2005年03月03日

<<20世纪的生命科学史>>是一本精彩的生命科学史.生物学的学科由较单一到各个分支,继而又到综合经历了一个相互影响,互相作用的阶段.其间生物学与哲学,物理,化学,机械学的相互作用,对生物本身的发展方向,发展途径的影响十分明显.此书是一本教科书,但提供给读者的并非简单冗杂的历史事实及相关分析.作者有选择的将一些代表性的生物学领域拿出来,通过关键性的史实分析,注重前后的逻辑与发展脉络,强调不同学科的相互影响,不仅是生物学指导思想的影响,更客观的说明方法的影响.从机械论到辨证唯物论,从形态的观察到注重实验的转变,促使在20世纪中后期生物学的基本雏形.

最初的博物学家注重的是形态学的观察与分类.以达尔文为代表,他们对生物学最初的科学化作出了开创性的贡献.注重物种的进化是当时发展的最正确的方向.从形态上去研究这个问题虽然有点肤浅,表面化的感觉,但对于一个时代,却无疑是必需的.<物种起源>所提出的方法基本上是归纳方法:汇集大量的资料,然后用自然选择学说去解释这一切统计结果.自然选择学说本身就是一大堆原本分散的事实加以归纳和概括,并找出其中的意义.这使在19世纪末,科学界产生了科学方法就是归纳法的印象.另外一个方向是达尔文在各个学科都找到了自然选择进化论的证据,支持着他的归纳.使这种科学方法呈现了双面的色彩.

达尔文的工作是在前人如海克尔,魏斯曼等对形态学的注重的基础上而来的.科学史上经常发生的一个事实就是一代重视的问题为另一代人轻视.20世纪创造了一个新的注重分析和实验的生物学学科.努力摈弃形态学对细致末节的无休止的探索,,用新的方法手段解决新的问题.进化论所遗留下来的问题根本无法再用形态学来证明.事物发展必然需要科学家更本质的去说明问题,找到进化的基础.否则必然被打倒.在世纪之交,年轻研究者毫不犹豫的转向了诸如胚胎分化和遗传的新的问题,以及诸如实验法等新的方法,去寻找他们自己的生物学研究之路.新的方法,实验法和严格的分析法一旦被使用,就取得了很好的效果,从今天来看,是开创性的正确的方法,为以后的更微观的研究发展铺平了道路.经典的例子就是突变论的提出.德弗里斯的伟大工作开创了生物学领域的新纪元,不仅指他的工作结果,更重大的作用是他使用了实验法.物种起源转向其功能性的研究,使生物学理论向带有生理学的方向发展.博物学家和实验学家的分离也逐渐被模糊.使得生物学更像一个整体.

没有进化,就没有生物科学。生物学家最初总是偏爱将实验或观察结果与进化联系起来说明问题。19世纪末关注及发展的生物学科也说明了这一点。胚胎学作为人们研究物种最初的发育,也是更本质的研究进化的一个好的起点。最初也受到了形态学的束缚。海克尔的比较胚胎学说是最好的证据。19世纪80年代,鲁的青蛙胚胎实验引发了一次震动。一是其实验方法,二是其拜托了进化的控制,认识到胚胎本省就有很多问题研究,三是拜托了形态学的束缚。鲁的工作也是经过实验与形态学斗争后的必然结果。其前有生理学,胚胎学的先人,其后更是有了生理,解剖,胚胎实验的长远发展。使胚胎学从实验的手段上来研究问题,促使当时提出了很多开创性的理论与争论。如镶嵌学说,如分化的原因,如发育力学,如鲁与德里施之间的长时间争论及各自寻找证据。这才是科学的正确的状态。我们在此虽然注重的使科学方法的转变,也会为科学届的一些问题而有所感触。

在此,我们不能忘记的重要的发现是1900年孟德尔论文的重新发现。遗传学的发展一直到今天,发展的脉络也是清晰可见。我是学遗传的,此段历史让我非常激动。20世纪生物学最大的收获可以说是遗传学的反展。首先,也与达尔文的进化理论分不开的。达尔文遗留的问题,需要找到更多的证据。进化论的基础是遗传,自然选择的基础也是遗传。但我们连遗传的物质基础究竟是什么还不知道。变异是否连续是争论的起始。因为变异的连续直接关系到达尔文的选择是否有效。我们发现,此时,科学真正走到了一条正确的道路。各种争论十分热烈,寻找各自的科学证据,进行自己理论的科学宣传,生物科学出现了从未有过的繁荣景象。我们可以看到,不光有埋没多年的孟德尔理论被三人同时发现的传奇,更有学者间的针锋相对,尤其可贵的是,学者间不同阵营的相互转变,科学家本身的转变也让我深为动容。科学没有权威,在此得到了最好的说明。这些科学家无疑是让我们这些后来人慕名尊敬的。

这些争论的激烈复杂不是我能提纲挈领的。但我忍不住想尽量说一下。首先是孟德尔埋没了35年的伟大实验被重新发现。甚至孟德尔当时送交过一份论文给达尔文,但是他却从未阅读过。后来的三个人同时发现一是对学术界的一点讽刺,二也可能说明“时机成熟”。这是科学史家应深入研究的问题。然而,这个最初发现不可避免的遭到了怀疑。阿杜哪跟是在英国贝特森几乎是孤军奋战反抗来自生物统计学家的攻击。后者以贝特森的好友韦尔登为代表。这场艰苦的斗争持续了四年左右。不仅导致了朋友间的裂痕,还演变成期刊上的一系列激烈苦涩的论战。但在最后决战中最终是贝特森赢了。使不连续遗传成了遗传理念中的一个勿庸置疑的特征。

我所崇敬的一位伟大的科学家是美国的摩尔根。他最初是反对孟德尔主义的一个典型,但是几年后因为自己实际的研究就转变了立场,成为美国最热情的孟德尔理论支持者,更在若干年后,却由于将孟德尔理论确立为遗传的普遍理论获得诺贝尔奖。其在以果蝇上的研究成果可谓让我五体投地,佩服至极。其科学上的绝妙的实验方法,其非凡的洞察与预见力,其实验室的团结气氛,其研究成果可以说是我们现在科学家都应该以之为学习的榜样。是现代基因理论的奠基人!虽然他并非统计遗传学家,但在20世纪的头20年,绝对没有人像摩尔根那样做了那么多直接的工作来研究进化和物种起源问题。在孟德尔遗传学与进化思想完全结合前,孟德尔的理论只能够定性的弥补达尔文理论中的不足,而摩尔根等研究者也只能凭信念将两个理论结合在一起。

我们似乎忘记了我们的主题了。我们看到,发育力学为孟德尔理论获得广泛的接受铺平了道路。孟德尔理论的出现却表明科学是需要实验与分析的。我们不能迷信科学只要仔细和理性的思考问题就能得出正确的答案!我们更应该清楚的看到,像摩尔根这样伟大的人物最初也反对孟德尔主义这种新的理论,虽然在某种程度上,他本人有比较独特的反对意见,但和许多人一样,这些反对意见在许多情况下,是有道理的,然后重要的是要认识到,在科学届存在一种保守性,这是无可避免的。对待这种新的思想,我们最确实的做法是去找出试验证据。

2004年12月27日

上个世纪80年代以来,中医传统的思维方式和治疗方法就受到了来自各个方面的巨大挑战。西医学的迅速发展逐步影响着、改变着中医界人员的思维方式,形成巨大的冲击,并导致了中医发展的停滞和滑坡。在这种形势下,全国各界,不止是中医界提出了中医现代化的口号,旨在促进中医的振兴和发展。这种形势下的中医我们姑且称之为现代中医。  

  有人认为中医学因为未能全方位与现代科学技术紧密结合,发展缓慢,所以至今未能得到长足的发展,主张它应该与现代医学相结合,还应该结合一切现代科学为我所用。初期看来,中医尤其是中药是取得了相当大的发展,但是,我们从实际情况看到,中医研究越来越标准化、客观化,很多学科都从细胞水平、分子水平、基因水平来研究中医中药,结果呢,一味中药越提越纯,临床应用一看,结果却不是这么一回事。事实上,中医现代化已经走入了一个误区。从SARS的爆发和控制过程可以看出,西药所治疗的病人死亡率明显高于中药,而且,中药现代化研究的一些成果在SARS面前仍然束手无策,而我们控制SARS所使用的正是被认为不符合时代发展需要的中药汤剂。  

   裘沛然教授指出:中医现代化,首先要知道几千年来无数的大医和先哲们呕心沥血的成果是什么,只有在这个基础上,才谈得到中医的现代化。而我们从事中医现代化研究的,有几个真正懂得中医、了解中医?所以中医现代化只能是一种假的现代化,是伪现代化现在的政策导向是强调用现代科研方法研究中医,其实就是用西医替代中医,美其名曰中医现代化,实际上就是消灭中医。在这样一种中医现代化的指导思想下,谈中医的创新只能是一句空话。必须牢记的是:只有返本才能创新。事物需要发展,但是如果摒弃原来的基础,只能算是一种新兴事物罢了。中医学只有在自身的准绳内发展,保持自身的特色,中医现代化才能有真正有价值的成果。  

  中医需要创新,它的现代化应该是继承了五千年传统的现代化,中医一系列独特的理论体系、医学方法,并不是束缚中医发展的绊羁,而是体现中医特色的关键和根本,科学需要突破束缚,但是如果要打破中医这些特征的话,那么现代化的中医也就面目全非了。而中医在几千年来的发展过程中,本身就是在不断的求创新、求发展的,从来就不是抱残守缺、固步自封的,历代中医各家从来都没有停止过对中医学的丰富和发展,重大创新历代层出不穷。  

  不相信中医独立的学术地位,盲目崇拜西医学方法,对中医自身传统的冷漠,导致中医学术界目前的现状,即:把盲目改造中医传统、简单模仿西医当成中医现代化的方向。中医的发展本身是在一个非常成熟的、完善的、符合客观规律的理论框架之内的,这种发展可以是无限的,如果任意想突破这个框架,必然容易导致违背客观规律。现在的大多数现代化研究只不过是对中医药的量化、标准化、客观化的研究,进行微观的分析,而这种研究成果实际上只不过是对中医药进行一次逻辑语言、数学语言的解释而已,对中医的实际内容没有任何触动,中医药的思维方式仍然没有变化,只是某些形式和外在的东西有所变动,需要注意的是,这些变动可能对中医的发展造成致命的打击。  

  中医对疾病的认识是通过黑箱理论来认识的,控制论认为:认识客观,黑箱理论有两种方法,即打开和不打开黑箱。中医认为有诸内必形诸外,我们完全可以不通过打开黑箱的办法研究中医药,而且取得相当大的发展。中医的很多理论是无法通过现代研究来证实的,如阴阳学说、五行学说等,现代研究无法证实它的存在,然而它在实际应用中却证明是行之有效的。中医理论是一种哲理式的思辩,实践是一种经验式的积累。认识中医必须先从中医的哲学思维入手,中医与西医是截然不同的理论体系,如果一味地从现代科学的角度来研究中医的本质、中医疾病的本质及转归的机制,是行不通的。而且,现代研究也不过是一种思维方式,过分追求中医药的客观化、标准化、量化只能把中医引入死路。尤其是当代的实验阳性理论根本改变了中医以人为本的理念,试图用临床——动物实验——临床实验——临床的方法进行中医药的研究,是对中医根本理论方式的漠视。归根结底,中医现代化应该尊重事物发展的客观规律,应先理解中医、理解中医的思维方式才能谈发展。中医几千年来不断的发展、壮大,以至今天获得独立的社会地位,都证明了一个哲学道理:实践是检验真理的唯一标准。  

  中医学的发展,首先应该是我国古代哲学思想史的发展,然后才是中医学的发展。中医学的各个思维方法都贯穿着我国古代哲学思想,它的不断发展,基本奠定了我国传统医学与哲学两方面的基础。实践证明,它的思想(医学思想、哲学思想)符合当代辨证唯物主义哲学的主要内容。而中医现代化所暴露的问题,又凸显了哲学上的一些基本观点:矛盾论、系统论等。这一系列问题的解决需要建立在对辨证唯物主义哲学的深刻认识上,中医学的发展与哲学的发展是密不可分的,中医现代化不能套用某些模式,只能在不断的摸索和实践中走出一条符合自身发展的、行之有效的思路和方法来。

    近现代自然科学发展的趋势是由经验分析进到辩证综合,这在生物学的发展中表现得十分明显。自本世纪二、三十年代起,在生物学范围内开始出现一些学科的综合趋势。早期的两大综合,一个是以胚胎学为中心,将之与细胞学、遗传学和生物化学综合起来,形成统一的发育观点;另一个是以进化论为中心,将达尔文的自然选择学说与群体遗传学相结合,发展为一个有巨大阐明力的学说,即现代综合进化论。进化的综合范式取得了富有建设性的成果,如迈尔所说,是在有关的学科之间找到了一种共同语言并澄清了许多进化问题和作为其基础的各种概念。但是这一范式仍是不完善的,还有不少尚未解决的问题。它不仅受到一些批评家的非难和质疑,就是在达尔文主义者之间也依然存在某些意见分歧。更完全的综合始于本世纪50年代中后期诞生的分子生物学,它是生物化学、微生物学和遗传学等学科相互融合的产物,其主要目标之一是试图将大量的生物功能与分子水平上发生的事件联系起来。

分子生物学的核心——分子遗传学,在信息大分子的结构、功能及相互关系的基础上来研究生物的遗传与变异。J.沃森和F.克里克的工作,把信息学派、结构学派和生化学派对遗传(甚至扩展到整个生物学)的问题的研究统一起来了。作为一个新的遗传学范式,分子遗传学的范式补充和修正了(不是取代)进化综合范式,推动了关于进化过程中基因的变化和调节机制等问题的研究。着眼于分子水平上的进化的中性学说同着眼于表型进化的自然选择学说,也应看作是一种互补关系而非互相否定。现代分子生物学在进化研究方面的认识成果向人们昭示,一种完整的进化理论的建立,期待着传统的进化生物学与分子生物学实现新的综合。更进一步看,生物进化是种系发生和个体发育的辩证统一过程,对进化的深层认识,必须解开发育之谜这个世纪难题,以阐明个体发育中基因在多层次水平上的程序控制机理。由于分子生物学、细胞生物学与遗传学的结合,把发育生物学推向前台,将成为21世纪生命科学的新主角。据中科院未来生物学预测研究组预测,在分子水平上使遗传、发育和进化的统一成为可能,这将是未来生物学的主要理论任务之一。由这三者统一所导致的理论大综合,蕴含着丰富的哲学思想。从哲学认识论和方法论上对之进行理论概括,也应成为未来生物学哲学的主要理论任务之一。

分久必合,生物学中的这种综合趋势还在继续。一些生物学家预言,面向21世纪的生命科学,必然是各学科相互渗透与相互交融的“大生物学”时代。“大生物学”要求辩证地综合与不同组织水平相关的各门学科所积累的科学事实,建立起一般的生命理论,发展统一的生物学原理。多种学科的综合,反映了生物现象的相互联系和科学概念、方法论准则的统一。结合生物学认识发展的内在逻辑的考察,对生物学理论的相互关系(特别是理论的概念结构之间的转换、理论范式的确立和更替)进行哲学分析,能为我们提供有关生物科学发展规律性的新的认识。

在生物学哲学的讨论中,争议较多而且也是悬而未决的一个理论问题是关于生物学的自主性问题。具体言之,生物学的概念与规律能否在某种意义上“还原”为物理学和化学的概念与规律?生物学家运用的解释型式(例如历史的解释或目的论的解释)在物理科学中是否相宜?在生物系统中显示的某些现象是否也在无机系统中显现或有重大差异?等等这样一些有关生物学和物理学的联系究竟是什么的问题,被A.罗森伯格称之为“生物学哲学的中心问题”。根据对这个问题的不同回答而形成了“自主论”与“分支论”两派泾渭分明的理论观点。这种分野在历史上的表现形式是活力论与机械论的对立,在现代则主要是所谓反还原论与还原论的争论。

从本体论方面说,讨论物理化学的实体和过程是否构成所有生命现象的基础,这实质上就是高级运动形式与低级运动形式的相互关系问题。如果把生命运动形式同物理化学的运动形式混同起来,甚至完全否定生命运动在质上的特殊性,这种本体论上的极端还原论倾向在哲学上和生物学上都是不可取的。相反,如果把生命运动的独特性绝对化,忽视其与其他运动形式之间的包容关系和发生学联系,这种倾向同样是不可取的。以辩证唯物主义的物质运动形式观为指南,依据科学认识的新成果,将能通过阐明生命运动和低级运动形式存在的联系和连续性而更深入地揭示其本质。

从方法论方面说,在生物学中通过把复杂现象分解为更为简单的组成部分进行研究,最终在物理化学层次上——分子层次上——作出说明,这也即还原论作为方法论的功能。分子生物学正是运用物理化学的还原方法来分析生命活动的基本过程,才获得了划时代的成就。这被誉为还原论的胜利。但是也要看到,生物学中还原方法的应用是有其局限性的。研究表明,生物体是一个多层次的、有组织的、结构复杂的系统,其中各个组成部分和整体具有多方面的相互作用。生物体的整体性不能建筑在来自于各个部分的分子碎片之上,分子参与组织的整体,它们的转移和复制是整体的全部功能的结果。本世纪下半叶以来系统科学和非线性科学的发展,为探索生命系统的复杂性提供了新的科学思想和科学方法。

还原论方式的自下而上的决定原则即较低层次决定较高层次的原则,同系统整体思维方式的自上而下的决定原则即较高层次决定较低层次的原则,二者既相互对立又相互依赖,它反映了部分与整体的辩证法。合理地结合这两种决定原则,应是生物学进一步阐明生命机制及其规律性的研究战略。

在科学哲学的发展进程中,除了一般科学哲学,还兴起了特定学科的科学哲学,自本世纪初以来主要是物理科学哲学。传统的科学哲学带有片面的物理主义倾向,认为运用物理方法能够对这个世界作出绝对完全的描述,世界上发生的每一事件均可用物理语言来描述。物理主义最热烈的倡导者、分析哲学的主要代表人物之一的R.卡尔纳普声言:“如果根据物理语言的普遍性,把物理语言用作科学的系统语言,那么,所有的科学都会成为物理学。……实际上只有一种客体,那就是物理事件。在这物理事件范围内,规律是无所不包的”。石里克也同意物理主义的观点,他仅仅基于量的方面的考虑而得出结论:“对于自然哲学而言,有机体不过就是一些特殊的具有复杂结构的系统,它们被包含在物理世界图像的完美和谐的秩序之中”。

传统的科学哲学把研究重点放在物理学的定律和理论上,把它们看作科学的结构和逻辑的范例。之所以这样是有其深远的科学背景的。自牛顿实现了力学中第一次伟大综合,此后,经典物理学的各个分支日趋完善,牛顿的机械纲领左右了近代科学和哲学的发展。本世纪初以相对论和量子力学的建立为标志的物理学革命,是物理学发展中的重大突破,也是对科学哲学的有力推动。逻辑经验主义的主要代表H.莱辛巴赫所著《量子力学的哲学基础》一书,就是通过对量子力学的科学成果的分析,阐释了他关于知识的性质、客观实在以及因果性等问题的见解。多年来,科学哲学的研究植根于逻辑学、数学及物理学定律,重视对物理理论的分析而忽略了生物学。正如在科学哲学家的视野内,有机生命及其进化只不过是世界科学图景中的一个次要因素;在科学哲学的殿堂中,生物学哲学也是处于比较次要的从属的地位。

传统科学哲学还带有专注于纯科学领域的局限。国外学术界在讨论医学哲学与科学哲学的关系这一论题时,已有学者指出,从历史上看,科学哲学家往往不到自然科学领域外面去寻找对科学的定律、解释和理论的洞察力以确定理论演变的进程,而是将自己限制于纯科学形式中,一直忽视和轻视象工程学、农学和医学这样的应用科学领域。同时由于传统科学哲学仅仅局限于从“内部”考察科学,忽视了科学技术与社会之间的互动关系,这种狭窄的科学观不可能得出真正有洞察力的答案。传统科学哲学在研究视野上的这些缺陷,对后来兴起的生物学哲学也产生了某种程度的影响。

这种状况只是到本世纪中叶以后才开始改观。随着分子生物学所取得一系列新进展,导致了生物学的革命,生命科学作为最激动人心的科学领域跃居到自然科学的前沿,对现代整个自然科学和哲学的影响也日益显著。由于引入数学、物理、化学等学科的理论、方法和新的技术手段,现代生物学的研究领域得以向微观和宏观层次不断延伸扩大,并愈来愈趋向系统的复杂性,向揭开物质世界最复杂最高级的系统——大脑的奥秘进军。生物学研究的课题愈来愈带有根本性,当今自然科学的研究重点正在转向研究生命本身。对生命现象的深入探索,增强了人们对生物学的哲学兴趣,并促使科学哲学向新的研究方向转变。在这方面,现代综合进化论的主要建筑师之一E.迈尔作出了开创性的工作,他致力于建立生物学的新哲学,强调这样一种新的科学哲学必须放弃对僵化的本质论和决定论的依附,必须将科学概念加以扩展、不仅包括物理科学的而且还包括生物科学的原理和概念。

E·迈尔概括了生物有机体区别于非生命物质的八大特征,包括复杂性和组织性,化学上的独特性,性质,独特性和变异性,遗传程序,历史性质,自然选择,不确定性。这决定了生物学的自主性和特异性,从而也决定了生物学哲学的特异性,与这八大特征相对应,生物学哲学在定律、说明、理论结构等方面独具特色,概率性定律、目的性说明和解释等成为生物学哲学的独特之处。而这些特异性是以决定论与非决定论、本质主义与非本质主义的哲学论战为基础的。但是,在强调生物体的独特性的同时,我们还必须承认生物学过程的二重性,也就是生命活动既受物理学与化学普遍法则的支配,也受已经铸造了几百万代基因型的遗传程序支配,而这些遗传程序是自然选择的结果。这种二重性使生物学哲学在传统的科学哲学中既可以找到基本的理论框架而与传统保持连续性,又呈现出不同于传统的特异性而丰富和发展传统的科学哲学。

就学科性质而言,一般认为生物学哲学属于科学哲学体系中的一个分支学科。西方科学哲学是以科学为研究对象,主要论述科学的认识论和方法论问题。维也纳学派的创立者M.石里克的自然哲学也是作为一种科学哲学,一种探讨哲理的科学方法。他申明自然哲学的任务在于解释自然科学命题的意义,自然哲学是一种旨在考察自然定律的意义的活动。在其自然哲学讲稿中关于生物哲学的分析,便是从有机自然现象也一定要由定律来描述这一点出发,来讨论生物学中的机械论与活力论问题。

自然科学构成了哲学的基础,生物科学是这个基础中不可或缺的组成部分。如同所有其他科学一样,生物科学也深深受到哲学的理论思维和方法的影响。生物学哲学作为连结哲学与生物学的桥梁和中介,对二者的重新结合起着十分重要的作用。从学科建设的角度看,这门学科的存在和发展,既须以实证科学知识特别是生物科学的知识材料为基础,跟上现代科学技术发展的步伐;又要汲取哲学研究的积极成果,适应当代哲学变革的需要。

固然,科学哲学主要是把科学作为知识体系,对之进行认识论和方法论的研究,但是认识的最终目的不是知识本身,而是改造世界的实践活动。对科学的哲学反思也不能脱离它所固有的实践本性。在科学、技术和社会走向一体化的现时代,尤有必要拓宽科学哲学的领域,开展实用性的或应用性的研究,并将科学哲学研究同科技发展的社会研究结合起来。作为实用科学的农学和医学与作为基础科学的生物学之间的联系极其密切,它们都属于生命科学的范畴。在生命科学哲学领域内,理应包括对这些应用学科的理论和实践的哲学研究。以分子生物学为依托的生物技术,将成为医学和农业科学的主导技术,并将引起医学革命和第三次农业革命。生物技术的“每一个创新,每一个技术妙举,每一个概念上的困难的解决,都使得需要一种确定的生物学哲学变得更加显著,并且目前正在朝向这个目标发展”。

21世纪将是生物学世纪。可以预期,未来世纪生命科学的巨大进展及其革命性变化,必然要求生物学哲学在已有研究基础上,无论从理论框架到研究内容到论题范围都要有所突破。要尽力吸收、消化生命科学的最新成就,以正确的世界观和方法论为指导作出新的哲学概括,提出新的理论观点及发展生物科学技术的战略选择,这些可谓生物学哲学学科建设的题中应有之义。

1945年奥地利物理学家,量子力学地创始人之一薛定谔的《生命是什么》一书出版。倡导用物理学的思想和方法探讨生命的秘密。本世纪前期,人们认为生命现象并不服从热力学定律,因而不能用物理学定律来解释。根据热力学第二定律,自然界演化的方向是从有序到无序,而生命的发生,演化,分化,生长等过程,显然是从组织程度较低的无序到组织程度较高的有序。生命使其内部的熵降低,这在无生命世界中是难以实现的。在薛定谔的书中给了正确的解释:一个有机体不断增加熵并趋于接近最大值就是死亡,要摆脱死亡或者说要正常的生长发育,唯一的办法就是从环境里汲取负熵。生命的新陈代谢就是起消除熵的作用。他还认为生命系统中可能还包含着迄今未知的其他物理学定律。很多物理学家因此大受鼓舞,在整个40年代掀起一股热潮,新的物理学定律并未发现,但是信息论,量子论,氢键等概念把生物学推向的分子水平。

50年代,1953年,WatsonCrick提出DNA分子的双螺旋模型,合理解释了DNA复制和转录过程,解决了DNA的自我复制问题,巩固了DNA作为遗传物质的地位。

1958年,Francis Crick在“论蛋白质合成”一文中,以其远见卓识提出了中心法则。在此基础上,他预见性的论述了mRNA,tRNA,三联体密码子,甚至细胞质中核糖体等的存在。这些具有丰富想象力的科学预见,在10年左右的时间里都被一一证实,导致了分子生物学的崛起!成为20世纪自然科学界令人瞩目与惊叹的时间之一。于是,DNA双螺旋模型成了近代生物学的标志;遗传学已成为一部DNA纵横离合的故事;而分子生物学则是一部从DNA到蛋白质的中心法则的宏伟演绎。

成功的科学依赖于理论和实验的不断的相互作用。一个具有远见的观点的提出,必然为科学研究提供了成功的理论框架,并对科学技术产生巨大的促进。从中心法则的提出到分子生物学的诞生,以及DNA重组技术,基因工程的发展,正是这种相互作用的范例。

50年代起,DNA双螺旋的旋风高擎着中心法则的大旗席卷了古老的生物学的每一个角落。在庆幸生物学获得新生与活力的同时,人们发现在现代科学中,生命与非生命的界限几乎已经消失了。Commoner不无讽刺地说:“生物学应当改造成为核酸及其创造物地化学。”诚然,从DNA的复制到蛋白质分子的合成,中心法则在分子水平上,揭开了生物学新的一页。但对于蛋白质以后,基因是怎样通过细胞的分化,发育过程而决定个体性状的?中心法则的理论框架已显得过于简单而难以应付。双螺旋得发现是我们在理解突变方面的巨大飞跃;但这既不是突变研究的开始,也不是突变研究的终结。我们知道许多现象不能用DNA的简单化学反应来说明。性状的突变是在活细胞内发生的一种过程,这样的过程不能用单纯的物理或化学模式进行充分的描述。

DNA重组技术对生物学研究的渗透已经是无孔不入;从形态学的研究到遗传学的分析以至神经活动无一例外的都是DNA分析!但是,在人们对它的成功与效率惊叹之余,发现这种极端分子化的研究技术,似乎已把生物学引入了还原论的死胡同。许多科学家已经变成了木鸡似的,他们不再去考虑重大的生物学问题,而只是单纯的到实验室去利用此类技术的效能来收集大量资料。所展示的实验技巧是值得赞美的,所获得的结果是可以发表的,但是研究的策略却压根没有了。实质上,只是科学的培根哲学的翻版。它坚持归纳法,亦即,事实与信息的收集本身就会不可避免地导向普遍原理地建立与开展。Nature杂志的主编Maddox说:“现在有那么一群叫做分子生物学家的人,他们的文章无视整体的植物与动物,也很少言及生理学。对于这些人来说,实验资料大部分来自所谓凝胶。”

分子生物学在很大程度上正变成定性的科学。如果事情只是简单地说明某个基因版本与某种遗传病相关,那么分离这种片断(如电泳),然后测序,既已足矣。但是,以往的成就表明,生命过程是由严格控制下进行的一些有序时间所组成,如果在生物的发育过程中不同部分的出现是决定于分子的形态因子的扩散作用,那么它们要何种浓度才能满足正常的发育?这就需要研究活细胞内的动态的,整体性的分子事件才能作出比较真实的回答。而那种只管因果,即DNA/RNA和蛋白质/酶,不管过程的定性式的研究是无法回答这类实质性问题的。在人们长期地为细胞生物学现象寻找定性的解释中,他们将会相信细胞只不过是一个充满分子开关的袋子,它们作为分子传动器或开或关而出现在预定的事件序列中。这会造成一种印象,按照还原主义者的程序所进行的,对有条理地分割与干燥的生物体的描述不会远离事物的真相。分子生物学家应当修正他们的路线,重振质量作用定律。

科学理论是证伪的。自70年代开始,随着反转录酶的发现,掀起了对分子生物学多年以来最大的一个浪头。内含子的发现,更使Crick感到困惑。到了80年代,不连续转录,非翻译序列,伴刀豆球蛋白A肽链一级结构的重排,RNA变通性剪接,以至RNA编辑等现象的发现,加之,以蛋白质为模板的肽链合成,朊病毒的发现,可以说中心法则已处于惊涛骇浪中。中心法则是一个伟大的法则,它具有坚实的科学基础和合理的理论内核。但在科学的王国里并不信奉甚么教义或信条。中心法则像其他科学法则一样,并不是包容一切和无懈可击的。

要真正的在分子水平上了解遗传变异的本质,仅仅研究核酸或蛋白质的生物化学是远远不够的。对于那些从活细胞分离出来的,干燥的生物大分子的化学研究是必要的,但决不是分子生物学研究的中心内容,更不是它的全部。分子生物学所研究的应该是细胞中的动态的遗传变异过程,以及与此相关的所有分子事件,很显然,这些事件决不限于中心法则,也不限于核酸,蛋白质。