1855年一位四處旅遊,收集標本的自然學家華萊士(Alfred Wallace)發表一篇論文〈論調控新物種形成的定律〉(On the Law which has Regulated the Introduction of New Species)。華萊士和達爾文很不一樣,出身貧窮,幾乎一輩子都如此。他受到幾位旅遊自然學 家(包括達爾文)的感召,先後前往亞馬遜河流域和馬來群島進行很 長時間的研究,經費都是依賴販賣他所收集的標本所得。他在這篇論文說:每一個新物種的出現都不是無中生有;在同一個時間和空間, 都已經有親屬的物種存在。他認為這個論點,可以解釋他所觀察到的生物和化石的地理分配。達爾文的朋友認為這很接近他的理論了,但是達爾文不以為意。他還是慢條斯理地整理資料,打算寫一本叫做「天擇」的巨著。 1858年春天華萊士在馬來群島患病,躺在床上發冷發熱,突然想起12年前讀過的《人口論》。馬爾薩斯的這本經典提出族群的個體數 目快速成長,終將超越自然資源的成長,帶來必然的災難。他想,生物物種的演化似乎可以從這個角度思考。面對自然的天敵、資源的不足,他說:「為什麼有些會死,有些會活?答案很清楚,整體來說 最適者會活。面對疾病的威脅,最健康的逃離;面對敵人,最強壯、最靈敏、或者最狡猾的逃離;面對饑荒,最好的獵人或者消化系統最好的逃離,等等。然後我就想到,這自動的程序必然會改進種族,因為每一代劣等的必定會被殺死,優秀的會存活,亦即最適者存活?? 這樣子動物體驅的每一部份都可以依照需要修改,就在這修改的過程中,沒有修改的就死掉,於是每一個新物種的特殊形狀和清楚的隔離都可以得到解釋。我越想越相信,我終於發現我長期追尋解決物種起源的自然定律。」接下來幾天,他將他的想法寫成一篇20頁的論文, 寄給達爾文。 這年6月華萊士的論文抵達的時候,達爾文自己的著作也已經撰寫了一段時間。他看到相隔半個地球的華萊士竟然提出和自己相同的演化機制,這篇論文刺激了他快速整理出一篇論文,和華萊士的論文一起在7月1日舉行的林奈學會上宣讀。當時華萊士還在婆羅洲,達爾文則在辦兒子的喪事,兩人都不在現場。文章最後發表在《倫敦林奈學會學報》。 達爾文自此發憤圖強,開始撰寫一本巨著的摘要。沒想到這份摘要後來就演化成五百多頁的《物種起源》(On the Origin of Species)。 1859年出版之後,大受歡迎,印製的1250本一下子就賣光。那年他已經50歲了。 在引言中,達爾文就如此綜合整本書的要義:「當物種生下來的 個體數目遠超乎可能生存的數目,就會有不停的生存競爭;一個個體只要有稍微對自己有利的變化,在生命複雜而且隨時變化的條件下,就可能有更佳的生存機會,也就是『天擇』。以穩固的遺傳原理而言,任何通過篩選的品種就會傾向繁殖它改變過的新形式。」達爾文和華萊士的演化論都是如此主張:物種數目隨著時間增加,個體爭奪有限資源,在自然篩選的壓力下競爭,適者生存,不適者被淘汰。達爾文甚至在《物種起源》中提出地球上所有的生物可能源自一個共同祖先,這是演化論中非常重要的概念。他曾經在筆記本中畫了一幅「生命樹」(圖1-2),並在這頁上頭寫著「I think」(我想)兩個字。對此,達爾文曾經在寫給華萊士的信中如此說:「雖然我不會活 著看到,我相信有朝一日,大自然的每一個大界都會有相當真實的族譜樹。」他說的「界」是指當時生物分類的動物、植物界和原生生物的三個界。達爾文以及當時的分類學家歸納動植物的族譜,所依據的是個體形態的相似性。單靠形態的相似性來判斷親緣性的話,誰都很難把植物與動物歸納在一起,更別說黴菌、細菌這些原生生物。 一百年後,達爾文的夢成真了,而且不但每一個「界」都有一個 族譜,所有的「界」其實都涵蓋在同一個族譜中。也就是說動物、植 物、黴菌、細菌等通通來自一個共同的祖先。這樣單一的族譜是19世紀的科學家很難想像的。 支持這單一族譜的堅強證據來自細胞裡的分子訊息。儘管一種細菌、一棵樹和一個人,怎麼看都不像,但是我們的細胞中有無數相似的蛋白質和相似的基因。親緣越接近的生物之間的蛋白質越相似,基因也越相似。這種細胞分子的共通性存在於地球上每一種生物之間。地球所有生命屬於同一起源的證據確鑿。 從這分子訊息所建立的族譜的角度來看,演化的步驟就反映在基因的變異。基因的變異造成蛋白質的變異,蛋白質的變異造成個體性狀的變異。族群中不同性狀的個體,才接受自然的挑戰和篩選。
除了這幾位,這本書中提到的其他人物,我都只有在書籍和論文中接觸到。最早是在UTD的時候,漢斯拿戴爾布魯克1949年發表的〈一位物理學家看生物學〉(A Physicist Looks at Biology)給我們看。在這篇回顧文中,戴爾布魯克陳述他和薛丁格(Erwin Schrodinger)兩人以物理學家的觀點來看,基因應該是化學分子;但是以分子而言,基因卻太過於穩定,很詭異,似乎有違現有的物理原理。薛丁格甚至在《生命是什麼?》(What Is Life?)書中,提出遺傳學中可能隱藏著新的物理定律。這個煽動性的想法吸引了很多菁英物理學家,積極投入遺傳學研究。戴爾布魯克等人更形成「噬菌體集團」,用大腸桿菌和噬菌體為研究題材,在細胞中的分子層次研究基因。
漢斯還給我們另外一篇史坦特於1968年發表的回顧文章〈那就是那時候的分子生物學〉(That Was the Molecular Biology That Was)。史坦特把從《生命是什麼?》到1953年的雙螺旋這段時期稱為分子生物學的「浪漫期」,因為這段期間,很多人都心懷尋找新物理定律的美夢。在接下來的「教條期」,基因的研究開始揭開明確的分子機制和理論,一切結構和機制似乎都可以用現有的物理化學原理解釋,沒有提出新物理定律的必要。戴爾布魯克等人的浪漫美夢,儘管帶領了革命的風潮,仍舊只是一場美夢。