【王道还科普专栏】世界如棋盘

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王道还科普专栏〈世界如棋盘〉全文朗读

王道还科普专栏〈世界如棋盘〉全文朗读

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,达尔文写信告诉表兄,他这天心绪不佳,因为他的实验都不顺利。其中一个是到伦敦的动物园餵金鱼,他準备的饲料是日常蔬、穀的种子,包括小米、莴苣、甘蓝、亚麻仁、大麦、洋葱。一开始金鱼似乎愿意尝鲜,可是几秒钟后便吐了出来。另外一个实验是将那些种子浸泡到鹹水中,结果有5种直沉水底。看来大自然直截了当地否决了他的臆测。

原来达尔文企图讨论的问题是:生物的地理分布。生物的地理分布是支持演化论的证据之一。不过这个问题早在达尔文出生前半个世纪,便是自然学者必须面对的问题,因为地理大发现之后,欧洲人大开眼界,殊方绝域的奇花异草、珍禽异兽纷至沓来。然而整体来说,生物在世界上的分布,有些方面看来自然而然,其他方面又不似理所当然,到底怎幺回事?

 

达尔文在还没有动念构思生物演化理论的时候,便直接触及了这个问题——那已是将近20年前的往事了。当年他随着英国海军小猎犬号环球一周,返国途中在澳洲雪梨停靠了19天。达尔文雇了人带他到野外去认识这一块南方大陆,一路上见着了袋鼠与鸭嘴兽——澳洲特有的动物。可是也与一种熟悉的昆虫邂逅相逢:蚁蛉。蚁蛉属脉翅目,成虫颇类小蜻蜓,但是幼虫形态有点像甲虫,在沙地上布陷阱猎食其他昆虫。达尔文在日记中记下了感想:

最后一句源自《创世记》的经文:

对于生物分布问题,达尔文的立场显然支持「理性」,因为他心仪的地质学者,主张以「现在观察得到的自然过程」理解地球、生物的历史。不过,达尔文表达感想的方式,透露了生物地理在当年知识生活中的重要地位,它触及了神学与哲学的终极问题:起源。地球的起源、生物的起源、物种的起源,以及人——我们——的起源。

 

难怪在达尔文发表生物演化论之前,生物的地理分布模式早就是学者必须处理的问题。一般而言,气候与地质变迁是解释生物分布现况的万能钥匙。地壳升降、地貌改变造成的沧海桑田,使生物栖境破碎,后果便是不连续的分布。何况生物也会对环境变迁做出反应,趋吉避凶。此外,地质学、古生物学调查都能为古往今来的各种变迁提供细节。

但是,也许生物分布问题太重要了,有些学者宁愿採取基进立场,不仅诉诸常识、理性,神话、传说也不放过,例如「亚特兰提斯」。「亚特兰提斯」典出柏拉图,传说是一个「沉没于大西洋的大岛屿」,学者藉以论断现在看来孤悬海外的岛屿,其实本来与大陆陆块相连,只是连结的陆块后来沉没了。例如北大西洋上的马德拉、亚速群岛(隶属葡萄牙),就有非洲、欧洲大陆上的物种。还有人为了解释北极圈内与南方的苏格兰、斯堪的纳维亚、瑞士阿尔卑斯山脉有类似的植物相(如虎耳草),不惜假设整个欧洲曾经陆沉,因此那些突出水面、展露头角的山巅可能藉着现已消失的「踏脚石」互通有无。

达尔文对这类狂放想像非常反感,甚至在1856年6月向他的科学教父莱尔(Charles Lyell, 1797-1875)提出警告:如果地质学者继续瞎扯下去,迟早会被打入地狱最下一层。莱尔是19世纪英国最知名的地质学家,认为地球是个永远处于动态的平衡系统。他能够引导读者想像:南美洲太平洋岸的山脉逐渐上升,同时大西洋岸正在沉没。这个动态系统的最大特徵就是:运行得缓慢而无声无息。去过钟乳石洞吗?犹如出自鬼斧神工的瑰丽奇观,全是水滴石穿的结果。而水滴石穿,正是「现在观察得到的自然过程」。论辈份、论学理,达尔文认为莱尔比谁都有资格出面整饬学风。

 

达尔文的种子实验,是在这个背景下成形的:他想找出造成植物不连续分布的机制。有些物种在当地像是天外飞来,邻近地区根本找不到同胞或亲近物种,牠们来自何方、怎幺来的?根据常识,种子与孢子可以透过空飘、水送的方式传播到远方异域;沾附在飞鸟身上也能达到同一目的。1855 年5月达尔文做的实验,推理过程是:鱼吃种子,鸟吃鱼,种子因而越过地理障碍。海阔从鱼跃、天空任鸟飞,甚至洋流,都是植物穿越空间的巧门。

达尔文以种子餵鱼,鱼儿不合作。其实牠们即使合作,也很难评估实验结果。倒是把种子浸泡到海水里的实验,最后的结果令达尔文非常欣慰。 

根据达尔文的计算,洋流可以把芦笋带到4500公里之外。

然而,对达尔文在一个半世纪前做的实验,我们该注意的并不是他的乐观估计,而是他认定的自然机制。我们在生物学课本里学到的生命史,即使只谈脊椎动物,从鱼类演化到两栖类,然后是爬行类、恐龙、哺乳类、鸟类,历经4、5亿年,达尔文却从人的育种经验谈起。生物散布四方,翻山越岭、飘洋过海,达尔文却从我们以肉眼观察得到的现象着手——浸泡种子。肉眼观察得到的现象是科学的起点与基础。

 

去年,巴西研究生修瓦(Giliandro Silva)在野外採集的南美天鹅粪便标本中发现了一粒胚胎已成形的鳉鱼卵。那是个意外,因为当时他搜寻的是植物的种子与无脊椎动物的胚胎。鳉鱼有上千个物种,许多生活在边缘栖境中,例如水体变化极大、容易乾涸的池塘。牠们存活的时间不长,可是胚胎却练就龟息大法,能够暂时停止发育,藏身于池底淤泥中。有些鳉鱼是受欢迎的观赏鱼,牠们的胚胎甚至可以邮寄。因此修瓦怀疑南美天鹅也能够将鳉鱼胚胎送到远方。

于是修瓦到动物园,将两种本土鳉鱼的胚胎混到3只天鹅的饲料中,给牠们4个小时吃。然后守候两天,收集粪便,搜寻胚胎。结果一共发现了5粒看来完整的卵,回收率约1%。在实验室中,那5个胚胎有3个继续发育,但是其中两个因真菌感染而死亡,最后只有1个孵化,小鱼看来悠哉悠哉,没受过惊扰。这个结果一定会令达尔文开怀。

 

王道还(王道还提供)作者小传─王道还

台北市出生,从小喜欢阅读,但是从未想过写作,因为小学五年级投稿国语日报两次皆遭退稿。大学三年级起意外接到翻译稿约,以后写作亦以翻译为起点(意思是抄袭)。在思想上,对于「思考」产生全新的认识,是在高二暑假读了《西洋哲学史话》(台北:协志工业出版)、《相对论入门》(香港:今日世界出版社)两本书。从高一起就对演化生物学发生兴趣,后来以生物人类学为专业可能并非偶然,可是对科学史、科学哲学的兴趣从未间断。

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