石左虎/編譯

進(jìn)化：達(dá)爾文的家庭發(fā)現(xiàn)

石左虎/編譯

我的硬盤里有一個文件夾，名為“達(dá)爾文在家里”，這是我一直想寫的一本書的提綱。令我感到驚奇的是，達(dá)爾文的一些極為出色的實驗是在英格蘭的達(dá)爾文故居的嘈雜家庭環(huán)境里完成的。進(jìn)化生物學(xué)家詹姆斯·科斯塔（James Costa，達(dá)爾文信托的受托人）幫助了我。他撰寫的《達(dá)爾文的后院》（Darwin’s Backyard:How Small Experiments Led to a Big Theory）一書熱情和平衡地頌揚(yáng)了這位維多利亞時代的科學(xué)家執(zhí)著探索的一生，且敘述了他的住所周圍的田地和草地如何變成廣闊世界中的一個小天地。

有很多理由去熱愛達(dá)爾文40年的科學(xué)研究活動。首先，他對自然廣泛和濃厚的興趣：學(xué)生時代的活潑性格使他有“令人非常愉快的人”之美稱，對甲殼動物做的8年觀察和研究訓(xùn)練了他的生物分類技能，種子生長實驗使他對物種分布形態(tài)給出了解釋。達(dá)爾文的研究項目繁多：極其復(fù)雜生物的解剖、昆蟲促進(jìn)開花植物的傳花授粉、把鴿子繁殖比作選擇的力量之想象、探索植物是如何活動、揭示蚯蚓移土魔力的40年研究項目等等。

在書的每一章里，科斯塔大致按照時間順序敘述達(dá)爾文在各個方面進(jìn)行的探索。但科斯塔也會在項目之間轉(zhuǎn)換，反映出達(dá)爾文有許多研究項目在進(jìn)行。19世紀(jì)50年代（達(dá)爾文《物種起源》一書就是在這十年里出版的），達(dá)爾文曾在門廳里放著青蛙卵、在地窖里放著種子、在“蝸牛飼養(yǎng)場”掛著鴨腳、在顯微鏡下放著分成小塊的花卉、在草坪上圍著的小塊土地、自家制的鴿棚放著鴿子。

達(dá)爾文的職業(yè)道德是很令人敬佩的。1831年至1836年隨皇家海軍Beagle號軍艦出海回來后，他一直受神秘的疾病折磨，但是他仍然繼續(xù)鉆研，專注于一個又一個奇思妙想，直到1882年他的生命終結(jié)。他是一個極其有創(chuàng)造才能的人，提出的實驗方案既簡單又巧妙，例如“野草園”揭示了自然的極端死亡率以及為生存的激烈競爭。他還是一個愿意接受建議的人。他8歲的兒子弗朗西斯（Francis）提出：種子可以在死鳥的嗉囊中漂洋過海。達(dá)爾文于是殺死了他的鴿棚里的一只鴿子，將它放入一只鹽水桶里達(dá)1個月之久。后來該鴿子嗉囊中的種子竟然生長良好。

科斯塔寫到，達(dá)爾文在他全部活動中表現(xiàn)出了堅忍不拔的精神。例如，在研究千屈菜有性繁殖時，達(dá)爾文對每一個可能的雜交做了實驗，記錄下各種繁殖情況。他平時愛說笑，他在對大黃蜂“嗡嗡作響的地方”作仔細(xì)觀察時（后來他解釋了那是雄性蜜蜂在釋放外激素的地方），他要他的孩子去畫出蜜蜂的飛行路線。倫納德（Leonard）當(dāng)時只有4歲，后來他把那個實驗看作是一個游戲，他說，在游戲中“我父親跟其他孩子在一起時就像一個孩子”。科斯塔在頌揚(yáng)達(dá)爾文的人性時沒有落入“理想化傳記”的陷阱。

達(dá)爾文對實驗的執(zhí)著展示了如何做好科學(xué)研究。他的所有研究幾乎都始于思想開闊的觀察，通過觀察提出問題。他的靈感有多個來源：文獻(xiàn)、觀察、與他保持經(jīng)常通信的業(yè)余和專業(yè)研究者的網(wǎng)絡(luò)。他經(jīng)常尋求多種、互補(bǔ)的證據(jù)。例如，在他關(guān)于肉食植物：圓葉茅膏菜的工作中，他做了幾個預(yù)測來驗證他的假說，該假說認(rèn)為：茅膏菜誘惑昆蟲去獲取氮。在這些昆蟲中間，茅膏菜偏愛含氮食物超過不含氮食物，該植物分泌的微滴中有“一些類似胃蛋白酶的酶”，即消化酶。就這樣，一個回答會引出多個新問題，就像一棵樹長出很多分枝一樣。達(dá)爾文在他的1887年出版的自傳中寫道：“我的思維就像一部從大量事實中提出一般規(guī)律的機(jī)器?！?/p>

達(dá)爾文欣然接受針對他的自然選擇進(jìn)化理論的挑戰(zhàn)。他對蜜蜂蜂巢的建造進(jìn)行了驚人的研究。在嚴(yán)密觀察的同時，達(dá)爾文運用了復(fù)雜數(shù)學(xué)、比較生物學(xué)以及與博物學(xué)家威廉·特蓋特邁耶（William Tegetmeier）的合作。在特蓋特邁耶建議的巧妙實驗中：將蜜蜂涂上紅色蠟以顯示筑巢的過程。于是，達(dá)爾文演示了蜜蜂圍繞某一點旋轉(zhuǎn)，以此建立了一個圓柱形室，然后對圓柱形室再加工以包括固定空間。其結(jié)果是，蜂巢成為“由一些非常簡單的本能”生成的六面體。

達(dá)爾文還經(jīng)常利用當(dāng)時源源不斷的大眾科學(xué)的力量，他請大家參加關(guān)于罕見事件的觀察。例如，他有一個基于知覺的想法：昆蟲（可能指蜜蜂）傳粉會偶然造訪對葉蘭。于是他向《園丁編年史》（The Gardener’s Chronicle）的讀者征求此類昆蟲傳粉的證據(jù)。雖然征答活動歸于失敗，但是達(dá)爾文的思路是對的。在英格蘭，自花傳粉是花卉繁殖的主要方式，在地中海生物種群中，蜜蜂偶爾促進(jìn)了不同植物之間的雜交。

今天，正像科斯塔提醒我們的那樣，將小心控制、大量樣本、重復(fù)和統(tǒng)計分析等方法進(jìn)行綜合提高了實驗設(shè)計的嚴(yán)密和結(jié)論的可靠。他也敘述了當(dāng)代科學(xué)家如何運用諸如同位素分析和DNA測序等技術(shù)，為達(dá)爾文超乎想象的結(jié)論增添分量?！哆_(dá)爾文的后院》一書解釋了科學(xué)是如何通過努力而不斷積累和逐步發(fā)展的。

所有這些使得達(dá)爾文的實驗世界成為絕好的教學(xué)工具，尤其是他的很多實驗可以重復(fù)。幸運的是，本書各章均細(xì)述了達(dá)爾文在家里做的受靈感支配的實驗?？扑顾_定的目標(biāo)是：揭示達(dá)爾文的洞察力的演變和他的方法的相關(guān)性。至于我，我把我的“達(dá)爾文在家里”文件夾拖到另一個名為“次要”的文件夾中。

在肯特郡達(dá)爾文故居的達(dá)爾文書房，他讓家人為科學(xué)研究提供幫助

● 本文作者亨利·尼科爾斯（Henry Nicholls）推薦了一本“生物學(xué)家的居所成為進(jìn)行非凡實驗場所”的書，書名為《達(dá)爾文的后院：小實驗如何通往大理論》。

[資料來源：Nature][責(zé)任編輯：岳 峰]