導讀
二十世紀遺傳學的大轉變∣∣
果蠅,分子,行為
江山代有人才出,各領風騷數十年,歐美英文世界的科普作家英豪輩出。就以生物學領域言之,從一九六○年代起,莫里斯(Desmond Morris)的作品《裸猿》(The Naked Ape)、卡森女士(Rachel Carson)的《寂靜的春天》(Silent Spring)、華生的《雙螺旋》(The Double Helix)等均激盪出漣漪無數。其後到七○年代,古爾德(Stephen Jay Gould)、道金斯(Richard Dawkins)、威爾森(E. O.Wilson)相繼出場。他們的著作如《達爾文大震憾》(Ever Since Darwin)、《自私的基因》(The Selfish Gene)及《社會生物學》(Sociobiology)等等,更激動人心,引發大爭論。到了九○年代,另一批作家登台,瑞德利(Matt Ridley)、巴羅(Connie Barlow)及溫納各擅勝場,你現正捧讀的書,是溫納的第四本,而第一本被譯成中文的,叫《雀喙之謎》(The Beak of the Finch)。
溫納不像華生或威爾森。後者都是學者,作品的長處是專業及獨創見解,但短處常是偏見我執,沒法照顧各方意見。前者(包括瑞德利及巴羅)由記者或編輯蛻變而成,能博諮眾議,見識常更寬廣。溫納是哈佛大學畢業,曾任《科學》(Sciences)期刊編輯及撰述作家。他的作品中,常有文史哲滲入,充分顯示其博雅,這本《果蠅?基因?怪老頭》,不但談一位精彩科學家,也涵蓋古典遺傳學、分子遺傳學及行為遺傳學的部分歷史,極有啟發力,何在呢?請讓我隨處點出。
一、古典遺傳學的興起
凡讀過高中生物的人,必然對孟德爾的豌豆雜交實驗略有印象。這位捷克布魯諾地區修道院修士利用空地種豌豆,一代又一代進行雜交,花了七年才有結論,可是沒人重視,只有鬱鬱而終。這劃時代的研究,等了三十五年才被發現,因之古典遺傳學要到一九○○年才算正式誕生,大約它的孕育時間特長,所以一出生,就活蹦亂跳,精力充沛。
既然遺傳特性像一顆顆粒子藏在細胞裡面,它到底在那一個結構上?另一個需要解決的問題,倒是研究材料的取捨。碗豆從成長到開花結實,要好幾個月,太不符合實驗者要快要多且易養的要求。這兩個大問題,碰巧被紐約市哥倫比亞大學的胚胎學家摩根解決。遺傳學的重心從此由老歐洲,轉移到新大陸的美國。
溫納重述這一小段歷史,用了科學哲學兩條所謂的「金科玉律」。其一是「奧卡姆剃刀法則」(Occam掇 Razor),這來自中世紀哲學家奧卡姆的說法:認為對現象的解釋,若有多種,那以最簡單者最佳。這想法本身當然非科學,但用來研究科學,倒像剃刀般尖銳。例如孟德爾之所以能超越於十九世紀所有思考遺傳現象之人,而鶴立雞群,就在於他能把性狀當成是小粒子,不能分割,然後用統計法來分析。這頗合乎奧卡姆剃刀法則,至於他這靈感的來源,就不易追尋了,但他曾在維也納大學修物理及化學,也當過物理實驗助理,或許數理思考及訓練有些助益。而「奧卡姆城堡」(Occam掇 Castle)則是指研究的根柢必須穩固,在沙上築堡必易傾倒,所以在選研究領域時,要找個最穩固的城堡。這項特徵,在摩根及班澤身上,都可發覺。
二、二戰後分子生物學如何興起?
摩根不但用果蠅取代豌豆當研究材料,而且發現遺傳的粒子位在染色體上,但這粒子(即基因)是什麼化學分子組成的?怎麼影響生物外表的特性呢?這問題均尚無法解決。正巧在這時機,有好幾條研究取向,漸漸凝聚在一起。其一是用比果蠅更簡單的材料,以便研究基因。有人用紅麵包黴,有人用細菌及其病毒。這是奧卡姆剃刀法則的另一項應用吧!其二是很多物理學家想改行,跳入生物學,為何?推動力或許是量子力學已突破十年之久,眾星雲集處難有出頭機會,有野心的年輕人會向外發展,而拉的動力則在於,生物學內還有許多秘密在,值得破解。這時一位資深物理學者薛丁格的書《生命是甚麼?》(What is Life)就像共產黨宣言一樣,是革命的號角,是進攻的鼓聲,讓許多人讀了之後,投入這一事業。華生、班澤、克立克等人,均受這本書感召,可見科普書不只能散播科學,更是促進科學的重要輪轂。
導致分子生物學興起,當然還有其他學科的進展。例如物理學者發明了電子顯微鏡,可看見細胞及病毒的細微結構,X光結晶學能解開分子結構,細菌學者也發現核酸可以攜帶遺傳訊息。這幾項進展,在戰後催化雙螺旋的發現,也引爆了分子生物學,其擴張速度,遠勝於世紀初孟德爾重現江湖時的發展。
三、班澤幼年啟蒙及成年後研究風格
作家辛克萊?劉易斯(Sinclair Lewis)寫的小說《艾羅史密斯》(Arrowsmith),談德籍科學家戈特萊柏如何執著於真理及誠實,把科學描繪成探險、羅曼史、信仰及生活方法,激勵了一個世代的年輕人。班澤十幾歲時讀了這書,崇拜之至,特地買枝鋼筆及最黑的墨水,以模倣戈氏蜘蛛網似的筆跡。
班澤跟費曼一樣,都是在紐約長大的猶太孩子,對科學的熱情高,隨著興趣走,因此班澤學術生命中,換了幾次主題。首先是電子學,他研發了一種整流器。隨即跳入新興的分子生物學,深入解析噬菌體基因的微細結構。這時他已頗具盛名,但仍敢跟著感覺走,離開熟悉的領域,進入爭議最烈之地,即行為遺傳學。
這或許就是偉大科學家異於常人處。新開拓的領域,有點像火耕後的森林,能在頭兩年產出最豐碩的穀物,但地力隨即大減,不再肥沃,後來的莊稼人辛勞少獲,而聰明人已移耘他處,班澤多次轉行,該是有此體驗吧!
四、行為遺傳學怎大受攻擊呢?
行為遺傳或社會生物學有相似的目標,即分析行為怎樣由遺傳及環境所塑造。這看似無害的活動,若被扭曲誤解,就可能被壞心人所利用。例如,假設智商確由遺傳所決定,不受環境(學習、家庭、教育)任何影響,有人就將以此為藉口,剝奪考試略差學童受教育的機會,甚至不讓智商低的人生育。這將是嚴重剝奪人權之事,鑑於納粹及日寇暴行、歐洲與美國的種族偏見,確實需要有心人警覺察訪。
因此我們可見到一方是著名學者樂翁亭(Richard Lewontin)、古爾德、貝克韋斯(Jonathan Beckwith)、哈伯德(Ruth Hubbard),強烈攻擊;另一方是威爾森及動物行為學者,無辜地防禦。
一類研究直接將人類行為(如同性戀、酗酒、殺人)與染色體某小區聯繫在一起,其潛在台詞即是:若某人有這一特殊基因,即會表現這種行為。這類研究,常建基於沙灘上,因此最易傾覆,也易招致批判。
而另一種行為研究,利用果蠅、線蟲、小鼠等,先篩選出行為突變,再分析哪個基因突變了。這種研究取向能發掘出一連串基因,讓人分析這些小齒輪的互動,且不涉人類行為,該是較少爭議的工作。
班澤執著於第二種方式,因此從未招人攻擊,但他所開拓的生理時鐘、愛情、記憶研究,倒成了顯學,有些徒子徒孫,還會靠此開公司賣產品呢。
五、健全的科學文化中,必然有精彩的科普作品及作家
溫納這本書,價值不遜於一本經典教科書,或可說,其寶貴處,遠非教科書、論文集、專論、評論所能及,更非這些作品所能涵蓋,這是科學文化中必須的要素,少了它,這社會的科學沒有根。
從溫納這書,我們知道,像《艾羅史密斯》、《生命是甚麼?》、《雙螺旋》都激勵了一代的學子,也指出未來奮鬥的方向,是促進科學前進的巨輪。另外,科普書把科學介紹於全社會,使這文化滲透入各種心靈中,算是科學的親善使節,也召募少年或兒童進入科學,功效大矣。教育及研究的當權派,我向你們喊話,再忽略科普,這社會的科學文化永遠是歐、美、日的邊陲及殖民地!