林恩·马古利斯:桀骜不驯的地母

from 科学松鼠会 http://songshuhui.net/archives/62533


【美国生物学家林恩 · 马古利斯(sciencemag.org)】

“这里有‘真正’的生物学家没?”台上的演讲者问道,“我是说,分子生物学家那种的?”台下举起了几只手。“很好,”演讲者说,“我保证你们会恨死这则演讲的。”

林恩 • 马古利斯的这则开场白并不是哗众取宠,她知道自己在学术界的地位——当之无愧的另类。但其他人对这位另类的感情是极端复杂的。哈佛大学已故演化生物学教授 恩斯特 • 迈尔曾这样评价她:“真核细胞的诞生是整个生命史里最重要的事件……而马古利斯在共生领域所作的贡献,对于我们理解这一事件发挥了极其重大的作用。”然 而,在评价她后来的工作时,他却显得有些不自在:“她现在提出的内容……(停顿了一会儿)让人颇为惊讶。一位有名望科学家怎么会主张此等幻想呢?”

迈尔所指的是 内共生学说盖亚假说 这两个理论。虽然他和大部分学者对这两个理论的评价截然相反,但在马古利斯看来,后者只是前者的自然延伸,学界迟早会接受盖亚,正如他们当年费尽周折终于承认了内共生一样。

“我很钦佩,她能以超然的勇气和毅力来坚持自己的内共生学说”

1954 年,16 岁的林恩正在芝加哥大学读人文专业。这一年发生了两件大事:其一是她遇见了比她大 3 岁的物理系研究生卡尔 • 萨根( 20 年后他将成为美国最著名的科普作家和天文学家之一),后来两人维持了一段 7 年的婚姻;其二是她在自然科学课上读到了孟德尔的豌豆实验,从而与遗传学结下了不解之缘。从芝加哥大学毕业之后,她即弃文从理,成为一名遗传学的研究生。 沿着这条道路,她最终在 1967 年发表了名为《论有丝分裂细胞的起源》的文章,提出了一套完整的内共生理论。

实际上,早在 20 世纪初期,就有俄国和美国学者注意到了线粒体、叶绿体跟某些细菌具有相似之处。他们据此猜测,也许线粒体和叶绿体都曾经是独立生活的细菌,后来被真核细胞 吞进肚子,与后者形成了共生关系,才成为了细胞器。然而,证据实在太少,仅凭形态结构和少数行为的相似,怎么看怎么像巧合,所以他们的猜测没有引起很大反 响。

【林恩·马古利斯和卡尔·萨根在他们婚礼上的照片(entregulistanybostan.tumblr.com)】

不过,到了上世纪 60 年代,更多生物化学和分子生物学的证据开始涌现,人们意识到线粒体和细菌的类似之处并不仅仅停留在表面。尽管如此,却只有林恩一个人勇敢地整理了所有证 据,把这个看似搞笑的结论摆到了台面上,迎接人们的嘲笑。当时一位审稿人感叹说“也就得是位青年科学家和一位女性,才敢于这样肆无忌惮挑战权威”;他肯定 没想到这种非主流的态度会贯彻林恩的一生,而且,到她功成名就、德高望重之时还愈发变本加厉。

内共生理论刚刚面世时,遭到了广泛的嘲笑。杜克大学的植物学教授威廉 • 库伯森回忆说:“当我还是个本科生的时候,有两个理论经常被拿出来做反例,以显示科学上的假说可以牵强到何种地步——一个是大陆漂移学说,还一个就是内共 生学说。”刚开始的时候马古利斯的处境实际上比魏格纳(大陆漂移学说的创立者——编注)还要糟糕,她给一位同行寄去手稿请求评论,此人的回应竟然是“滚出 我的领域去”;而 1967 年那篇划时代的论文,发表前更是经历了足足 15 次退稿。

然而,和历史上无数被人遗忘的荒谬理论不同,马古利斯和魏格纳的理论都有明确的预测,都可以并且值得通过实验手段去证实或证伪。愤怒的科学界确实想 用实验来驳斥她的“异端邪说”,但实验结果却支持了她的想法:线粒体和细菌之间存在惊人的相似,和细胞的其它结构反而存在大量根本性的差异。譬如,细菌、 线粒体和叶绿体的蛋白质都是用 N-甲酰甲硫氨酸开头的,可是来自细胞核的蛋白质却根本不使用这种氨基酸,以至于免疫细胞遇上这种氨基酸会认为是细菌入侵了。


【林恩·马古利斯接受美国国家科学奖(Paul Hosefos / The New York Times)】

到了 1981 年、林恩 • 马古利斯出版《细胞演化中的共生》一书时,学界已经完全被她说服了。理查德 • 道金斯 称她“有超然的勇气和毅力来坚持自己的内共生起源假说,并最终实现了其从异端到正统的转变”。确实,马古利斯当之无愧。

但是,她的另一项重要主张——盖亚假说——就没有这么好运了。

“盖亚这件事情她肯定也错了;她经常犯错,但总是错得很有价值”

在内共生理论初获承认之后,林恩旋即开始考虑更远的可能性:也许内共生并不限于原始的细菌和真核细胞,而是更广泛地存在于各种生命之间呢?生物学研究对象是不是应该更多地考虑共生的整体、而非单一的个体呢?也许共生才是进化的根本动力,个体间的生存竞争才是次要的呢?

这个想法和盖亚假说的首创者詹姆斯 • 洛夫洛克的观点不谋而合,两人迅速成为了合作伙伴。1975 年二人发表了一篇论文,正式确立了盖亚假说的纲领:地球上的全部生命和一大部分非生命物质形成了一个复杂的整体,维持着一定的环境条件,使得生命可以在其 中生存。更简洁但也更有争议的一个表述是:“地球是活的。”

如果单纯地强调生物和非生物之间的相互作用,是不会遭到任何非议的。诸如光合作用改变了大气成分,这样的例子已经是公认的事实。不过,这种相互作用 有那么普遍、那么紧密,以至于可以说整个地球是“活”的吗?生物圈作为一个整体,能像一个生物个体那样敏感又那样稳定吗?我们说地球是“活”的,这到底是 一个单纯的比喻,还是有严谨的机制作为支撑?——如果活地球仅仅是比喻的话,那这个理论其实没有多少科学价值,既没有预测性也不具有可证伪性。而现实中的 “盖亚”在哲学和宗教的边缘上呆的时间也确实长了一点点。


【林恩 · 马古利斯和她的儿子,著名科普作家多利安 · 萨根(Dorion Sagan)/ kwls.org】

抛开那些可疑的比喻不论,学术界确实在“地球生态系统的自我调节”这个领域上做出了大量的重要成果。2006 年,伦敦地质学会把地质学界最高奖章之一——沃拉斯顿奖授予了洛夫洛克。问题是,马古利斯走得更远,竟然在此基础上对现代演化生物学的基石之一新达尔文主 义展开了大肆攻击,这就让主流学界非常难受了。

马古利斯认为,形成于 19 世纪末的所谓“新达尔文主义”——也即达尔文式自然选择和孟德尔遗传的综合理论——完全走错了方向,不能解释化石的停滞,也不能解释大突变的发生。真正的 演化革新应该诞生于共生和基因交流里,而不是来自于物竞天择。她说,历史将证明,新达尔文主义不过是“蔓延滋生的盎格鲁‐­­­­撒克逊生物学中一个 20 世纪的小小宗教流派”,是人类中心主义的产物;真正的进化伟业大部分是由渺小的、被人忽视的共生微生物来完成的。学界迟早会醒悟过来的,就像内共生学说那 次一样。

当然,她因此让很多人感到不快,既因为她离经叛道的观点,也因为她说话的语气。迄今为止,她所举出的证据也远远不足,甚至还牵涉一桩学术丑闻:她以 美国国家科学院院士的身份为科学院院刊 PNAS 推荐了一篇文章、跳过了同行评审一环,该文章认为飞蛾的变态发育模式其实是两种不同生物融合而成,这看似支持了她本人的“共生是进化动力之源”的观点;但 文章发表后却被主流学界打成了筛子,暴露出大量问题。马古利斯本人也自然背上了以权谋私的嫌疑,但她拒绝认错。

可是大家都还记得,上一次她和全世界作对时,最后胜利者确实是她。

著名演化生物学家约翰 • 梅纳德 • 史密斯评论说:“每个学科都需要一位林恩 • 马古利斯。我认为,她多数情况下是错了。但我认识的大部分人都觉得有她在是件好事,因为她每次犯错都会引发出很多有价值的成果。盖亚这件事情我认为她也错 了,但毕竟她曾经大获全胜过一次,而那次很多人也以为她错了。”

本文已发表于果壳网 科技视点主题站 《林恩·马古利斯:桀骜不驯的地母》

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