16世纪,人们认为胎儿异常是因为孕妇「胡思乱想」

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    连体双胞胎(conjoined twins),俗称连体婴儿。(维基百科)(photo:UpMedia)
    连体双胞胎(conjoined twins),俗称连体婴儿。(维基百科)(photo:UpMedia)

    怪物这种东西在自然的研究中引起许多推测。在达尔文之前的时代,「怪物」这个词有近乎严格的意义。自然哲学家和解剖学家把双头羊、多脚蛙和连体婴等,分类到「怪物」这个类群。在16 世纪,许多人认为这是因为受精过程中得到的「种子」太多,或是孕妇胡思乱想造成的。

    到了18 世纪,山缪尔.汤马斯.冯.索默林(Samuel _omas von Sömmerring 1755~1830)认为,怪物是发育过程出现异常所造成的,而不是有其他神奇的原因。这让新的科学领域诞生了,他说怪物出现是因为「生殖力量受到干扰」。在他1791 年对于这个主题所发表的论文中,第一页便描述了有两个头的人—在这些出生后依然活着的婴儿中,有的是从脖子上长出两个头,有的是一个头上有两张脸。他的看法是,两种状况代表了在发育过程的不同阶段受到了干扰。有两个头的受干扰的阶段较早,有两个脸的是在发育过程的较晚阶段受到干扰。几十年后,圣希莱尔常常用到「怪物」这个词,他认为怪物潜藏了从一种生物转变成另一种生物的某种潜力。他跟随拿破崙到埃及探险,发现了肺鱼(见第八章),之后他花了很多时间想让鸡蛋突变,于是将各种不同的化学物质加入鸡蛋中, 试图干扰其发育过程。他相信,如果把正确的化学组合成分加入正在发育的胚胎中,就可以把一种生物改造成另一种。之前提到过,鸡蛋在正常发育的初期阶段会出现鱼的模样,因此圣希莱尔花了几十年时间想让鸡蛋孵出鱼来。结果他的尝试失败了,但是他的儿子伊索德(Isidore)继承衣钵,写了三大本讨论动物先天性畸型的专着,到现在依然实用。伊索德发展出对于先天性畸型的分类方式,将它们分门别类,指出哪些器官发生异常,并且判定畸型造成的影响。举例来说,他研究了连体婴,并根据共用的器官多寡以及身体结构有多少混和在一起而分类。这些工作让后来的科学家研究畸型时有了基础,会用生物机制来加以解释,而不是归诸于超自然力量。

    《物种源始》出版之后,达尔文改造了发育畸型的研究领域。对达尔文来说,如果演化的发动机是天择,那么个体间的差异便是发动机的燃料。如果一个物种中的个体特征在外貌上或是功能上有所不同,而且有些特征能够增加该个体在特定环境中生存的机会,那么随着时间推移,这些生物和特征应该都会增加。演化的基础在于个体之间有变异,如果一个族群中所有个体都长得一模一样,由天择造成的演化将不会发生。个体差异是天择演化的基本原料,变异越多,演化进行得越快。唯有许多变异,包括「怪物」所具备的变异,才能让天择在长时间的作用下造成重大改变。

    在达尔文之后另一个研究变异的杰出科学家是威廉.贝特森(William Bateson,1861~1926)。贝特森和达尔文一样,生来就热爱自然,小的时候被问到将来要做什么,他回答要成为博物学家,如果没有那么厉害的话就当医生。贝特森1878 年进入剑桥大学就读时,是个缺乏干劲的学生,但是达尔文的《物种源始》对年轻的贝特森造成了深远的影响。他变得精力充沛,想要了解天择是如何运作的。对他来说,答案在于了解物种变异的方式:什么机制让一个生物看起来和另一个生物不同?他读了研究豌豆发现遗传定律的孟德尔的着作,有如得到天启一般:代代相传的变异是演化的基本要素。他把孟德尔的着作翻译成英文,并且发明了一个英文字genetics(遗传学)来说明这个过程,这个字的字源是希腊文的genesis,意思是「起源」。

    贝斯特一如他之前的圣希莱尔,想要把物种和个体之间的差异加以区分出来,不过贝斯特有一项优势,那就是当时遗传学逐渐壮大,他从中得到了新的概念,寻找的是个体之间差异如何影响演化的方式。

    贝斯特在这项研究上花了十年的时间,于1894 年发表巨着《变异研究资料》(Materials for the Study of Variation)。这本书像是一本地图书,指示出生物彼此差异的方式、变异产生的基本规则,以及演化的途径。他尽可能地研究各个物种,并描述了两类不同的变异模式。一类是器官的大小与等级不同, 这些差异可以由小排列到大。举例来说,在小鼠族群中,每只小鼠的四肢、尾巴或是其他的器官大小都不同,这种变异很容易就可以透过测量长度、宽度和体积来分辨。另一种变异就比较明显:某些结构的有无。海明威的多趾猫就是个例子。正常的个体有五趾,多趾症的有六个或是更多。那些猫和正常的猫比较起来,是趾头数目不同,而非趾头长度的不同。这种程度的变异不牵涉到大小与等级。

    研究那些器官多出来的生物成为贝斯特的热情所在。他着迷于自然界出现的异类:多出来的器官,或是长错位置的器官, 像是:触角位置长出脚的蜜蜂、多出肋骨的人类,或是多了乳头的男性。在这些案例中,器官就像是剪下来接到了身体的其他地方—也就是发育良好的器官能整个复制或移动到身体的其他地方。这些怪物体内有个祕密,了解这个祕密或许就能揭露出打造身体与演化方式的共通规则。

    16 世纪之后,自然哲学家已经改变了对怪物的看法,知道怪物反映了生物世界的一些基本要素。现在他们需要的是正确的怪物,以及了解这种怪物的科学工具。

    *(photo:UpMedia)
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    作者简介

    尼尔・苏宾 Neil Shubin

    美国古生物学家,他是美国芝加哥大学有机生物与结构学系的班斯利讲座教授,于2011年入选美国国家科学院院士,住在芝加哥。

    他最重要的发现包括找到一块三亿七千五百万年历史的提塔利克鱼化石,被认为是鱼类和陆地动物之间的重要过渡形式,受到世界各地媒体报导。苏宾是纽约时报畅销书《我们的身体里有一条鱼》(YOUR INNER FISH) 作者。2015年,他主持了以「我们的身体里有一条鱼」为基础的艾美奖公共电视迷你剧。

    译者简介

    邓子衿

    科学编辑与译者,主要翻译生命科学以及与食物相关的书籍,最近翻译的作品有《杂食者的两难》、《厨艺之钥》、《医学之书》、《尼安德塔人:寻找失落的基因组》、《生命的法则》。

    ※本书撷取自《我们身体里的生命演化史:演化如何打造出身体,而身体的演化又如何构成新的物种? 一部关于器官、组织、细胞、DNA长达40亿年的故事》