审判达尔文-第13章

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中性进化论者也能解释中性分子进化能与生物表型适应环境的进化共存。因为分子的突变率太高，其中应不乏少部分对生物有利的突变被自然选择采纳，用于生成复杂的能适应环境的构造。根据这个不能被证实的假设：就算大部分的分子突变是中性的，生物的表型仍可按自然选择来进化。木村资生还强调自然选择作用在中性理论中扮演重要的园丁角色。不少证据支持自然选择作用在分子架构上的主要功能乃是防止改变，因为在无重要生理作用的分子的行列发现较多的异态，但在关键生理功用的分子排列上的异态却较少。　

　　　　　
不管中性理论在其他方面有什么影响，这些分子生物证据，并没有为自然选择的假设带来它所急切需要的印证。自然选择作用只能以同义反复的方法，，或与客观现实全无关系的推论，来解释建造复杂构造的机制。在大自然中可观察到的自然选择作用，只能在一个生物所容许的范围中，导致少量的异态，而且还明显地保存这范围的限制。达尔文主义所提倡的创造性的自然选择作用仍然缺乏实验上的证据。　

　　　　　
中性进化和和选择进化的争论不需要任何结论，因为双方各从不同的数据中获益。双方都接受达尔文的理论：自然选择作用影响生物的表型，但是漫无目的的遗传基因的突变乃是进化的原料。中性理论的面世，并非要向达尔文主义挑战，而是以一种幻想力来解释与传统理论冲突的证据。它不仅没有攻击达尔文的理论，还增强了达尔文主义的解释能力。　

　　　　　
时钟速率样式的中性突变理论，是测量巨分子进化情况的一个有力工具。如果我们假设现代一切的生物都是源于同一祖先，其间一连串的过渡中间生物都已灭亡，那么我们可以估计任何两种生物何时从同一祖先分化，因为这些同僚的巨分子之中的突变速率都是大致固定的，所以这〃分子时钟〃只需按照每一种生物和它假想中的进化祖先在化石中的年龄来调整。在其他生物中的类似分子大致也是按照相同的速率进化，那么生物化学家可以从两种生物的分子排列的比较，来衡量它们何时从假想的祖先分化进化而来。　

　　　　　
这〃分子时钟〃被加州大学柏克莱分校的艾兰·威尔逊和文森特·萨里奇用来改变人类的进化历史。人类学者根据化石的证据推论人与猿的分化至少在1500万年前就已开始，但是分子的证据却支持500…1000万年的数字，大部分学者根据分子生物学的研究接受人与猿是在700万年前从同一祖先分化进化而来。最近威尔逊还根据只从母系遗传的线粒体的脱氧核糖核酸碱基排列来衡量人类的进化，结论是全人类都是在20万年前从非洲一个女人进化而来。人类学者却不接受这结论，因为他们相信在非洲以外发现的直立人化石与现代人仍有关系。在人类的进化问题上化石学者与分子生物学家还在争论谁是谁非。　

　　　　　
达尔文主义者常常引用〃分子时钟〃作为证明〃进化乃事实〃的决定性证据。这一理论可以唬住那些不从事科学研究的人：它有着冷峻的技术性的外貌，像魔术般地运作，能提供似乎很精确的数字；它来自于一个全新的科学分支，达尔文和创立新达尔文主义的人都未曾知悉，而科学家都说它能独立地证实他们告诉我们的那些东西。〃高技术〃的号召力使人注意不到这个〃分子时钟〃理论早已〃假设〃了它所要证明的〃理论〃：即一切生物都有一个共同祖先。　

　　　　　
其实分子生物证据是分类学证据的改写，分子生物关系大致上（但并非全面性地）与表型生物关系协调。分子生物学所推测的进化分化年龄与化石证据中生物首次出现的估计大致相符。【注二：在本章中我只接受中性理论和分子时钟的表面论调，但是我要在此处声明这些立场正在受到各方面的挑战，在罗杰尔·卢因最近出版的一篇评论中有以下的说法：〃根据进化历史中突变的固定积累率来估计新品种产生的时间，这个理论正在受到严重的抨击。〃根据自然选择的立场来看，它们却是不够固定，艾兰·威尔逊如此说：〃很多用数学模型来衡量进化过程的生物学家已渐渐相信，分子进化过程之中所积累的突变不是中性的，他们认为分子进化不是按照固定的速率，而可能是长期的不变中加上突然的剧变，如果这理论是对的，如何解释分子时钟的过程，将是一个日渐增大的挑战。〃所以我们现在所能作的结论，乃是生物之间分子结构的比较，大致上与外表特征的比较相符，这些生物之间的关系，可能是由可变或恒定速率的进化而来。】生物外表特征和分子特征，都可能说是从一个假想的进化祖先发展变异而来，如果这进化祖先是存在的话。　

　　　　　
对一个达尔文主义者来说，上述立场不单是支持进化论的证据。它就是进化论，因为达尔文主义者相信，一切生物之间的关系都是进化的关系。根据这种假设，他们需要引申其他理论，包括自然选择作用的创造能力，使简单的生物祖先进化成为复杂的后裔。基于这种逻辑系统，达尔文主义者认为，凡是不相信在缓慢的自然作用下，从无核细胞进化到人类的科学理论的人，都是科学精神的叛徒。　

　　　　　
要是分子的变异是唯一需要达尔文主义解释的问题，那么中性突变的理论仍可用来描述分子之间的关系。但是最难的是这些分子需要在分子体内运作，这些生物也要像分子进化一样从祖先进化而来。这些进化的共同祖先核过渡的中间生物，至今仍不过是存在于假想的领域中，经过成年累月的寻索，在化石中仍然没有找到。　

　　　　　
更为重要的是科学仍不能以自然的机制来解释达尔文理论的重要假设生物由简单进化为较复杂的形态和功用。一套只能解释生物变异，而不能增加生物重要功能的理论，不足以解开生物进化之谜生物巨分子之来由，和一个单细胞如何演变成为复杂的动物或植物。其实分子生物学的发现，更增添了生物构造的奥秘：分子本身也属于一套需要各部分互相协调方能运转的复杂机器的一部分。譬如红血素本身有那么复杂的构造和功用，使人有时用〃分子肺脏〃来形容它。在每一层面的复杂性增加之后，使用突变和自然选择来解释生物构造的进化的尝试更显得困难。　

　　　　　
因此，分子生物的证据并没有支持所有生物祖先相同的假设，也没有证实达尔文理论的准确性。其实还没有人以分子生物的证据来检验达尔文主义。正如对其他的证据的处理方法一样，达尔文主义者顺着他们先入为主的大前提，只企图在一切研讨之前，寻找支持他们理论的证据，而真正的科学问题如果没有达尔文主义的大前提，分子生物证据是否能够证实达尔文的理论却从未受人注意。　

　　　　　在本章中我们论及生物体内最基本的巨分子：蛋白质和核酸的异同。还未解决的问题是：究竟这些复杂的构造从何而来？下文我们要讨论一下生命的来源问题。　



第八章　前生物进化第八章　前　生　物　进　化　
　　　　
当联邦最高法院取消了路易斯安那州给予科学创造论平等待遇的法案时，大法官安东尼·斯凯利亚不同意法院多数法官的决定。他认为〃路易斯安那州的居民，包括基督教的原教旨主义者，应该有权在他们学校提出任何对进化论不利的科学证据〃。古尔德对这话觉得诧异，为什么一位像斯凯利亚这样的饱学之士（该法官曾在数所有名的大学任过教职），居然会有原教旨主义者掌握对进化论不利的科学证据这样的荒谬想法。于是古尔德就在斯凯利亚法官撰写的意见中寻找解释，结果他觉得答案是因为这位法官认为进化论是关乎生命来源的一套理论。　

　　　　　
古尔德后来写了一篇文章要更正〃斯凯利亚法官的误解〃，试图澄清此事。他说：〃进化论不是研究生命最终极的来源，不是得知生命最深奥意义的途径。〃探讨生命最初是怎样在地球上出现的，这是其他科学的任务，因为进化论只研究生命产生之后的变化。这位法官不明白进化论在研究对象方面的严格限定，所以才会产生误解，以为对进化论可能有任何合乎理性的异议。　

　　　　　
其实，斯凯利亚法官用〃进化〃一词，是与科学家的用法一致的不但包括生物进化，也包括〃前生物进化〃或〃化学进化〃，这个理论是要试图解释生命如何从无生命的化学元素进化而来。生物进化只是宏大的自然演进过程的一部分，后者要解释从宇宙大爆炸以来的一切东西的来源，然而却不容许造物主在其中扮演任何角色。如果达尔文主义者要把造物主拒于千里之外，他们必须对生命来源有自然主义的解释。　

　　　　　
对〃前生物进化〃的臆测，在《物种起源》问世不久，就开始由达尔文的德国支持者恩斯特·海克尔首先开河。但达尔文自己也于1871年在这方面作了一些贡献。他在一封信上说：　

　　　　　
常有人说目前地球上早就具备了当初产生头一个生物的条件。假如（啊！多么不肯定的假如！）我们能想象在某一个温暖的小湖中，具有各式各样的氨、磷酸盐类、光线、热能、电能等等，一种蛋白质化合物得以形成，并经历种种复杂的变化。这种物质如在今天产生的话，它会立刻被破坏或被吸收。然而，在当时生物还没有出现之前却不会这样。　

　　　　　
罗伯特·夏皮罗在1986年著的书中注意到达尔文上面这段似乎不经意的说法，〃竟然与今天的知识相当符合，如果不是因为他有远见，就是说明多年来生命来源的研究没有什么进步〃。25年前，〃前生物进化〃的研究似乎骤然就要看到一项惊人的成就，但今天这学问恐怕不比达尔文在世时进步多少。　

　　　　　
要解释当初生命如何开始，最基本的难题是生物的结构太复杂了。仅从理论上说，除非生物已经存在，而且能够繁殖，不然达尔文式的选择毫无设计的功能。达尔文的信徒可想象一个变异了的啮齿动物（rodent）会在脚趾之间产生了网状组织，因而在适者生存的原则上取得优势，这特征在一群动物中遗传下去。加上继续的变异后，也许最后产生了会飞翔的有翼动物。然而这想法要全靠这啮齿动物必须繁殖后代，来继承变异后的特征。但是化学元素却不会产生后代，因此必须要有化学作用来让〃繁殖〃与〃选择〃发挥其功能。　

　　　　　
50年代的早期，当斯坦利·米勒还在芝加哥大学教授哈罗德·尤里手下做研究生时，化学进化论这项研究达到最高的成果。在一些模拟地球早年状况的气体中，米勒用电流产生火花而得到分量极少的两种氨基酸。因为蛋白质是由氨基酸组成，所以后者有时被称为生命的建筑原料。在以后的实验中，化学家用米勒和尤里的实验模式得到了其他氨基酸以及更复杂的化合物。因此某些乐观的人士就下结论说，建造生命需要的化学元素，在地球早期就已大量存在了。　

　　　　　
原来早在20年代时，俄国科学家亚历山大·奥巴林及英国科学家霍尔丹等人已经推出一套关于化学进化的学说，而米勒及其老师尤里所做的实验〃部分地〃证实了该理论。奥巴林及霍尔丹的理论模式首先假定地球早年的大气层中有一种完全是〃还原性〃的气体，诸如甲烷、氢、及氨，但很少或甚至毫无氧气。其次，他们推论，地球上的能量，譬如像米勒所用的电火花，可能使那些气体互相作用成为生命所必需的有机化合物。然后，霍尔丹说：〃这些化合物积累起来，直到当年原始海洋变成如同热烘烘但浓度不算高的汤羹。〃这些词句经常出现在这种科学〃传说〃和一般公众展览中，成为早期地球生命的源头。最后，这个理论最重要的也是最神秘的一点，是生命就莫名其妙地从原始汤羹中变化出来了。　

　　　　　
上述米勒和尤里实验的有限度的成功后，不久就是科学界庆祝达尔文《物种起源》出版100周年纪念的1959年，这时真是新达尔文主义以为可标榜凯旋的高潮期，同时也是原子能最受尊崇的时期，人们以为一切奥秘都可用科学研究来解释。当年的乐观气氛让人以为在实验室里已创造了生命，几乎好像电影《科学怪人》的弗朗肯斯坦医生所用的方法一样！然而，到了80年代，专家们开始用怀疑的眼光来检讨奥巴林和霍尔丹的化学进化理论的每一项细节。　

　　　　　
地球化学家今天让我们知道，地球早年的气层可能并非具有像米勒实验中所模拟的纯粹〃还原性〃的气体。就算在最理想的实验状况中，有些生命构造必需的化合物都无法产生。令人最气馁的批判来自一些化学家，他们指出地球初期产生的有机化合物会继续被毁坏而不能用来〃建造〃生命，这简直等于把原始汤羹弄糟了！严格来说，原始汤羹可能根本没有存在过；既然如此，则在还原性气体中通过电火花制成微量的氨基酸，与生命来源是风马牛不相及的事。　

　　　　　
虽然上述说法对米勒、尤里实验的评价不高，我目前暂时不理会这点，免得在讨论问题主要上分心。退一万步来说，就算早期地球上具有生命构造所必需的化合物，我们还是面对死路一条，因为我们没有理由相信在原始汤羹中互碰互撞的化合物会有产生生命的趋向。虽然今天用高明的科技可以复制生命系统中的某些部分，但科学家用尽他们的智慧尚且不能直接从氨基酸及糖类制造出细胞来，那么当年还没有科学家智慧的时候，怎能施出这样的招术呢？　

　　　　　
最简单又能独立生存的生物是单细胞细菌，可说是一种最小型的、极其复杂的结构，最具尖端科技的太空船与活细胞相比，只显出太空船的粗糙。就算我们看比细菌简单不知多少万倍的东西（例如核酸），假定它可以开始达尔文式的进化，就算可能经过了数以亿年计算的光阴，借偶然机遇组成构造的概率，实在低得荒谬无比。　

　　　　　
在此我不必举出实际的数字，因为指数对一般读者来说是太难以想象的。我且用英国天文学家弗雷德·霍伊尔说过的比喻来逼真地指出其概率低小的程度。他说生命从原始汤羹中自然而然形成的机会，好比〃一阵旋风吹到一片充满各种破铜烂铁的废物堆之后，突然组成了一架波音747飞机〃。全靠偶然机遇来制造任何东西，简直就是自然主义者描述的〃神迹〃。　

　　　　　
其实达尔文主义者不是必须用科学来解释这神迹，因为当他们进入最大困境时可以施出哲学辩论的招术。显然，生命是存在的，如果自然主义式的过程是唯一可接受的解释，任何难题迟早可以迎刃而解。任何人只要用信心作为观点，最气馁的情况可以转化成为最有利的武器。举例来说，生命似乎在40亿年前就已以细胞方式出现，也许地球一冷却，细胞生命就存在。换句话说，在自然主义论调中可以自己复制的化合物，及以后进化成复杂的细胞结构，必须在地质年代极短暂的时期内形成。像天文学家卡尔·萨根就不会被短少有限的时日所困扰，他认为宇宙中其他像地球的行星必定也有生物进化。他的理由是：既然地球上早就有生物，那么生命从无机物进化而来，必是轻而易举的事。　

　　　　　
然而可能还是有人并非如此轻易满足于这种说法。于是就有学者利用宇宙学的〃人类原则〃来遮掩低得无比的概率。这原理先把宇宙的观察者人类作为出发点。这些学者认为当初生命进化的条件若不