发信人: xiaoyaoyoume()
整理人: jeter(2000-11-13 23:24:39), 站内信件
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2．5 生物有机体的特征
自然界的物体为什么有一些是有生命的而另一些是无生命的，生物有机
体具有哪些特性，这样的问题古人早就提出过。自从伊壁坞鲁学派和亚里斯
多德直到这个世纪的早期对生命现象一直有两种相反的解释。按照机械论一
派的观点，有机体不是别的，只是机械装置，它的运行可用力学，物理学和
化学定律来解释。十七、十八世纪的不小机械论者看不出一块岩石和一个生
物有机体之间有什么重大区别。它们岂不都具有同样的性质——引力、惯性
、温度等等，并遵从相同的物理学定律？当牛顿以纯粹数学方式提出引力定
律以后，其信徒中有很多人假定有一种不可一见而又是严格的物质性引力以
解释行星运动和地球引力。当时有些生物学家也盲目地援引一种同样物质性
和同样不可见的力（活力）来解释生命活动。
但是后来的学者们认为这样一种活力是超越化学物理定律的。因而他们
追随着自亚里斯多德以及其它古代哲学家以来的传统。这活力论学派与机械
论学派相反，认为生物有机体中的一些过程并不遵从化学和物理学定律。活
力论一直到20世纪仍有其代表人物，其中最后的一位是胚胎学家Hans Drie
-sch。但是到了20世纪二、三十年代生物学家几乎普遍地否定了活力论，主
要原因有两个。首先，因为活力论依赖的是一种还不清楚的、甚或是不可知
的原动力，因而实际上脱离了科学范畴；第二，因为最终有可能用化学和物
理学来解释一切现象，而就活方论者看来这些现象“需要”一种活力论的解
释。公正地说，五十多年以来生物学家已将活力论看作是已经死亡的东西。
奇怪的是在这段时间里居然还有一些物理学家和哲学家死死地抱住它不放。
对活力论的摒弃之所以可能是由于同时排斥了“动物不过是一些机器”
的庸俗概念。和康德在其晚年一样，大多数生物学家认识到生物和非生物
是不同的，其区别不能用假定某种活力来解释，而是要通过对机械论学说的
彻底修正来阐明。这样的新学说首先就得承认生物有机体的功能、过程和活
动没有一样是和物理学及化学定律相冲突的或超然其外的。一切生物学家都
是彻底的“唯物论者”，也就是说他们不承认超自然的或非物质的力量而只
承认物理-化学力量。然而他们并不接受17世纪幼稚的机械论解释，也不同
意动物“不过是机器”的观点。机体生物学家（organismic biologists）
强调有机体具有非生物体所不具备的许多特性。物理科学的解释本领不足以
解释复杂的生命系统，特别是在由历史所获得的信息与这些遗传程序对物理
世界的反应之间交互作用的方面。生命现象具有比用物理学和化学所研究的
相当简单的现象更广阔的范围。这就是为什么绝不可能把生物学包括在物理
学之内，正如不能将物理学包括在几何之内一样。
过去一再试图为“生命”下个定义。这种努力是完全无效的，因为现在
已很清楚，没有任何特殊的物质、物体或力量可以和生命等同。然而生命的
过程却是能下定义的。毫无疑问，活的有机体具有某些特性是无生命物体所
不具备的或者是以不同的方式表现。不同的学者各自强调不同的特性，然而
我从文献中却找不到一份合适的列举这些特性的一览表。下面我所列出的生
物有机体特性很可能既不完整又显累赘，但是由于缺乏更完善的表述，所以
还是可以把它用来阐明生物和非生物在性质的类别上有什么不同。
复杂性和组织性（Complexity and Organization）
复杂性本身并不是有机系统（生物）与无机系统（非生物）的根本区别
之一——既有极其复杂的无生命系统（如气象系统的气团或银河），也有少
数相当简单的有机系统（如生物高分子）。系统的复杂程度可以各式各样，
但一般来说生命系统的复杂性要远远超过无生命系统。Simon（1962）给复
杂系统下的定义是：“整体大于部公之和，这并不是就最终的、形而上学
抽象的意义而是就重要的，实用意义来说。知道了部分的性质及其互相作
用的规律，要推断出整体的性质决不是轻而易举的事。”我同意这个定义，
并认为我们可以仍旧将一些相当简单的系统，如太阳系，看作是复杂系统
（即使我们能够成功地解释其复杂性）。生物系统的每个层次都有其本身
的复杂性，从细胞核（包括它的DNA程序，到细胞，到任一器官系统如肾脏
、肝脏或脑组织），到个体、生态系统、或社会。生物系统一律具有精巧
的反馈机制，其精确性和复杂性是在任何非生物系统中都未见到的。这些
反馈机制对外界刺激有反应能力，能调节代谢作用（能量的聚集与释放），
并具有控制生长、分化的能力。
生物系统的复杂性并不是混乱无章而是高度组织化的。有机体的多数
结构如果没有机体其它部分的配合将毫无价值，毫不起作用：翼、腿、头
、肾等只能作为整体的部分，否则便无法生存。因此，一切部分都有适应
意义而且能够进行程序目的性活动。部分之间的这种互相适应在无生命界
是没有的。亚里斯多德已经觉察到部分的互相适应功能（co－adapted
function），他曾讲过“由于每一个器件和每一个身体组成部分服务于某
一局部目的，也就是说服务于某一专业分工，所以整个身体就被注定必须
照料全面活动”（《动物解剖》De Partibus，1．5645a 10－15）。
化学上的独特性
生物有机体是由具有极其特殊性质的高分子组成。例如这些高分子物
质中的核酸能被转译成为多肽；酶是代谢过程中的催化剂；磷酸化合物传
递能量；脂质则是膜的成份。很多这样的高分子是如此特殊并只能独特地
执行一种特别功能（如光感受过程中的视紫红质），每当需要这种特别功
能时它们就在动物界和植物界出现。这些有机高分子在原则上和其它分子
并没有不同，然而它们却比无机界物质的正常成分小分子量的分子复杂得
多。分子量较大的有机高分子一般并不存在于无生命物质中。
性质（Quality）
物理世界是数量（牛顿运动和力）和质量作用的世界。对比之下，生
命世界可以看作是（性）质的世界。个体差异、联络系统、贮存信息、高
分子的特性、生态系统的互相作用以及生物有机体的许多其它方面都是性
质占优势。人们可以把这些性质方面的东西转换成以量来表示，但这样一
来就会失去生物现象的真正意义，就正像要将名画家Rembrandt的画用画
面上反射出的主要色彩的波长来描述一样。与此相仿，在生物学史上有很
多欢将性质上的生物学现象转换成数学语言的勇敢尝试，由于脱离了真实，
最后都以失败告终。早期如Galen，Paracelsus及van Helmont等虽然努
力于强调性质的重要性，但由于选择了错误的参数也遭到失败，不过这却
是朝正确方向迈出的第一步。数量观点的拥护者认为承认（性）质就是非
科学的，或至多也只是纯描述性的和分类性的。他们的这种偏见正好反映
了他们对生物学现象本质的无知。（数）量化在生物学的很多领域中是重
要的，但这种重要性并不能被抬高到排斥一切与性质有关的各个方面。
上述的这些在表示关系的现象中特别重要，而这正是生物界的主导现
象。种、分类、生态系统、联络行为、控制以及几乎其它一切生物学过程
都涉及到相互之间的关系。这些现象在大多情况下只能定性地加以表示而
不能是定量的。
独特性和变异性
在生物学中很少讨论由完全相同的物体组成的门类，几乎总是研究由
独特个体构成的种群。这对等级结构的每一层次、从细胞到生态系统都是
如此。很多生物现象（特别是种群现象）的特点是具有很高的变异性。进
化的进度或物种形成的速度彼此之间可以相差三个到五个数量级，这样的
变异程度在物理现象中是极为罕见的。
物理科学中的实体（比如原子或基本粒子）具有固定不变的特性，而
生物学中的实体的特点却是可变性。例如细胞就不断地改变其性质，个体
也是如此。每个个体从出生到死亡都要经历剧烈的变化，也就是说从原来
的合子（受精卵），经少年期、成年，衰老直到死亡。除了放射性衰变，
高度复杂系统（如墨西哥湾暖流及气候系统）的行为以及天体物理学中
的某些还说不清的类似情况而外，在非生物界中这样的变化也是没有的。
具有遗传程序
一切生物有机体都具有历史地形成的遗传程序，这程序编码在合子的
DNA中（某些病毒则编码在RNA中）。在非生物界中也没有类似的程序存在
（人造的计算机除外）。遗传程序的出现赋予有机体一种特殊的两重性，
即表现型与遗传型（参见第十六章 ）。必须特别强调这程序的两个方面：
首先，它是历史的产物，这历史要追溯到生命起源，因而它汲取了一切祖
先的“经验”（DelbrhCk，1949）其次，它赋予生物有机体进行程序目的
性过程和活动的能力，非生物界则完全缺乏这种能力。除了生命起源的朦
胧区以外，是否具有遗传程序这一点就为生物有机体与非生物体之间的绝
对区别提供了依据。
遗传程序的一个特点是它能指导它本身以及其他生命系统（如细胞器、
细胞和整个有机体）的精确复制。在非生物界中就完全没有类似的情况。
在复制中可能发生偶然性错误（例如，一万或十万次复制中发生一次错误
）。一旦发生了这样的突变，它就被固定在遗传程序之中成为生物体的新
特征。突变是一切遗传变异的主要根源。
关于遗传程序的本厨只是在本世纪50年代分子生物学阐明了DNA的结构
以后才被充分认识。然而古代人已经感到一定有什么东西在指导着将原材料
组建成成型的生物体。德尔布吕克（1971）就曾正确地指出，亚里斯多德提
到的eidos（虽然因为看不见而被看作是非物质的）在概念上就和现代发育
生理学家的个体发育程序完全相同。布丰的“内部模式”（moule interi
-eure）也是类似的指令装置。然而只有等到计算机科学兴起之后这样的程
序概念才得到重视。特别重要的是遗传程序在传出指令时本身并不改变。整
个程序概念是如此新奇以致还有很多哲学家拒不接受。
历史性性质
成于有了由继承而来的遗传程序，生物的门类便主要不是按相似性而
是按共同祖先来划分，也就是说按由共同历史所形成的一整套共性来划分。
因此逻辑学家所采用的分类的许多标准对物种或更高级的分类单位是完全
不适用的，对个体发生的细胞谱系（cell lineages）则更是如此。换句
话说，生物学家的“纲”和逻辑学家的“门类”是不相同的。在很多定义
性的争论中这一点必须牢牢记住，尤其是在讨论种的分类时更应如此。
自然选择
自然选择就是在适应优势上有特殊差异的生物个体的差别繁殖，在非生
物界的变化过程中根本没有类似的现象。考虑到自然选择直到目前依然往往
引起误解，所以值得把赖特（SewallWright）的精辟见解引述如下：“达
尔文的随机与选择两种过程不断地相互作用的自然选择并不是单纯机遇和
单纯决定论之间的。第三者，而且就其结果来说在性质上与两者完全不同”。
自然选择过程（最低限度就有性生殖的物种而言）进而又以重组为特征
，在每一世代组成新的基因库，因此就为下一世代盼选择进程提供了新的、
不可预侧的开端。
不确定性（Indeteminacy）
在生物学家和哲学家之间关于物理过程和生物过程究竟在确定性和可预
测性上有无差别这个问题上有过长期争论。遗憾的是它在认识论和本体论方
面一贯混淆不清，从而掩盖了问题的实质。
“预测”（Prediction）这个词在物理学和生物学中被分别用来表示
完全不同的意思。当科学哲学家谈到预测时，指的是逻辑预测，即个别观察
与某一学说或科学定律是否相符。例如达尔文的共同祖先学说使得海克尔能
够预言人与猿之间“缺失的环节”（missing links）将会在化石记录中发
现。学说是否正确由它所容许的预测来检验。由于物理科学在很大程度上较
之生物学更是一个由学说构成的系统，所以预测在物理科学中的作用比在生
物学中更重要。
预测在日常用语中是指从现在推断将来，它涉及事态的顺序，这是“临
时性预测”（temporal prediction）。在严格的确定性物理定律中绝对的
临时预测往往是可能的，例如对日、月蚀的预测。在生物科学中临时性预测
则极少可能。某个家庭中下一个小孩的性别就不能预测。没有人能够在白垩
纪开始时就能预测到欣欣向荣的恐龙群将会在这一地质时代的末期完全灭绝
。一般说来，生物学中的预测比物理科学中的具有更多的机率性。
预测有两类，这一点在讨论因果关系及其解释时必须牢牢记住。G．Be
-rgmann曾将对因果关系的解释定义为“当某一系统的目前状态已经知道，
由于某一自然规律的缘故容许预测该系统的未来状态。”实质上这就是重
复众所周知的拉普拉斯的吹嘘。这种议论已被Scriven（1959：477）驳
斥过，他认为（临时性）预测并不是因果的一部分，而且“每当对因果关
系的解释不能预测问题所涉及的事态时，不能认为这些解释就是无效的。”
生物学中，特别是在进化生物学中，解释一般与历史性叙述有关。早在
1909年Baldwin就曾提出了两点理由说明为什么生物学事态往往总是不能预
测的：首先是由于生物系统的高度复杂性，其次是在等级结构的较高层次常
常冒出一些未曾料到的新奇事物。我自己还能想到其它一些因素。所有这些
因素中有一些可以看作是本体论的不确定性，另一些则是认识论上的。就
“后验”的意义来理解，这些因素并不削弱因果关系原则。
下面就是我想到的几种因素。
与事态的意义有关的事态随机性。由于DNA的复制错误引起的自发突变
能充分地说明不确定性的这一原因。就这个例子而言，在分子事态与潜在意
义之间并没有联系。像交换、染色体分离、配子选择、配偶选择、存活等这
样一些事态也是如此。与这些过程有关的分子现象和机械运动都和它们的生
物效应无关。
独特性。独特事态的性质或新产生的独特实体的性质是无法预测的（见
上）。
随机性干扰的程度。举一个例子来说明这一因素的影响或效应。假设某
一物种由一百万个不同的独特个体构成。每一个个体都有机会被敌害消灭，
被病原体致死，遭遇天气灾害，营养不良，寻找不到配偶，后代在能生育之
前死亡等等。这些都是决定能否顺利繁殖的无数因素中的几个因素。究竟其
中哪一个因素将起作用则取决于高度易变、独特而又无从预测的环境条件，
因此我们面临的是两个高度易变的系统（独特的个体和独特的环境条件）彼
此互相作用。在很大程度上机遇决定它们怎样互相啮合在一起。
复杂性。每个生物有机体的反馈机制、稳态机制及潜在的多种代谢途径
是如此之多，要完全加以阐述是不可能的，因而预测其运行情况也是不可能
的。此外，对这样一种复杂的系统加以分析就必然要毁坏它，这样一来就不
可能完成分析的任务。
在等级结构的各个层次上突现出新的无法预料的性质（这在后面还要详
细讨论）。
上述的八种特性，连同下面讨论还原论时将提到的另一特性，都清楚地
表明生物有机体和非生物体是完全不同的。然而这些特性中的任何一种与对
世界作严格机械论的解释却又并不矛盾。
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岂能尽入人意,但求无愧我心
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