什么是生物学概念(生物科学应用前景心得体会)

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这就好比鲸鱼不是鱼,而是哺乳动物;西红柿不是菜,而是水果。对那些我们以为的是坚果的物种来说,几乎没有几个是真正的坚果——花生、巴西栗、腰果、核桃、山核桃、杏仁,都不是坚果。花生是豆类,巴西栗和腰果是种子,其他都是核果,只有榛子和栗子例外,它们才是这些“坚果”中的精英,是“真正的”坚果。

这些故事可能我们以前都听说过,但它们不仅仅只是茶余饭后的谈资,而是反映了一个被称为生物分类学的科学领域,这个领域要做的工作就是将生物分成不同的类群。物种是这个领域的核心概念,它的基本思想很简单:某些生物群体之间有一种特殊的联系,比如你和我就有一个共同点,那就是我们都属于人类。也就是说,我们都是同一物种的成员。

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生物分类学的核心目标是将世界上所有的生物都分类成物种。这当然是一项非常重要的工作,无论是生物学内部还是外部。进化生物学的任务就是要追踪物种的进化与发展,直至最终的灭绝。在生物学之外,保育计划经常将各类物种列入“濒危”名单,并敦促我们捐钱以阻止它们灭绝。若要让这一切变得有意义,我们需要知道物种究竟有多少种,以及物种究竟是什么。

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○ 古尔德1845年所作的达尔文的雀。| 图片来源:Wikimedia Commons

那么,到底什么是物种呢?答案是,我们真的不知道。

什么是物种?

在物种的多个定义中,最有名的一个是由20世纪的生物学家恩斯特·迈尔(Ernst Mayr)给出的,他强调了杂种繁殖的重要性。这个观点大致可描述为,如果两个生物能够彼此繁殖产生可育后代,那么它们就属于同一物种。这就是为什么驴和马不属于同一物种,因为它们虽然可以繁育后代,但它们的后代(骡子)无法生育。

迈尔对物种的思考方式产生了一些惊人的结论。最近,由于北极的气温上升,北极熊(polar bear)和灰熊(grizzly)的接触越来越多,并产生了可生育的后代。在英文中,它们后代的名字被可爱地取为grolar或pizzly bears,即灰北极熊或北极灰熊。这表明,尽管北极熊和灰熊在体型、外表、冬眠行为以及饮食等许多方面都存在根本性的差异,但它们实际上可能属于同一物种。

但是,迈尔的定义很快出现了明显的问题。对马和北极熊来说,这种定义中用到的杂交概念没什么问题,但是像细菌这类小型生物根本不会杂交,它们完全依靠无性繁殖,简单地一分为二就完成了繁殖过程。所以这种物种定义并不适用于细菌。因此,当我们以杂交的角度来考虑物种定义时,或许我们太执着于有性繁殖了。

○ 恩斯特·海克尔(1866)提出的生命的三界。| 图片来源:Widimedia Commons

所以也许我们应该忘记有性繁殖,寻找一种不同的方式来对待物种。在20世纪60年代,另一位德国生物学家威利·亨尼希(Willi Hennig)建议从物种的祖先的角度来思考物种。简而言之,他的建议是我们应该将一种生物与它的后代、后代的后代、后代的后代的后代集合在一起。如此一来,我们就能最终得到原始生物(祖先)和它所有的后代,这些群体被称为演化支。亨尼希认为,这才应该是我们思考物种的方式。

但这种方法也存在问题。比如在选择祖先物种时,应该追溯到多久远的时间点之前呢?如果回溯到足够久远的时间的话,我们会发现几乎地球的每一种动物都有着共同的祖先。但我们肯定不想说世界上的每一种动物——从不起眼的海蛞蝓,到像人类一样的高等类人猿,都属于同一个大物种吧?

足够的物种?

这只是所有困惑中的冰山一角。生物学家对于我们应该如何理解物种没有形成绝对一致的意见。在2006年的一篇关于这个主题的论文中,列出了26种不同的物种定义,每种定义都有各自的支持者和反对者。甚至连这篇论文中的列表也是不完整的。

与物种有关的奥秘在生物学上众所周知,通常被称为“物种问题”。物种概念所带来的挫败至少可以追溯到达尔文时代。在一封1856年写给朋友约瑟夫·胡克的信中,达尔文写道:

当看到不同的博物学家谈起“物种”时,会因为他们脑海中所强调的观点的不同而感到可笑。对某些人来说,相似就是一切,而血统微不足道;对某些人来说,相似似乎不起任何作用的,而创造占主导思想;对某些人来说,不育性是一种永不失败的检验,而对其他人来说,这也一文不值。我相信,这一切都源自于我们试图去定义那些无法定义的东西。

达尔文甚至梦想有一天会出现一场生物学的革命。他提出,有一天,生物学家可以在不用担心物种是什么,或者某种动物属于某种物种这类问题的情况下继续他们的研究。事实上,一些当代生物学家和生物学哲学家已经接受了这个观点,他们认为,如果完全不从物种的角度来考虑生命,那么生物学将会变得更好。

抛弃物种的概念是一个极端的想法,它意味着从亚里士多德到现代,几乎所有的生物学都是以一种完全错误的方式在思考生命。这对生命的科学和哲学都将造成巨大的变化。这种建议认为我们应该放弃将生命整齐地划分成离散的群体这种想法,而是将生命看作一张巨大的相互连接的网络。这种思维的转变会从根本上重新调整我们处理许多问题的方法,这些问题涉及到我们与自然世界的关系,例如从当前的生物多样性危机到保育。

而且,在某种程度上,这种画面可能是生物思维的一种自然发展。进化生物学的一项重大发现就是,人类这一物种在大千世界中并不特殊,亦不享有特权,而且人类与所有其他动物一样,都有着相同的起源。这种方法只是将这种想法更进了一步,它说的是,根本就不存在所谓的“人类物种”。

原文标题为“What is a species? The most important concept in all of biology is a complete mystery”,首发于2019年7月16日的The Conversation。原文链接:https://theconversation.com/what-is-a-species-the-most-important-concept-in-all-of-biology-is-a-complete-mystery-119200 中文内容略有修改,仅供参考,一切内容以英文原版为准。

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