦物....................................................................................................11 秩序啊,秩序...舊石器時代動物學...生命的分類...存在巨鏈...動物學起源...綱目體系...自然界的擴張...等級的終結 第2章.動物機器....................................................................................................................45 眼前的世界...這樣的解剖圖...從機體到機制...血液和熱量...身體是如何形成的...研究身體內部 第3章.植物揭秘....................................................................................................................69 初識植物...水,土壤,空氣——植物營養...化學方面...汲取和釋放...向哪邊生長?...更多的植物 第4章.小之又小....................................................................................................................85 想像中的微小事物...微小的生物...細胞學說...生病與健康...小之又小 第5章.生命的產生..............................................................................................................107 肥沃的塵土...從頭開始...預先形成還是逐漸生長?...豐富的卵子 第6章.絕妙的想法..............................................................................................................127 開端……...關於“變化”的變化...證據就在你腳下...地球在移動...恐龍和進化...缺少的一環 第7章.父母與後代..............................................................................................................157 修道士和豌豆...對細胞的觀察...孟德爾成果的再發現...從染色體到基因...終確定:DNA和遺傳密不可分...揭曉DNA的秘密...進化和遺傳的結合...以祖先為食 第8章.我們是相互聯繫的整體..........................................................................................177 一個整體...歸根結底:我們就是一個整體...生態地理學的開端...移動的地球...共同生活...生態時代到來...從生物圈到人類知識的總和...生機勃勃的地球...躍入未來 圖片來源..................................................................................................................................204

書摘/試閱

 第1章

 

動物,蔬菜,礦物

 

分類與未分類對立,不管是哪種形式的分類都有其價值……,任何分類都優於混亂。

——現代人類學創始人,克洛德·萊維-斯特勞斯(Claude Lévi-Strauss)

寫於1962年

 

生物學研究中的個問題也許永遠都是“這是什麼”,這個問題體現了人們迫切地想知道一個生物體是什麼,以及它對我們生存產生的重大影響。我們的祖先在大自然中環顧四周時,也必定想區分讓他們眼花繚亂的動植物。人類對分類的渴望見於所有文化,不管是工業文化還是農業文化。

 

賈希茲(al-Jabiz)在《第9世紀動物大全》中,將生物按簡單到復雜的順序進行分類,並根據相似性予

以分組。

 

 

秩序啊,秩序

你會以為給生物排序沒什麼難的。畢竟不同種類之間的差異是很明顯的,比如,貓和仙人掌,橙子和猩猩。但2000多年過去了,發現、分類和排序活的生物體仍然是個棘手的問題。

辨別和給動植物分類能讓人獲得智力上的滿足,有助於構建我們的思想,而且這項工作也是非常實用的。我們可以知道哪些植物可食用,哪些不可食用?哪些動物危險,哪些可利用?哪些植物有毒,哪些可入藥?哪些蜇人,哪些可製成有用的染料?哪些動物吃人,哪些昆蟲、蜘蛛和蛇有毒,哪些咬人或者蜇人之後只會讓人覺得疼?哪些動物跑得太快,人根本追不上?

為了分享和保存這些知識,人們認為有必要命名和描述這些自然生物。但是生物學家不僅僅要根據生物與人類的關係將它們歸入可食用、危險等類別,還要發現(或強加)生物體之間的關係結構。

舊石器時代動物學

在早的文字出現之前,人類創造了洞穴藝術,以描繪他們見到的和追捕的動物。這些圖畫通常足夠細緻,可供現代動物學家識別和了解那個時代的動物。

在2011年,法國進化遺傳學家梅蘭妮·普魯沃斯(Melanie Pruvost)發現,西伯利亞、東西歐和西班牙半島的舊石器時代晚期藝術作品中,所繪的馬匹的顏色與現代為化石作DNA檢測得出的結果相符。科學家甚至可以從早期藝術家畫動物時使用的顏色和圖案中,獲得某些動物的新信息。科學家一開始認為,歐洲洞穴畫中出現斑馬的時候,歐洲並沒有斑馬,但新的DNA證據支持了洞穴藝術的真實性。

有些洞穴藝術中描繪的物種豐富多樣,這些繪畫可以算是名副其實的史前動物群畫廊了。當時壁畫的用途之一可能是幫助年輕獵人辨別不同種類的動物。大多數成年動物的形像都是從側面畫出的,因為動物的側面形像比它們的斜角形象更容易辨認(而且動物的側面也更好畫!)。

何止是背景

人們一旦定居於某一區域,就會記錄他們與自然世界更為複雜的互動。在一塊公元前700年雕刻的古代亞述帝國尼尼微城的浮雕板背景中,一大片蘆葦叢裡出現了一隻鹿,這些蘆葦可做燃料和動物飼料,也可用來製造船隻和墊子。一塊浮雕板上的圖案是葡萄藤盤繞著一棵松樹,松樹下有幾隻獅子。另一塊浮雕板上的圖案是公園裡種著許多樹木,這些樹木的種類都可以辨認。

希臘聖托里尼(Santorini)的一幅壁畫可追溯到1500年,畫上的婦女在採摘藏紅花(番紅花),另一幅壁畫上的紅百合(加爾亞頓百合)有含苞待放的,也有盛開的。這些描繪足夠準確,可供現代生物學家據此來辨別物種。這說明畫出這些形象的藝術家真心熱愛生物和繪畫,也具有敏銳的眼光——他們對生物之間的差異十分敏感,可以被稱為早期的生物插畫家了。

描述有用的動物

早期人類可能是按照動植物對人類的用處來進行描述和分類的。那些可為人所用的動物或植物是人類關心的:這些動物可以用來食用、畜養、制皮、入藥或勞作。有時這些動物具有宗教意義,或者在人類生活中扮演著重要的角色。在古埃及,金龜甲被認為是神聖的動物,古埃及人將它們的形象描繪到了極致。金龜甲是一種糞甲蟲,它們在清除糞便方面起著至關重要的作用。毫無疑問,人類、駱駝和其他動物產生的糞便是極多的。在雨水匱乏的地方,糞便長時間得不到沖刷,這時候金龜甲的作用便不容忽視。鹮具有宗教意義,所以經常被描繪。鹮這種動物看起來不太實用,但它們可以清除魚塘中的蝸牛,而這些蝸牛經常攜帶危險的肝臟寄生蟲。如果魚塘附近有鹮,就可以減少人群因食用魚類染上寄生蟲的概率,我們不必深究這背後的原理,但當時人類認為這是鳥兒們的功勞。

生命的分類

對生物體進行命名和分類的科學叫作分類學。生物分類學的先驅是古希臘的亞里士多德(公元前384年—公元前322年)。他是個嘗試根據生物體的本質特徵,而非根據對人類的用處對生物進行系統分類的科學家。

對於亞里士多德來說,科學的目標是在人類對世界無序的觀察中尋求系統和一致。他那些生物學領域的著作,代表了他對知識的本質,以及對如何獲得知識的深入探究。他發現在任何探究過程中都會有四個問題需要解答,而且這四個問題兩兩成對。

“我們要探究四件事情:事實,為什麼,如果是,是什麼……

當我們得到了事實,就要探究原因……

當我們知道了是什麼,就要探究細節。”

亞里士多德,《後分析篇》(Posterior Analytics)

動物的劃分

我們眼前的自然界並不是排列有序的,也就是說植物和動物之間的關係並不清晰明了,所以亞里士多德在研究自然世界時想要尋求秩序。他在自然界中看到了三類“事物”:動物、植物和礦物質。前兩個類別均屬於生物學課題。

亞里士多德一開始在《動物誌》(History of Amiuals)中區分了不同種類的動物,之後在《動物之構造》(On the Parts of Animals) 中解釋了他觀察到的動物為什麼會有這些特徵,接著他開始了分類工作,而分類工作的前一步就是確定分類標準。

亞里士多德提醒後人不要隨意分類,分類系統中的相關性必須保持一致。例如,如果我們將動物分為野生動物和馴養動物,接著將馴養動物分為淺色的和深色的,那麼得出的層次就是無意義的,因為顏色與其馴養或野生無關。他認為上層分組應反映出事物是“相似的同類”——所有的魚長得都差不多,而鳥和魚長得就不一樣。在鳥類中,有長喙的鳥和短喙的鳥,這就是按照長度分出的門類(喙的長短是“鳥類特徵”,可用作分類標準)。屬於同一類的動物必須有“共同特性”,而且個體差異不會太大。

《動物誌》並不解釋因果關係,比如說這本書只寫了有血的動物都有心臟,但並沒有寫動物必須有心臟,也沒有解釋為什麼動物要有心臟——有就是有。而《動物之構造》這本書則嘗試解釋事情的原委。例如,亞里士多德發現有肺的動物都有頸部,這是因為肺部需要喉部運送空氣,並將空氣分成兩路注入兩片肺葉。再如,有頸部的動物都有食管,但並不是因為動物需要用食管吸收營養,而是需要食管將口腔中的食物通過頸部送到胃部,頸部的存在使食管成為必需。所以沒有肺的動物(比如魚)也沒有頸部和食管。

屬和種

亞里士多德提出了一個雙名法的命名體系,也就是現在所使用的命名體系的前身。首先他給每個標本取了一個通用名(屬),“屬”代表生物的家族或種族,跟在後面的名字(種)是描述性的部分,用於定義一個生物與同一屬中其他生物的差異。雙名法的命名目的是保證表明“差異”的種名有足夠強的描述性,這樣人們就可以通過名稱來區分生物體。

對於地中海地區的植物群和動物群來說,雙名法十分適用。但數百年後,隨著越來越多的生物被發現,其命名能力就顯現出了局限性(見第31頁)。

《動物誌》充分描述了動物之間的異同,用於比較的參考標準主要有結構、器官、組織、繁殖方式、習性、行動方式等。讀者可以參考書中有關動物足部描述的段落:

“在有血胎生四足動物中,有些動物的足部分成了多個部分,比如,人的手和腳(有些動物則有多個腳趾,比如,獅子、狗和豹);另有些動物的足部則分成了兩半,它們不長指甲,而是長蹄子,如綿羊、山羊、鹿和河馬;其他動物的足部是不分趾的,比如,硬蹄動物,馬和騾子。”

《動物誌》卷二

(亞里士多德區分的“有血動物”和“無血動物”相當於我們區分的脊椎動物和無脊椎動物。)

亞里士多德根據自己的理解,按照自己認為的生物的重要性進行排序,他把重要的生物排在位。所以榜單從人類開始,接著是有血動物,然後是無血動物。他還按照生殖(繁殖)方式把動物分出了等級,能生出健全幼崽的生物被排在了上面,而那些他認為是自我繁殖的生物(指從無生命物質中生出的生物,如從泥土中生出的生物)則被排在了底部。(在印度的阿育吠陀傳統中,生物也是這樣被分出等級的,相關史料可追溯至公元前1500年左右)。在該系列的後一本書中,亞里士多德解釋了動物間的敵友關係,以及人們所觀察到的動物性格:

“根據觀察可知,動物性格各有不同,有的怯懦,有的柔和;有的勇敢,有的溫順;有的聰明,有的愚蠢。”

總之,亞里士多德提出了一些給動物分類的通用原則,即我們必須先放眼一般群體,然後找出群體成員之間獨特卻又相關的差異。然而他終給出的是一個描述性的分類目錄,而不是嚴格的分類體系。儘管如此,他還是開創了一個重要的先河。在大約2000年的時間裡,編目在生物學的著作裡一直保持著主導地位。

從動物到植物

亞里士多德致力於為動物分類,而後來者——泰奧弗拉斯托斯(Theophrastus,約公元前371—公元前287)致力於為植物分類,相關著作有《植物誌》(Enquiry into Plants)和《植物之生》(On the Cause of Plants)。泰奧弗拉斯托斯將植物分為家養樹木、野生樹木、灌木和草本植物。不過,他承認“野生或栽培”和“灌木或樹木”之間的區分並不十分嚴格,而且類別之間有重疊,所以給植物分類難度很大。但是,水生植物和陸生植物的劃分並不難,因為植物要么長在水里,要么不長在水里,兩者之間的區別是明顯且客觀的。

泰奧弗拉斯托斯意識到,總結植物的共性比總結動物的共性更難,因為沒有哪一個植物部分是所有植物共有的。比如說,所有的動物都有嘴巴,但不是所有的植物都有莖、葉、花和根。他也發現,雖然有些植物明顯屬於同一類,但其野生形態與栽培形態並不相同。因此,他專注於準確地描述自己的觀察,而沒有試圖通過邏輯給植物生命下結論。

泰奧弗拉斯托斯介紹了不同植物物種的大量細節,所涉及的植物種類多達550種,研究區域始於大西洋,覆蓋地中海,遠至印度。為了研究植物,他穿越了希臘,還建了自己的花園,聽取了很多專業人士和專家的意見,並檢驗了軍事考察隊帶回來的植物。

本百科全書

羅馬作家老普林尼在其著作中既介紹了動物,也介紹了植物。一世紀,老普林尼編纂了《自然史》(Natural History),該書共37卷,旨在記錄人類對自然界的所有認知——從本質上來說,這就是世界上本百科全書。老普林尼的筆觸涉及各種話題,包括繪畫、民族志和地質學。8~11卷主要介紹動物學,12~27卷主要介紹植物學(包括園藝和草藥)。老普林尼是一位研究熱情高漲的學者,他把所有的空閒時間都花在了研究和寫作上。據老普林尼的侄子小普林尼(Pliny the Younger)介紹,老普林尼死於79年的龐貝維蘇威火山爆發,熱衷於調查的他,甚至不願錯過那個可怕的災難。他的動物學著作記錄了他對每一個所知區域內每一種動物的了解。當然,書中有很多錯誤,比如,作者把神話動物誤認作真實存在的動物,並且記錄了一些動物身上幾乎不可能出現的特徵,但沒有多加論述。

名字背後的故事?

許多中世紀百科全書的作者把老普林尼的著作當作了寫作基礎,個這樣做的是歷史學家伊西多(Isidore of Seville,約560年—636年),他所著的《詞源》(Etymologies)和《物性論》(On the Nature of Things)就是此類代表。百科全書聚焦於書中所描述的動物、植物和礦物對人類的用處,處處體現目的論和人類中心觀:自然界中存在的一切都有意義,而它們存在的意義就是等待被人類開發利用。

伊西多是百科全書編纂者中的個基督教徒,也可能是後一個古典時期百科全書的編纂者。在《詞源》中,他解釋了為什麼事物的名稱或者事物名稱的起源揭示了事物的本質。比如,他解釋螞蟻之所以叫“formica”(拉丁語),是因為它很“formis”(強壯),而且總是扛著“mica”(顆粒)。

編纂百科全書的傳統一直持續到了中世紀,然而這期間沒有任何人停下來質疑自古流傳下來的信息是否正確。

由於人們敬畏古典世界,並且普遍相信世界的缺陷越來越多,所以普羅大眾認為古代作家的著作比任何當代資源更可靠,因此古代知識幾乎不會受到挑戰。民眾普遍崇拜古代知識,並且致力於挖掘古代知識更深層次的意義。

錯誤堆成的喜劇

老普林尼的研究旨在陳述有關動植物特性的事實,然而希臘著作《自然史》旨在揭露自然中深刻的、有寓言性質的精神意義,這本著作可能成書於3世紀或4世紀的亞歷山大帝國。據說這些意義是上帝在創世的設計中故意留下的,目的是把自然世界變成一本供人類領悟神旨的天書,但前提是我們能讀懂它。

從12世紀開始,百科全書和《自然史》一同將筆觸對準了中世紀的動物寓言,據說動物寓言結合了準確的動物學知識和動物身上的寓言“意義”。早期的百科全書編纂者,從初的動物寓言中脫身用了600多年,在這段時間,生物學知識幾乎沒有任何增長。大眾普遍認為,整個自然界被創造出來是基於一定意義的,總體來說,這個意義就是展示上帝的神力,以及造福人類。人類觀察動物及其行為的動力,是發現藏在動物身上的意義,而不是了解動物的生命活動或者它們在生態中所處的位置。

想要誇大歐洲中世紀人類中心觀的盛行程度是很難的。羅傑·培根(約1214年—1292年)認為,人類是自然秩序的關鍵。沒有了人類,世界會變成一片毫無意義的混沌之地。

“追根究底,人類才可被視為世界的中心,因為世界上若是沒有了人類,其他一切都會失去方向、目的和意義。”

中世紀的動物寓言總是試圖從上帝規劃自然界的方式中尋找提供給人類的教訓。例如,鴕鳥抬頭看天,然後把蛋下在沙裡,接著離開自己的蛋,這是在告訴我們要仰望天堂的上帝,撇下世俗的煩惱。

儘管古人試圖揭露自然世界的意義這一舉動出於善意,但是動物寓言裡充滿了大把大把的可愛錯誤。擺出居高臨下的姿態很容易,但這樣做就忽略了調查研究背後的科學推理。作者們為解釋自然世界的精神意義和自己真實的觀察結果,付出了同樣的努力。藤壺鵝就是一個很好的例子。

從沒有人見過藤壺鵝築巢,因為它們不需要築巢。每年藤壺鵝會在特定的季節到訪歐洲的大部分地區,夏天它們在北極飼養幼崽,所以人們就見不到它們了。動物寓言(直到16世紀仍然能夠完整地流傳)中對藤壺鵝是這樣記載的:藤壺鵝長在樹上或者木頭塊兒上,之後掉入水中繼續長成藤壺,後變成一隻鵝,到了秋天,藤壺鵝會浮出海面。有些人認為,這個理論可以讓人們在齋月和節食期間吃藤壺鵝,因為如果它們是長在樹上的,那就不算是真的肉。(雖然1215年的第四屆拉特蘭會議否決了吃藤壺鵝的行為。)

存在巨鏈

正如我們所見,亞里士多德不僅把動物分成了不同的綱,還提出了生物等級,即自然階梯(scala natura)理論。人類處於這一等級的,其次是有血動物(脊椎動物),然後是無血動物(無脊椎動物),後是植物。亞里士多德認為,每個生物體都有靈魂,這個靈魂的類型可以滿足該生物體應有的能力——實際上是靈魂賦予了能力。每個生物體的身體結構都可匹配其能力,如鱷魚和它的尾巴。所以,人有一個優越的靈魂,這個靈魂賦予了人類理性思考、運動、成長和維持生命的能力,而動物有運動、成長和維持生命的能力,但植物只具有成長和維持生命的能力。等級思想佔據著人類思考自然世界的主流地位,該思想模式一直延續到19世紀,受該思想結構影響的領域遠不止自然歷史,等級思想其實涵蓋了社會、政治乃至神學領域。

3世紀,新柏拉圖主義者提出了自然階梯(scalanatura)理論,以增加新的階梯來安放凌駕於人類之上的神。5世紀後期,新柏拉圖主義哲學家亞略巴古的偽丟尼修(Pseudo-Dionysius the Aeropagite)將處於階梯的異教神換成了天使和基督教上帝,從而給該等級制度蒙上了基督教色彩。

中世紀的哲學家繼續發展和力挺自然階梯理論,並強調從等級的角度看待世界秩序所得出的基督教啟示和社會意義。影響力的支持者之一是意大利哲學家托馬斯·阿奎那(Thomas Aquinas,1225年—1274年),他給出了精確的神靈排位。在他的排序中,撒拉弗(六翼熾天使)(seraphim)是等級的天使。阿奎那為亞里士多德研究與基督教思想的融合作出了卓越的貢獻。

從中世紀起,自然階梯往往被稱為“存在巨鏈”。在該巨鏈上,上帝處於頂層,其次是天使、人類、動物、植物,以及底層的金屬和石頭等無生命物質。等級可以繼續細分,也就是說植物,甚至石頭或金屬下面還有等級。等級越高的存在“精神”比例越高,“物質”比例越低——所以完全是精神存在的天使靠近上帝。相反,鉛的質量非常重,物質比例很高,所以即使在金屬的排序中,它的位置也是很低的。順便提一下,煉金術士試圖通過增加“精神成分”將賤金屬變成黃金,他們認為黃金的“精神”比例高於其他金屬。

“種類無窮盡”

該巨鍊是一個由許多細微過度等級組成的連續體。例如,貝類動物在動物體系中等級很低,但是由於它們幾乎不動或者完全不動,因此與植物類別形成了聯繫。存在鏈上沒有空缺——沒有“缺環”。德國學者艾爾伯圖斯·麥格努斯(Albertus Magnus,大阿爾伯特)在13世紀發表了他整理的亞里士多德在自然歷史方面的著作,那時更多的生物體已經被發現了,但是巨鏈的環節可斷開來容納它們。

連續性法則滿足了“世界是完美的”這一說法,因為我們的世界滿是各種各樣可能的生物體,沒有任何缺漏,所以它既完整又統一。完整的概念解釋了為什麼哪怕看似低等或無用的生物體,如蚊子或蛆,也是造物的一部分。

德國哲學家、數學家戈特弗里德·馮·萊布尼茲(Gottfried von Leibniz,1646年—1716年)認為上帝已經竭盡所能,創造了一個極盡完美的世界,他也因為這一哲學觀點而變得尤為著名。若想得到完整的世界,就必須接納惡人和寄生蟲。(對於“所有可能存在的世界中好的一個”這一個哲學論斷,萊布尼茲持前述立場,然而伏爾泰(Voltaire)於1759年在《坎迪德》(Candide)中刻薄地諷刺了他的立場)。

各歸其位

把存在巨鏈完全當作或主要當作生物分類的模型是一種自欺欺人的做法。事實上,這條巨鏈既有神學指導意義,也有政治指導意義。巨鏈給人類的整體世界觀提供了框架,其中自然界被視為重要的組成部分。在此背景下,君主統治人民、農奴聽命於地主、子女順從父母、女性服從男性便都成了理所當然的事。該模型確實讓統治者們很受用,可想而知,統治階級一直熱衷於維護這條巨鏈。

動物學起源

16世紀出現了一場科學革命。突然之間,很多人從多個領域挑戰古人的智慧。哥白尼(Copernicus,1473年—1543年)推翻了托勒密的地球中心說,並正確地指出了太陽是太陽系的中心。意大利探險家亞美瑞格·韋斯普奇(Amerigo Vespucci,1454年—1512年)證明了美洲是一塊剛被發現的新大陸,而不是亞洲的一部分;安德烈·維薩里(Andreas Vesalius,1514年—1564年)表明蓋崙(Galen參見第49頁)誤解了人體的多個方面。在此背景下,瑞士醫生、植物學家和自然歷史學家康拉德·格斯納(Conard Gessner,1516年—1565年)將生物學帶入了現代。

自然百態

格斯納在研究自然的方法方面,架起了古今的橋樑。他的著作全面地記錄了所有人類已知的動物,被認為是本動物學著作。他寫作態度嚴謹,力圖保證科學的嚴謹性。他所著的《動物史》(Historiae animalium)前四卷出版於1551—1558年,共計4500頁,研究對象包括哺乳動物(胎生四足動物)、兩棲動物(蛋生四足動物)、鳥類和魚類;第五卷研究蛇類,出版於他死後的1587

年。他在書中對動物進行了大量的描述,記錄內容涉及動物的習慣和行為,以及它們對人類的用途(如食用,藥用,等等)。他的著作是本展現自然環境中動物的書,也是本描述化石的書。

格斯納仍從傳統的權威文獻資料取材,如聖經舊約、亞里士多德、普林尼和動物寓言,也仍舊試圖闡釋自然界中隱藏的神旨。但是為了準確地描述動物,他用自己的觀察補充了這些傳統的知識內容。他秉著四個原則——觀察、解剖、旅行和準確描述,力圖寫出一份動物王國的完整調查報告。他還聽取了同時代博物學家的意見,並從他們那裡獲取了樣本,而且擁有了龐大的後援團。他的書中依然有獨角獸和美人魚之類的神話動物,但當他不確定自己所描述的動物是否存在時,他會在書中表達自己的質疑。

生物寶藏

16世紀在富人圈和貴族圈中流行起了“珍奇櫃”或者奇觀室。它指的是一個專門用來收集各種自然和人造珍奇的地方,裡面的每一件藏品都與自然歷史唱著反調。典型的藏品有毛絨動物、魚、角(特別是獨角鯨的角,但通常被記錄為獨角獸的角)、珊瑚、骨骼、化石、怪異的植物(包括植物羊)、畸形動物和畸形人的畫像,甚至有封存的胎兒。

這些東西的旁邊擺放著雕塑、考古發現、自動機、奇怪的礦石和其他任何看起來有趣的物件。其中有名的奇觀室的所有者是“魯道夫二世”(Rudolf II)(神聖羅馬皇帝,1576年—1612年)、歐勒·沃姆(Ole Worm,1588年—1654年)和阿塔納斯·基爾克(Athanasius Kircher,1602年—1680年)。

奇觀室存在的意義在於匯集形態各異的珍奇,以此讚美世界的多樣性,但實際上它就是人腦中幻境的縮影。人們更傾向於讚美這些珍奇的豐富和多樣,鮮有人給這些珍奇分類。即便如此,某些科學進步仍得益於這些珍奇畫像的流傳,因為科學家們得以將流傳出的畫像與其他例子作對比,並辨別珍奇的本來面目。

更有甚者,有人搜羅了一園子的罕見動物。可悲的是,所有者一般不會精心照顧,或者妥善安置,所以這些動物通常會陷入抑鬱。這種獵奇的熱情同樣蔓延到了植物界,有些植物學家不遠萬里去為自己的花園或其金主的花園搜羅植物。老約翰·特拉德斯坎特(John Tradescant the elder,1570年—1638年)和小約翰·特拉德斯坎特(John Tradescan the younger,1608年—1662年)遠赴歐洲和美洲,為其國王查理二世(King Charles Ⅱ)的花園“收集各種奇花異草,以及貝殼等珍奇”。特拉德斯坎特家族率先承認了科學館藏對大眾的科普價值,而且將他們自己在倫敦蘭貝斯的“方舟館藏”有償開放給了觀光客。小約翰·特拉德斯坎特去世後把藏品留給了埃利亞斯·阿什莫爾(Elias Ashmole),這些就變成了埃利亞斯·阿什莫爾珍奇櫃的核心收藏。1677年,他將自己的珍奇櫃捐贈給了牛津大學,為了安置這些藏品,牛津大學建造了阿什莫爾博物館。現在人們仍然可以去那裡欣賞這些藏品。

回歸生命

17世紀的博物學家致力於給植物和動物分類或者對它們進行描述,他們不願再依賴古人的研究報告,因此他們並非隨意地從奇觀室收購藏品,而是開始自己收集標本,秉著一種新的、嚴謹的科研精神,堅守著科學方法。

早奉行這一傳統的,也是影響力的博物學家之一是英國神職人員約翰·雷(John Ray,1627年—1705年)。1663年,雷與英國鳥類學家、魚類學家弗朗西斯·維路格比(Francis Willughby)以及另外的同行者遊歷了歐洲。他們於1666年返回英國,並帶回了大量的生物樣本,以供日後的描述和編目,這項工程為自然界的分類提供了一個系統的方法。維路格比於1672年去世,對鳥類和魚類進行編輯的工作就落在了雷的身上。雷用大量的篇幅記錄了植物,但是他們的宏偉計劃還是擱淺了。儘管如此,雷仍是個正式定義了“物種”的人(見下框),他在1670年出版的英國植物目錄為之後的英國植物群卷宗提供了基礎。

命名

一個世紀之後,瑞典植物學家卡爾·林奈(Carl Linnaeus,1707年—1778年)完成了雷本該做的工作。林奈並沒有像特拉德斯坎特家族和後來的收藏家那樣,單純地收集大量的植物。他一開始做的就是給所有可記述的植物分類,並找出它們之間的相似性和差異性,終確定物種。1749年,他發明了雙名命名法,現在這個命名法仍然被用來命名生物體的屬和種。

林奈的主要研究對像是植物,並且提出植物也有性別這一論斷。他根據雄蕊的形狀對開花植物進行了分類,根據每朵花的雌蕊數量再細分。雖然這種分類方法的作用有限,但它使林奈發展出一個可擴展的分類系統。

他先把所有的物種歸到一起,接著把它們分入相關的屬。然後,他提出了一個“屬名加物種形容詞”的命名系統。我們以動物的命名舉例,有一種動物叫作金錢豹(Panthera pardus)——豹(Panthera)指代屬(大貓),金錢(pardus)指代物種(帶斑點的豹子)。該命名法取代了亞里士多德的命名體系,因為隨著越來越多的物種被發現,後者的應用變得太過煩瑣。由於亞里士多德要求名稱中表示“差異”的第二部分必須有足夠強的描述性,可以讓一個生物體區別於所有其他生物體,所以這個部分一般很長——後來發現必須被強調的特徵越來越多,這個部分也就變得越來越長。

早被16世紀的歐洲人發現的番茄原名叫“Solanum caule inerme herbaceo,foliis pinnatisincises,raconis simplicibus,”意思是“茄屬,無刺莖草本,羽狀缺裂葉,單花序”。林奈式命名法得出的名字是番茄——簡潔多了!

林奈堅信一旦所有的生物各歸其類,分類的工作就終結了——他認為生物不會變化,因為造物之初一切皆已塵埃落定,並將保持不變。儘管人們會在旅途中,或者在顯微鏡下發現新的生物體,但自然界中不會再有新的生物體出現。他認為自己作為一名生物學家的任務是完成亞當未完成的工作,即給上帝創造的植物、動物和奇蹟命名。

儘管林奈的宗教立場十分傳統,但他是個提出人類和靈長類動物具有可比性,且可以把人類當作另一種動物的人。對他而言,人類在本質上與其他動物並沒有天差地別,只是差別較大而已,所以不能把人類排除在他的研究對象之外。

綱目體系

林奈的命名體系中存在一個等級結構,但這並不意味著一個生物體在某種程度上比另一個生物體“更優質”或“更高級”。每個生物體都會落入大自然的兩界(植物界或動物界)之一,而後根據綱、目、屬和種進行劃分。

基於亞里士多德的早期分類,林奈將礦物列為第三界,但他並不認為礦物是生物,所以林奈認為自然界的生物體可分成六個綱:

●哺乳動物綱(哺乳動物)。

● 鳥綱(鳥)。林奈是個把蝙蝠歸類為哺乳動物而非鳥類的人。

● 兩棲動物綱(兩棲動物、爬行動物和一些少刺魚)。

● 魚綱(多刺魚),包括單獨成一目的棘鰭魚(鱸目)。鯨魚和海牛初也被歸為魚類。

● 昆蟲綱(所有節肢動物)。甲殼動物、蜘蛛和多刺足組成無翅目。

● 蠕蟲綱(剩餘的無脊椎動物,大致分為蠕蟲、軟體動物、棘皮動物和其他硬殼無脊椎動物)。

每個綱下都有數不清的目,目就是動物被分成的組,比如,鱷目包括所有類似鱷魚的動物(鱷魚、凱門鱷、短吻鱷等)。目下面的屬明確了某一具體類型的動物——例如,鱷魚(鱷屬)不是短吻鱷(短吻鱷屬)——而種則表明了具體有哪些組可以雜交(尼羅鱷和尼羅河鱷)。現代生物學家認為自然界的生物體可分成八個綱。

斷鍊

時間證明存在巨鏈極具彈性。在探索時代迎來的諸多新發現遍布南北美洲、島群海域(加勒比海、各種太平洋島嶼、東南亞島嶼),終蔓延至澳大拉西亞,這說明造物的“全景”遠遠超過人們之前的想像。

從17世紀開始,顯微鏡的發明向世人展示了另一片微型存在的天地(見第86~105頁)。然而,所有這些新發現都可以在巨鏈上找到自己的一席之地。畢竟,鏈條上還有之前未被發現的空隙。其實,打破巨鏈的並不是生物。

沒有空間,何來變化

人們不僅認為上帝的造物是完整的,還認為造物的結果是不變的。如果萬事萬物都各歸其位,所有可能存在的也確實存在,那麼也就不存在變化的空間了。新發現的生物體可以毫不費力地在巨鏈中找到自己的位置,但造物發生變化的證據終還是向這個具有2000年曆史的自然等級模型發起了挑戰。

格斯納在《動物史》中發表了批化石的插圖。1565年,他發表了篇關於古生物學的論文——論化石物體(De rerum fossilium)。在這篇論文中,他匯集了所有能找到的化石證據,並藉助了其他歐洲友人的幫助。

他希望這篇論文在化石研究中起到拋磚引玉的作用,但不幸的是他早早地死於瘟疫,因而未能完成後續的工作。他能在現存的物種中認出一些與他所記述的化石相似的形象,但是其他化石對他來說仍是個謎。他把幾塊菊石化石放在了腹足類動物和蛇類的旁邊——由於沒法證明現在沒有了踪蹟的生物曾經存在過,所以只能這樣安放它們。

也許當時的世界還沒有準備好,所以人類錯過了這個研究的機會。200年後,喬治-路易·勒克萊爾(又名布丰伯爵,1707年—1788年)雄心勃勃地發表了《自然史》(Histoire Naturele)(未完成)的捲,這說明世界已經準備好了。該著作旨在成為涵蓋所有動物、植物和礦物的百科全書。勒克萊爾宣稱地球的年齡比大眾所以為的年齡(可追溯到公元前4004年)要大得多,並且隨著時間的推移,動物也發生了變化,這一言論震驚了法國。勒克萊爾的異教觀點遭到了索邦神學院的譴責,因此,他公開收回了他的話——但他繼續發表相關研究,而且未作任何修改。他發現相似但不相同的物種生存在世界各地,所以他認為所有的動物,一開始都來自於同一個地方,之後四散遷徙。它們為了適應當地的條件,日積月累,自身也發生了改變。他還提出氣候變化可能會影響動植物的發育和生長。

不管勒克萊爾的觀點多麼不受權威人士的歡迎,他的言論還是產生了影響。

跟隨他研究腳步的一位法國博物學家喬治·居維葉(Georges Cuvier)(1769年—1832年)被譽為古脊椎動物學的創始人,他也是個就物種滅絕給出了有力證據的人。他表明大型動物,如猛獁象和巨型地面樹懶的化石不能在現存生物中找到對應。因為它們體積太大,不可能逃過人們的視線。1796年,年僅26歲的喬治·居維葉公佈了驚人的發現。1812年,他證明了隨著時間的推移,動物確實發生了變化,他所提出的證據無可爭辯,即老化石存在於低層岩石中,而新化石存在於接近地表的地層中。雖然他不能,也沒有試圖解釋變化是如何發生的,但他斷定動物可以,也確實會隨著時間的推移而變化。此後,存在巨鏈的模式在自然界中再也站不住腳了。

從存在巨鏈到生命之樹

在查爾斯·達爾文所著的突破性進化論著作——《自然選擇下的物種起源》(參見第149頁)中,有一幅獨立的插圖,圖中畫著一棵“生命之樹”。這幅插圖的草圖次出現是在達爾文的筆記中(見背面)。正是在這個圖中,分類和進化相遇了。圖中所傳達的觀點是,後出現的生物體是從先出現的生物體進化而來的,據此我們可以追溯它們之間的關係,就像我們可以追溯家譜中親屬的關係一樣。達爾文沒有辦法檢驗生物體之間進化關係的理論,所以仍然不得不依靠形態(外形)和行為來推測相關的進化關係。

林奈認為自己所研究的諸多生物體從上帝造物伊始就已經固定了,但是達爾文和其他接受進化論的人不這麼認為,相反,他們把當前的自然世界視為一個過程的快照。這個快照的背後是現在存活的生物體,它們的存在本身就可以解釋為什麼鯨魚可能看起來像魚,但實際上更像是一頭牛。

自然世界的背後並不是什麼上帝所設計的完整世界的藍圖,人們也不該把眼前的世界視為既定事實,實際上其背後是可以通過推理,用現存生命的證據和化石記錄來解釋的因果順序。對當時的人來說,這個模式轉變是很難把握的。分類的任務發生了巨大的變化。分類的目的不再是要找出每個生物體應該被放在等級體系的哪個位置上,而是要從縱向和橫向的角度,觀察一個生物體是如何與現有和之前的生物體產生聯繫的。

自然界的擴張

差不多在達爾文將巨鏈換成樹譜的同一時期,自然界的編目以另一種方式變得更複雜了。林奈已經確定了兩個界——植物界和動物界,並且把礦物排除在他的分類之外。但在19世紀,隨著顯微鏡技術的進步和微生物的發現,只有兩個界的觀點越來越難以站得住腳,因為人們無法清晰地將所有生物分進這兩個類。

到本世紀中葉,微生物被籠統地分為protozoa(原生動物)、protophyta(原生植物)、phytozoa(原生動物)和細菌。1858年,古生物學家理查德·歐文(Richard Owen,1804年—1892年)定義了植物和動物,並發現原生動物既有動物特徵,也有植物特徵,卻沒有多細胞生物的“附加特徵”。於是他在1860年提出了“原生動物界”。博物學家約翰·霍格(John Gogge)反對使用“原生動物(Protozoa)”一詞,因為他認為該詞只適用於動物,所以他提出“原生物(Protoctista)”來代替。恩斯特·海克爾(Ernst Haeckel)(見下框)在1866年提出用“原生物(Protista)”一詞命名第三界,該名稱一直使用至今。

海克爾認為原生物是原始生物,既不是植物也不是動物,而是兩者的祖先。他認為原生物的本質特徵是無性生殖,因此,他將真菌和其他各種簡單生物移出了動植物界,歸入了原生物。之後原生物的定義得以完善,多細胞生物體被排除在外。

在60年左右的時間裡,所有的生物體在這三個界中相安無事。但是在1925年,法國海洋生物學家查杜頓(édouard Chatton)用“真核”和“原核”來描述有核的單細胞和多細胞生物體,以及無核的單核生物體(見背面框)。他並沒有大肆宣揚自己的研究成果,所以幾十年來幾乎沒有人注意到他的貢獻。當然,他也沒有提出修改生命之樹以容納這些生物體。但是在1962年,兩位微生物學家羅傑·史坦尼爾(Roger Stanier)和CB範·尼爾(CBvan Niel)提議將所有生物體分成原核生物和真核生物。

1969年,植物生態學家羅伯特·惠特克(RobertWhittaker)吸納了這兩種生物的區別,並將它們分入了五界系統,該系統將原核生物與其他四個真核生物群體區分開來:原核生物、原生生物、單細胞真核生物、真菌、植物和動物。這使原核生物有了一個獨立的界,但該分類系統仍不盡如人意,因為原核生物其實就是所有生物中非真核生物拼湊起來的。

定義動植物

區分植物和動物看起來相對簡單。亞里士多德就處理得相當不錯,雖然也有小問題和反常情況,比如植物羊和藤壺鵝,但總體來說,亞里士多德提出的體系一直在發揮著作用,直到人們發現肉眼看不到,或者在生活中很難觀察到的微小動物。對於亞里士多德來說,動物的不同之處在於賦予它們生命的靈魂類型。靈魂決定了生物體的特點。

植物和動物之間的區別是:動物可以移動,並且有感官知覺,但植物沒有這些特點。

在19世紀中葉,理查德·歐文以下面的文字描述了一種植物:“有根,既沒有口腔,也沒有胃,呼出氧氣,組織由纖維素或二元或三元化合物組成。”歐文將動物定義為:生物體,“用口接收營養物質,吸入氧氣,呼出碳酸(二氧化碳),可以長出組織,直接成分為由碳、氫、氧和氮組成的四元化合物。

牛津大學進化生物學教授湯瑪斯·卡弗利爾-史密斯(Tom Cavalier-Smith)將動物定義為“在兩個不同的上皮細胞之間有膠原結締組織的遺傳性吞噬多細胞體”,將植物定義為“細胞液中有雙層膜包裹質體的;含有澱粉的;無吞噬作用的”生物體。如果街上的普通人根據這些終定義,很難辨別長頸鹿和橡樹到底哪一個是植物,哪一個是動物。

從界到域

20世紀70年代,微生物學家卡爾·烏斯(Carl Woese,1928年—2012年)正忙於研究微生物的基因。基於自己的觀察,烏斯認為所有生物的基因序列基本相同,基因組成中出現的任何重大差異都會使生命難以維持。然而,當他把視線從實驗室裡的微生物轉移到從當地湖泊污泥中獲取的微生物上時,他發現了大量驚人的差異。他在一個產生甲烷的微生物——熱自養甲烷嗜熱桿菌中發現了rRNA(核醣體核糖核酸)結構,這個rRNA結構與原核生物和真核生物體內的非常不同。之後,烏斯發現了更多有相同特徵的微生物。他把這些微生物命名為古細菌。雖然古細菌與細菌有一些相似的遺傳特徵,但前者是一種截然不同的生物,現在古細菌更名為古菌。

烏斯在環境中發現了它們,所以他初以為它們都是微生物,但是現在我們知道了古菌存活於世界的各個角落和任何環境類型。毫無疑問,它們可以在環境中生存,當所有環境都不利於我們更熟悉的生命類型時,它們仍可以存活,所以古菌可能是地球上種生命形態。它們能在環境中存活的事實對天體生物學也有啟發意義,天體生物學是研究生命的起源及其他星球上(潛在)生命的科學。1977年,烏斯發表了他的發現,重新繪製了標準的分類樹形圖,並引入一個新的層級——域。他的分類系統並不是基於形態學(形態和結構)上的差異,而是基於親緣關係(基於基因的進化聯繫)。該系統的基礎是三個界:古細菌、細菌和真核生物。

等級的終結

存在巨鍊是一個條理清晰的生命層次模型。處於底層的生物幾乎不具備我們所說的能力:它們不能移動,不能感覺,也不能思考(基於我們的認知)。沿著巨鏈向上,生物體的能力變得更加豐富。亞里士多德以及其後2000多年中追隨他腳步的大多數人認為,巨鏈上生物能力的差異反映了一個“事實”,即一些生物體比其他生物體進化得更好,或者更完全。大象能做的比蠕蟲多,所以前者是“更高級”的動物。蠕蟲能做的比真菌多,所以前者的生命形式“進化得更好”。

緊接著出現的模型——生命之樹仍是一個層次結構,即使它出現的意義是為了展示生物體之間的關係。生物體在生命之樹上對號入座,所以出現在樹乾和大樹枝的分叉上(終細枝上也會出現生物體)。

沿著縱橫交錯的樹枝和細杈走得越遠,生物體“進化得就越好”。大多數人會默認人類這個生物體比變形蟲進化得更好,甚至比早期的靈長類動物進化得更好。這種觀點與亞里士多德的靈魂分級理論一樣,都在宣揚人類中心主義——理性的人類統領著“低等”動物。

體現動物之間關係的模型力圖完全擺脫了層次的觀念。進化分支圖是一個非常有代表性的模型,它在同一個平面上展示了每一條進化線的末端,也就是說,所有的進化線都被放在了同一平面上。這就把暴龍、線蟲和人類置於了平等的位置——它們也確實是平等的。每一個生物體都處於進化分支的末端(暫且如此),但這並不意味著該生物體比它進化線上的祖先“進化得更好”,正如進化分支圖所示,它們只是不同。1950年,德國生物學家威利·亨尼希(Willi Hennig)構思出了遺傳分類學,1966年,亨尼希的著作(德語版)被翻譯成了英語,隨後遺傳分類學的熱度就更高了。

遺傳分類學的基礎概念是“共同祖先”。如果兩個物種有共同的祖先,並且在進化的過程中,通過基因改變,繁衍出了與該祖先不同的形態,那麼這兩個物種就有親屬關係。當物種進化出與祖先差異巨大的形態時,進化分支圖就會出現一個新分支。之後這兩個分支會朝著兩個方向繼續延伸,並且可以進一步分支。進化分支圖與生命之樹的模型有許多共同之處,但兩者之間有一個顯著的差別,即前者是不分等級的,也就是說,沒有哪種生物體被視為“高於”其他生物體。遺傳分類學旨在展示進化的傳承,而不是揭示生物體的相似性和差異性(相似性和差異性是將生物體排入階梯或者鏈條的基礎)。

涵蓋所有生命形式的完整進化分支圖是圓形的,所有生物都處在圓周上。這樣繪製的目的同樣是避免人們從等級的角度闡釋該圖。

各表一枝

幾個世紀以來,物種的定義,即終決定如何區分生物體種類的分類規則一直是個難題,然而在人們意識到生物體會隨時間而變化之後,這個難題變得愈加刺眼。

我們不僅要區分同一時期的不同生物體,還要區分同一生物體在不同時期的變體,這裡所說的同一生物體指的是可被視為同一物種的生物。這個問題還沒有得到徹底解決(見第194~195頁)。

如今,生物體種類的分類還在進行。從亞里士多德的時代開始,分類的基本原則已經發生了改變,甚至在理查德·歐文之後的年代,基本原則也在變化。我們不再依據外形(形態)和如何應對環境的挑戰(例如如何移動)來給生物體分組。現代分類學也在尋找可揭示所有生物體來自一個共同祖先的基因證據,以確定生物體在進化史上的位置。早的分類原則告訴我們要把蝙蝠和蜻蜓歸為一類,因為它們都有翅膀。而依照後來的分類原則,我們會認為蝙蝠的翅膀是從犀牛的前腿發育而來的。在此基礎上,蝙蝠更像犀牛,而不像蜻蜓。這個結論可能讓亞里士多德難以接受。

 

這幅1834年的動物分類圖,強調了哺乳動物是大自然的成就。

 

命名方式多種多樣

20世紀中期的人類學家發現,有些部落群體會給他們生活環境中出現的各種動物和植物進行命名,人類學家收集了很多這樣的例子。美國作家羅伯特·福克斯(Robert Fox)在20世紀50年代撰寫了關於東南亞的皮納圖博矮黑人的書,他在書中提到皮納圖博矮黑人為至少450種植物、75種鳥,還有20種螞蟻命名。矮黑人會在生活中直接利用其中一些動植物,但他們絕沒有利用所有被命名了的動植物。其他有了名字的動植物一般與矮黑人所關心的植物或動物相關。

 

 

洞穴繪畫上的動物通常畫得驚人的準確,如法國的肖維岩洞。

 

 

古埃及人崇敬金龜甲,所以經常把它們繪在珠寶上。

 

藥劑師的透視眼

個系統地辨別和命名植物的記錄出現在2000多年前的中國。這個記錄指的就是編纂於西漢(公元前206年—220年)的《神農本草經》,可惜現在已經失傳。傳說這本著作是神農所寫,神農是“五穀帝仙”,肚皮透明,能夠輕易地看到自己對藥物實驗的反應。(若神農真實存在,那麼他應該生活在公元前24世紀,也就是本文寫成的2000多年前)。該書命名了由植物、動物和礦物質製成的365種藥物,這個數字不難統計,但命名只針對於藥品而非生物體,所以這本書可能不能算作分類學著作。

 

 

魚沒有肺部,所以也不需要頸部和喉部。

 

先有鱷魚,還是先有鱷魚的尾巴?

亞里士多德認為,動物的身體結構和生命過程服務於動物形態(靈魂、本質或天性)所需的功能。就比如說,鱷魚有一條強勁的尾巴,因為它需要在水里快速地移動。反過來說,鱷魚之所以可以快速地移動,是因為它有一條強勁的尾巴。那麼問題來了,到底是先有鱷魚,還是先有鱷魚的尾巴?對於亞里士多德來說,是先有了鱷魚,之後尾巴才根據需要長了出來,而不是先有了尾巴,而後才方便了鱷魚的移動。這個區別看起來沒那麼重要。但在進化理論登上歷史舞台之後,這個區別就非常重要了(見第36-37頁)。

 

 

 

 

亞里士多德對動物的思考,以及他認為人類對待動物應有的態度直到今天仍然保持著影響力。

 

 

泰奧弗拉斯特斯的著作中有已知世界上早的植物分類。

 

“曼提克拉(mantichora)……長著三排像梳子一樣的牙齒,它的臉和耳朵跟人的一樣,眼睛是灰色的,渾身血色,身如獅子,可以像蝎子一樣用尾巴蜇人,聲音如排笛和小號齊鳴,速度極快,噬人……”“巴吉里斯克(basilisk serpent)……出自昔蘭尼加省(Cyrenaica)(注:古利比亞東北臨地中海的地區,公元前7世紀為希臘人統治,公元前1世紀成為羅馬的一個省),長約12英寸(30厘米),頭部有亮白色斑點,如皇冠一般。它會發出噝噝的威脅聲以嚇退所有蛇類,並且它不像蛇那樣蜿蜒而行,而是隆起身體中部前行。巴吉里斯克不但可以通過碰觸清除灌木,還可以通過氣息燒焦雜草並擊碎岩石。對於其他動物來說,它的到來就是災難。曾經有人在馬背上用長矛刺死了一隻巴吉里斯克,結果長矛上巴吉里斯克的毒素很快蔓延,不僅毒死了那個人,還毒死了他騎的馬。”

老普林尼,《自然史》,卷八,77年—79年

 

 

上圖:老普林尼的《自然史》到了中世紀依然保持著較高的流傳度,這本字跡清晰的15世紀精裝手抄本便可以證明這一點。

左圖:螞蟻扛著一粒食物。

 

 

首先,亞當命名了所有的生物。他根據生物在那個時代存在的意義及特性,給每一個生物取了名字。不同的國家已經各自用本國的語言命名了所知道的生物,然而亞當並沒有用希臘語、羅馬語或者任何野蠻人的語言來命名,而是從大洪水災難之前就存在的所有語言中選擇了一種,也就是所謂的希伯來語。

伊西多,《詞源》,600年—625年

 

鼴鼠和傳說中的擬聲怪(leucrota)(鬣狗和母獅雜交所生)插圖,出自13世紀的“諾森伯蘭郡動物寓言”。

 

 

我們要照著自己的形象、自己的模樣造人。讓人類掌管海裡的魚、空中的鳥、地上的牲畜和每一寸土地上的走獸,以及地上爬的一切昆蟲。

《創世紀》章,第26節,欽定版《聖經》,1611年

 

 

聖希爾德加德·馮·賓根(Hildegard of Bingen)的《自然界》創作於12世紀,這本書明確地列出了所有動植物的藥用價值,包括石頭、植物、魚類、爬行動物和其他動物,且聲稱這一切都是上帝為人類所創造的。

 

藤壺上的鵝

藤壺鵝生於倒向海邊的杉木,它們的幼年形態就像口香糖一樣。長大後,它們像海藻一樣,喙朝下從樹上垂下來,身體被殼包裹著,以方便更自由地生長。經過一段時間,藤壺鵝長了一身厚實的羽毛,之後要么墜入水中,要么自由地飛向天空。它們從木頭或者海洋中獲取食物和成長所需的營養液,這個吸收營養的過程非常隱秘,並且極其美妙。我常常親眼目睹1000只這樣的小鳥,從海岸邊的一塊木頭上垂下來,被自己的外殼包裹著,並且已經長成了。它們不像其他鳥類那樣繁殖和生蛋,也不會孵蛋,甚至也不會在任何地方築巢。

吉拉德斯·康布拉恩西斯(Giraldus Cambrensis),

《愛爾蘭地質》(Topographica Hiberniae),1187年

 

長成了的藤壺鵝脫離自己的成長環境——樹枝,接著落入水中。

 

 

 

動物寓言故事中寫道,小熊剛生下來是沒有形狀的,是熊媽媽將它們舔出了形狀——這種論斷可能來自於熊舔舐包裹著嬰兒的羊膜囊這一幕。

 

世間萬物,無論差別多大,彼此之間都存在著聯繫。正如,高等存在和低等存在之間的聯繫使它們相聚於一個共同點。正如,一個物種中的頂層生物與上一級物種中的底層生物重合,因此物種排序連綿不絕,終宇宙也形成了一個排列有序的整體。

庫薩的尼古拉(Nicolas of Cusa,1401年—1464年)

 

寫於1579年的《存在巨鏈》(The Great Chain of Being)將上帝置於頂層,接著是天使,然後是人類,凡間生物鏈以人類為首。

 

 

萬物皆有序

中世紀典型的存在鏈排序如下,其中不包括天使,因為天使並不屬於生物學的研究範疇。(在每個類別中,排在位的是該生物綱下的“主要”或者“首要”生物)。

 

人類——特殊物種,雖然具有天使的一些理性思考能力和精神力量,但不同於天使的是人類受限於物理軀殼。

哺乳動物——以大像或獅子為首:

●野生動物

●“可用的”家養動物(如馬、狗)

●“馴養型”家養動物(如貓)

鳥類——以老鷹為首。由於人們認為空氣元素優於水元素,所以鳥類等級高於水生動物。

●猛禽

●食腐鳥類

●食蟲鳥類

●食種子鳥類

水生動物,以鯨魚為首:

●水生哺乳動物

●鯊魚

●游動魚類

●不動貝類

植物,以橡木為首:

●樹木

●灌木

●灌木叢

●作物植物

●草藥

●蕨類植物

●雜草

●苔蘚

●菌

礦物,以鑽石為首:

●寶石

●金屬(以黃金為首)

●地質岩石(以大理石為首)

●微粒(沙子,土壤等)

 

大自然劃分(動物)種類的時候,必定會在種類之間留出過渡物種,因為大自然不會跳過過渡物種,而從一個走向另一個。

艾爾伯圖斯·麥格努斯(大阿爾伯特),《論動物》(De animalibus),1450年—1500年

 

上帝用各種不同等級的存在組成了宇宙,所以他清楚地知道每種存在之間實質的等級差別。在他的眼裡,這些不同的等級不過是一條曲線上的多個縱坐標,這些坐標連接得如此緊密,以至於在任何兩者之間放入其他等級幾乎是不可能的,因為強行地插入其他等級意味著混亂和不完美。因此,人類關聯著動物,動物關聯著植物,植物關聯著化石,終又併入我們的感官和想像所認為的毫無生命的物體……所有自然存在的先後順序組成了一條鏈,鏈條上的各個等級像一堆圓環一樣緊密地連接在一起,所以人類的感官或想像力無法準確地判斷某個等級的起點和終點。

戈特弗里德·馮·萊布尼茲,1753年

 

戈特弗里德·馮·萊布尼茲,堅信造物是完整且完美的。

 

 

 

格斯納畫的土撥鼠——喜馬拉雅旱獺是一種大型松鼠。

 

 

格斯納書中的鳳頭豪豬——非洲冕豪豬看起來相當兇猛。

 

 

歐勒·沃姆(Ole Worm)的珍奇櫃,1654年。

 

在約翰·特拉德斯坎特先生的博物館裡,我看到瞭如下畫面:首先映入眼簾的是擺在院子裡的兩條鯨魚肋骨……各種各樣的異域植物……在博物館內,我們看到了一隻蠑螈,一隻變色龍,一隻鵜鶘,一條魚,一隻非洲獵犬,一隻白色山鶉,一隻從蘇格蘭樹上長出的鵝,一隻飛鼠,還有一隻像魚一樣的松鼠,各種色彩鮮豔的印度鳥,一些變成了石頭的東西。

喬治·克里斯托弗·斯蒂恩(Georg Christoph Stirn),1638年,摘自其旅行日記

 

 

一幅著名的動物學繪圖是丟勒(Dürer)畫的犀牛,這幅畫被作為插圖收錄在了格斯納的《動物史》中。畫中的犀牛是葡萄牙國王曼努埃爾一世(Manuel I)送給教皇利奧十世(Pope Leo X)的禮物,可惜在1516年,它死於意大利海岸附近的沉船事故中。

 

 

約翰·雷是位英國神職人員兼博物學家。

 

對我而言,物種的界定並沒有明確的標準,但是植物通過種子繁殖來延續後代的方式極具特色。因此,無論個體或物種出現什麼變異,只要它們是生於同一種植物的同一株上的種子,那麼它們的變異都是偶然的,不足以作為區分物種的證據……同理,區別明顯的動物會永久地保持各自的物種特徵,一個物種永遠不會從另一個物種的種子裡冒出來,反之亦然。

約翰·雷,《植物史》(history of Plants),1686年

 

 

林奈根據花朵性器官的數量和排列方式將植物分為23個綱。

 

 

林奈把九個雄蕊和一個雌蕊的花朵描述成“新房裡的九男共侍一女”。

 

 做學問的步是認清對象……分辨和了解研究對象的前提,是給它們系統地分類和恰當地命名……分類和命名是科學的基礎。

卡爾·林奈,《自然系統》(systema Nature),1735年

 

 

卡爾·林奈(1707年—1778年)

出生於瑞典,父親是一位熱愛園藝的牧師。一開始林奈去讀了醫學院,但因交不起學費而輟學。後來他搬到了烏普薩拉(Uppsala),並在當地大學的植物學系教植物課。他的授課方式非常具有啟發性,因此,聽課人數從80增長到了400。18世紀30年代,他遍訪歐洲各地,收集植物樣本。1735年,他去了荷蘭,終還是學了醫,期間也發表了開花植物分類學論文。之後他以一名合格醫生的身份返回了瑞典,並繼續從事植物學研究。他對分類學的迷戀和他出色的社交能力吸引了其他人的目光。在他那些熱衷於調研的學生中,有相當多的人不遠萬里尋找新的標本——可惜的是,可能多達三分之一的學生犧牲在了追尋的路上。

 

林奈將動物分為六綱,還有一組“四不像”的動物,包括犀牛、鵜鶘和鳳凰。

 

 

 

林奈和九頭蛇

林奈在漢堡時,漢堡市長給他看了一個寶貝——“漢堡九頭蛇”,市長宣稱這是一個七頭怪物的標本。但是林奈立即斷定這不過是一個用鼬鼠的腳和腭以及幾塊蛇皮拼成的冒牌貨。他不僅揭穿了這個騙局,還將此公之於眾,因此激怒了想要高價賣出這個寶貝的市長!

 

阿爾伯特斯·塞巴(Albertus Seba)於1734年繪出了這只漢堡九頭蛇。

 

自然巨鏈的一端是有生命的簡單有機分子,另一端是動物和蔬菜,而“微生物”則填補了兩端之間的空缺。巨鏈始於組織程度的動物,止於簡單的有機分子,整條巨鏈可以容納各種組織程度的存在和所有可以想像的細微差別。

喬治-路易·勒克萊爾,布丰伯爵(Georges-Louis Leclerc,Comte de Buffon),1777年

 

集鳥

人們對發現和歸類的追求一直持續到了19世紀。大約在1820年,美國博物學家、藝術家約翰·詹姆斯·奧杜邦(John James Audubon,1785年—1851年)著手畫出各種美國本土的鳥類。終,《美洲鳥類》(Birds of America)問世了,這是一本精美的大開本書,書中彩圖多達435幅。為了逃避在英國圖書館存放複製的法定義務(奧杜邦當時住在英國),這本書的售賣版是未裝訂的。之後的版本是裝訂的,體積更小,價格也更便宜。版的副本偶爾會被轉手,市值約為1000萬美元。

 

 

奧杜邦所畫的松雞

 

 

居維葉在1798—1799年發表的一篇論文中對一頭大象和一頭猛獁象的下巴作了比較。

 

正如芽會生出新芽,這顆樹上活力旺盛的樹枝會開枝散葉,層層疊疊,遠遠超過脆弱的樹枝。我相信世世代代之後,這些樹枝就組成了巨大的生命之樹,那些死去和折損的樹枝填滿了地球的外殼,不斷分叉的美麗樹枝覆蓋了地球的表面。

查爾斯·達爾文,《物種起源》第6版,1872年

 

 

達爾文的生命之樹草圖

 

 

給微小的事物分類

原生生物是單細胞生物,不屬於其他任何分類。屬於原生生物的有原生動物、單細胞藻類和黏液黴菌。原生動物是可以代謝食物顆粒的早和基本的生命形式。“原生動物(protozoa)”的意思是“早的動物”,這個名字是1818年德國動物學家奧古斯特·戈德法斯(Georg August Goldfus)起的。他將纖毛蟲、珊瑚、隱藻、水母歸入該分類。

 

有孔蟲是一類水生的阿米巴原生生物。

 

自然界的藝術形態(1899—1904)

恩斯特·海克爾(1834年—1919年)是一位德國博物學家和生物學家。他傑出的作品之一是海洋無脊椎動物的插圖目錄,所繪的動物包括海蜇,海葵(見背面圖片)和一種名為放射蟲的原生動物。該平版畫集非常精美且複雜,主要體現了對稱性和組織性,展示了動物是如何相似卻又不同的。他的著作《自然界的藝術形態》(Art Forms in Nature)在藝術界極具影響力,尤其是在新藝術運動以及自然歷史中。

 

生物會說話

原核細胞沒有膜固著的細胞核或細胞器;遺傳物質(DNA / RNA)在細胞質中自由存在。原核生物包括細菌。真核細胞有細胞器和膜固著的細胞核,細胞核內含有遺傳物質。真核生物包括植物、動物和真菌。

 

海克爾在《自然界的藝術形態》中所描繪的複雜且種類豐富的海葵,清楚地展示了相關生物的相似性和差異性。

 

 

 

早期的分類系統是基於形態的——身體形態和功能,因此人們關注的是蝙蝠和飛蛾之間的相似之處(都會飛且有毛)。現代分類系統的關注點是兩個基因非常相似的生物體經過演變,在相似的挑戰面前採取了相似的解決方案(飛起和奓毛)。

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