我在本书前言中开篇就提到,我的职业生涯一直是“被选择”的。现在回想起来,我的职业生涯中屈指可数的“家珍”,在大的方面是试图搞清楚自己所在学科究竟在问什么样的问题;在小的方面是在思考自己所承担的研究课题时,会关心一下与这个课题相关的问题最初在什么年代、由什么人、根据什么现象/证据提出来的。这大概是小时候父母教育要独立思考、不要人云亦云,不能知其然不知其所以然的影响。我在1998年进入北大生命科学学院工作之后,自我标榜的实验室研究兴趣,是通过研究植物器官形成来解析植物发育的调控程序。在思考何谓“植物发育程序”的过程中,我意识到,对于多细胞真核生物而言,无论植物还是动物,有一个共同的特点,就是它们的“发育”,或者“形态建成”的过程,都是以一个单细胞即二倍体的合子作为起点,渐次形成复杂的多细胞结构,最后都要形成单倍体的配子。配子相遇形成新的合子,从而开始下一个生活周期。这是一个所有学习生物的人都耳熟能详的过程,没有什么新鲜的。我从中感兴趣的是,这个过程好像是单向的,即从合子到配子的方向。在自然界多细胞真核生物中,好像没有自然发生反向过程的例子。这是为什么呢?
我所关注的生命现象的另外一个特点与演化有关。我读研究生时学的是植物生理学中的发育生理。在美国做博士后期间因课题的关系开始关注一点演化。在1987年读博士期间结识了一位极好的朋友张大明,他对我后来的人生带来了极其深刻的影响。在我1994年从美国做完博士后回国时,他已经是他的导师、植物系统进化国家重点实验室主任洪德元院士领导的实验室的大师兄,正在考虑怎么在实验室的研究工作中开拓一个新的研究方向。当时,发育生物学研究已经揭示,少数关键基因的改变可以直接造成形态特征的改变。由于形态特征是系统演化研究的关键对象,国际上当时已经有人开始以动物为对象,将关键基因决定重要形态特征的发育生物学研究和以形态特征作为参照的系统演化研究结合起来,建立了一门后来被称为演化发育生物学(Evolutionary-Developmental Biology,简称Evo-Devo)的新学科。大明希望在植物领域也开展这方面的探索。由于我在美国做拟南芥突变体研究,比较熟悉当时植物发育生物学研究的前沿,而且我1994年回国之后就和他交流过“植物发育单位”的概念,他还为此创造了“虚拟胚(virtual embryo)”一词,他和我就“Evo-Devo”的问题开展过很多深入的讨论,从1994年我回国到1998年我离开植物所到北大之后的四五年中一直在进行。从他那里,以及因他而结识的他周围从事演化研究的朋友那里,我开始了解演化生物学(Evolutionary Biology)的研究者所关心的都是哪些问题。在和他们的聊天中,我逐渐意识到,过去读书时学过的遗传学中“基因加环境决定表型”的观点放到演化问题的研究中,经常被解读为“基因变异加环境选择产生演化”。这对我而言,就产生了一个问题:所谓的“变异”按照当下主流的基因中心论,归根结底应该是DNA序列的改变,那么“选择”的对象是什么?是DNA序列吗?无论“选择”的主体是自然环境的变换还是人为的功利,它们可能作用于被选择对象的个体、器官、细胞甚至蛋白的结构或功能,但都不可能直接作用在DNA序列上。如果从这个角度讲,把“演化”解读为“基因变异加环境选择”这个判断中,就缺少了一个重要的中间环节,即既与基因变异有关、同时又是环境选择对象的“结构(或者功能)”。从哪里去找这个中间环节呢?
再有就是很多生物学研究者和大众一样感到困扰的问题,即那么纷繁复杂、看似精妙合理的生命世界,怎么可能是演化而来的呢?自从1859年达尔文划时代的《物种起源》发表以来的一百六十多年间,质疑人类乃至生命起源的演化观的声音从来就没有停止过。质疑者中不乏从事科学研究的专家学者。这也难怪,毕竟上帝创造世界,即神创论的说法在三千多年前就出现了,而且曾经是西方基督教世界唯一正确的世界观。之后随着基督教世界向全球的扩张,伴随坚船利炮的基督教观念,包括神创论的世界观,也随之变成一种具有全球影响力的观念。虽然现代科学在16、17世纪出现后,科学的发现不断在挑战以《创世纪》为起点的基督教世界观,但科学认知以实验为核心所带来的认知的实体性、具象性、有限性,尤其是科学认知本身的复杂性,很难在很短的时间中建立被大众认同的以科学实验证据为基础的观念体系。因此,试图以只有一百六十多年历史的基于很多具体然而有限的实验证据而构建起来的达尔文的演化观,去替代有三千多年历史的基于抽象且无限的想象而构建起来的神创论,无论是在时间还是在空间尺度上,现阶段还都只是一种努力的目标。即使对于我们从事生命科学研究的人来说,有一个问题是无法回避的,那就是在试图解释所观察的生命现象/过程产生原因时,我们是将其假设为自发产生的,还是设计产生的。很多物理学背景的学者在研究生命现象时,特别喜欢“设计原理(principle of design)”这种表述。无论使用这种表述的人是否认同神创论,这种表述在逻辑上无法否认地暗示了“设计者”的存在。就我目前所能想象的范围,生命现象的产生从源头上似乎只有两种可能,或者是自发产生的,或者是设计产生的。非此即彼。一般来说,大部分研究生物的学者会倾向于认同达尔文的演化论。可是到了具体的研究过程中,很少人去推敲作为自己研究对象的生命现象是否自发,或如何自发产生的;当然,会去问生命现象最初是不是自发产生的人更少——如果是,自发过程的主体是谁,自发产生的机制是什么?