生物学研究中的“因”与“果”

有位生物学家曾戏谑地说道：“目的论犹如生物学家的情人，在公开的场合无法登堂入室，但私下里生物学家却少不了它。”这话略显尖刻，却也道出了生物学家的苦衷。近代以来，由于伽利略（Galilei Galileo，1564

—1642）的工作，目的论思维方式被逐出科学殿堂。然而，机械的决定论又无法澄清生物学所面临的许多特殊现象，这就使得生物学中的因果关系成为一个“道不清、理还乱”的难题。

迈尔对于生物学中的“因”与“果”有着独特的阐述。这一看法源于他对生物学历史的考察。19 世纪以后，生物学才作为一门统一的学科出现。在这之前，生物学的研究领域被划分成两大块：实验生理学与自然历史，两者具有截然不同的研究对象和方法。前者专注于动物体的解剖结构及生理功能的研究；后者着眼于生物界的多样性及其有机体与环境的适应关系等研究。实验生理学的创始人是英国医生哈维（William Harvey，1578—1657）。

哈维不仅以确立血液循环理论使得生理学成为一门科学而著称，还因为他在发现血液循环时所采取的方法一直被后人奉为楷模而成为生物学方法论的开创性人物。首先，是定量的方法。哈维通过计算血液每小时流经心脏的量，证明一个成年人在每小时内将会产生和消失 600 磅血液，如此大量的血液量只有假定在体内循环才可以设想，而根据古代权威盖伦的说法，血液源源不断地在静脉端制造在动脉端消失，这种不循环的看法倒是符合古希腊人的见解，地面上的运动只能是不完美的、非循环的直线运动。

哈维所做的当然仅是一个极其简单的算术，但它却是一个重要的开端，表明生物学同样可以走向定量化。接着，围绕这一新的设想，哈维设计了一系列关键实验，他解剖一条活蛇，扎住与心脏相连的静脉，血液因不能流回心脏而使心脏变小变空；扎住动脉，心脏会因排不出血而变大，这就表明血液确实在做循环运动。那么，又是什么力量在推动血液做循环运动呢？哈维仍以冷血动物的离体心脏作为实验对象，对其强而有力的收缩能力做了详细的研究，证明正是心脏提供了血液循环的动力。

最后，哈维做了一个至关重要的类比，他说心脏的功能就好比是水泵的抽水，于是，他将机械论哲学正式引入生物学研究中，曾经被认为是神秘莫测的生命现象，现在可以简单地还原到机械的水平进行研究。这样，就有了18 世纪法国思想家拉美特利（de la Mettrie，1709—1751）的名言：人体是一架机器。再后来，科学家又把生命体看作是热机、看作是自动控制机等。这一切都肇始于哈维。

从哈维一直到现今的分子生物学家，他们的研究方法及思路都是一脉相承的，这就是还原的、实验方法，重在询问过程“如何”进行，这一思路同样符合伽利略所开创的模式。迈尔称他们是功能生物学家。对于功能生物学家来说，重要的手段是实验。这一方法尽管有局限性和简单性，但是，已经取得的成就证明，这一手段是必要的、合理的。

生物学中另一大领域为自然历史，又称之为博物学。它发端于生物分类学。林耐、达尔文等人即辛勤耕耘于这块园地之中，进化论也萌生于此。对于博物学家来说，首先面临的是生物界的整体面貌、物种的多样性及其有机体的适应性状的来龙去脉等问题，所以，他们更关心的是“为什么”。在这里，迈尔特别澄清了“为什么”这一词的两重含义：它可以表示“怎么来的”，也可以表明终极目的论的“为何目的”。显然，迈尔取了前面一种意思，但事实上，当初的自然神学家着迷的正是后一含义，因为它表达了上帝的意志。然而，由于达尔文进化论的成功，生物学家已经深刻地认识到，每个机体，不管是个体还是物种，都是漫长的进化历史的产物。离开对历史的考察，就难以充分了解机体的结构与功能。所以，进化生物学家（他们是博物学家的后代）的首要任务是探寻机体现有适应性状的来龙去脉，这就是“怎么来” 的问题。因此，他注意的是多样性及其起源，更多地使用整体观察及历史的推理方法，而不囿于实验室中孤立的样品分析。

迈尔指出，在功能与进化生物学这两大领域中，都涉及到“原因”这一问题，但层次显然有所不同。以生物界中最为常见的受精现象为例，为什么卵细胞的分裂要有精子的参予？或者更一般地问，为什么要有有性生殖？对此，功能与进化生物学家有着不同的回答。在功能生物学家看来，卵细胞的分裂需要有一个外界的刺激因素作为诱导剂，才能激活卵细胞使其进入分裂状态，精子就是这样一种起激活作用的诱导剂。于是，功能生物学家研究在

这一过程中，精子所起的具体作用，并且这一作用还可用物理、化学条件来模拟。当 19 世纪末的生理学家洛布（Jaeques Loeb，1858—1924）第一次用人工刺激的方法使海胆卵在不受精的情况下，单性生殖成功的时候，洛布就以胜利者的口吻宣称，复杂的受精现象已离揭开谜底为时不远了。这就是一种典型的功能生物学家的态度，他追踪关心的是有机体结构或功能的直接原因，迈尔称之为“近因”。

与功能生物学家相反，进化生物学家要从受精现象中追寻的是，同样繁殖后代，无性生殖（如细菌的一分为二）更为简单、省力，但高等的真核生物为什么要采取这种复杂、耗能的有性生殖行为呢？显然，这一层次上的原因决不能以物理学家或化学家的实验来解答，它需要的是典型的生物学思维，通过考察这一现象在历史上的起源、进化来寻求答案。这样我们就可以发现，生命自从在 36 亿年前诞生至今，其中近一半时间在原核生物阶段渡过

——生殖行为主要依靠无性的一分为二方式。由于真核生物的出现，随之带来了有性生殖，使生物的进化速度大大加快。这是因为在有性生殖中，双亲的遗传物质发生重组，从而大大增加了后代变异性状出现的机率，这就为自然选择提供了丰富的源泉，导致进化速度明显加快，这就是受精现象、两性生殖的意义。迈尔称之为“远因。”

由于现存的生物体都是历经漫长进化过程才得到的产物，它有一个历史上的起源及演变过程，于是追寻生物体的远因就成了生物学与无机科学的重大区别之一，在此意义上，进化生物学所要探讨的内容、对象、所使用的方法也截然不同于物理学和化学，这就决定了还原论的模式在进化生物学中，获得较多的抵制。还原方法往往在功能生物学中获得明显的成功，从哈维的生理学到莫诺的分子生物学，这是一条成功的还原路线。因此，对于探讨生物学的哲学问题来说，迈尔的这一划分具有重要的意义。

站在这样的立场来看生物学中扑溯迷离的目的论思维方法，就有了一种全新的理解。如果说，功能生物学相当于物理学和化学这一层次，它可以摒弃目的论的思维方式，那么，进化生物学由于涉及到对远因的追寻，它必须提出“为什么”这一问题。当然，这里的“为什么”不是一个拟人化的思维方式，强加设计目的于客体身上，而是寻找该现象在历史上的发生原因，从而更好地理解有机体的结构与功能。从这个意义上说，迈尔赋予了目的论思维在生物学研究中一个全新的定义。迈尔认为，由于达尔文进化论的成功，生物学家才有可能去追究有机体的结构与功能的历史原因；也正因为自然选择理论的成功，目的论在科学的前门从此被永远清扫了出去，这是比伽利略更为彻底的革命，它具有双重含义：一方面，神学意义上的目的论已寿终正寝；另方面，对于历史原因的追寻成为目的论解释的一个新的含义。