我們尚無文字的祖先開始清楚意識(shí)到生命與非生命物體間的差別時(shí),無疑便是生物學(xué)歷史的第一頁被“寫下”的時(shí)候。為競(jìng)賽及收集食物而獵殺時(shí),他們?cè)诋?dāng)?shù)丨h(huán)境中遇見各種生物體,便漸漸認(rèn)識(shí)到這些生物間的相同與不同之處—至少在膚淺的層面上認(rèn)識(shí)到了。在用動(dòng)物準(zhǔn)備飯食的過程中,它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被展露出來,但是我們沒有什么理由認(rèn)為這些動(dòng)物的不同之處能激發(fā)聰明獵人們的好奇心。在先人們的生活中,超自然力量重要得多,這種力量使他們能夠生存,并有好運(yùn)和后代作為獎(jiǎng)勵(lì),同時(shí)隱藏食物來源并傳播疾病作為懲罰;而他們指望能通過人祭和畜祭來影響這種力量的決定。大約12 000 年前,人類才開始種植植物以得到食物,馴養(yǎng)動(dòng)物—尤其是狗—以得到它們的輔助和陪伴,從而更好地掌控自己的生存環(huán)境。
最早的生物學(xué)學(xué)徒是醫(yī)療者,他們被稱為巫醫(yī)、藥師/ 女藥師,又或是薩滿,等等,他們是應(yīng)對(duì)疾病的專家。他們的“治療”結(jié)合了草藥、對(duì)超自然力量的祝禱和祈求,以及自己長(zhǎng)年的治療經(jīng)驗(yàn)—其中并不包括系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)。亞里士多德(公元前384—前322年)是最早且最偉大的生物學(xué)者之一,他系統(tǒng)性地考察動(dòng)植物和它們的特征;在一絲不茍的觀察、推論和解讀的基礎(chǔ)上為它們分類,并不采用超自然力的解釋;他還創(chuàng)作了至少四本書來分享這方面的知識(shí)。
到了17 世紀(jì)后期,列文虎克(Leeuwenhoek)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)前人未知的微觀世界,居住于其中的生命既不是植物也不是動(dòng)物。他接受的訓(xùn)練是如何做一個(gè)麻布商人,卻自學(xué)成為了透鏡研磨的業(yè)余愛好者,而他寫給各個(gè)歐洲科學(xué)學(xué)會(huì)的信件用的都是母語荷蘭語。有了顯微鏡,施耐德(Schneider)和施萬(Schwann)才能在19 世紀(jì)30 年代確定細(xì)胞為生物—包括動(dòng)植物在內(nèi)的所有生物—的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位,就如原子是化學(xué)基本單位一樣。
在19 世紀(jì)之前,對(duì)生物體的研究—之后這個(gè)專業(yè)被稱為自然史—主要注重于動(dòng)植物的差異與分類,以及動(dòng)物的解剖和生理機(jī)能。這些自然學(xué)家更傾向于采用觀察法,而實(shí)驗(yàn)研究。到了19 世紀(jì),這種狀況戲劇性地改變了,對(duì)生物的系統(tǒng)研究和對(duì)有機(jī)體功能的描述爆發(fā)性地發(fā)展起來!白匀豢茖W(xué)”被新名詞“生物學(xué)”取代。在對(duì)生物有機(jī)體化學(xué)反應(yīng)的研究中,克洛德· 貝爾納(Claude Bernard)等生物化學(xué)先驅(qū)運(yùn)用了有機(jī)化學(xué)的發(fā)展新成果;這些研究一直延續(xù)到今天,漸趨成熟。
生物學(xué)領(lǐng)域最重要的一些發(fā)現(xiàn)也許是出現(xiàn)在1859 年至1868 年的十年中。1859 年,查爾斯· 達(dá)爾文完善了他的自然選擇理論,它是進(jìn)化論的基礎(chǔ)。進(jìn)化論如今已是生物學(xué)的主流觀點(diǎn),它被用來解釋所有生物體的統(tǒng)一性和多樣性?茖W(xué)界對(duì)于達(dá)爾文的《論借助自然選擇的方法的物種起源》反響熱烈,但幾乎沒有注意到格里哥· 孟德爾的成就,這位籍籍無名的捷克牧師在修道院花園中種植研究豌豆,并發(fā)表了關(guān)于其植株高度的研究成果。三十多年后,孟德爾的論文被重新發(fā)現(xiàn),他的理論成為新學(xué)科遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。它也為引起自然選擇的突變現(xiàn)象提供了理論基礎(chǔ),這個(gè)解釋使達(dá)爾文及其追捧者十分困擾,并挑戰(zhàn)了后者的進(jìn)化論。自遠(yuǎn)古時(shí)起,人們就相信生物都源自非生命體,即自然發(fā)生說。路易· 巴斯德以一個(gè)簡(jiǎn)單卻精妙的實(shí)驗(yàn)提供了令人信服的證據(jù),證明生物體是源自更早期的生命形式。但是問題依然存在,生命最原始的來源是什么?
20 世紀(jì)至今最至關(guān)重要的研究包括探索個(gè)體細(xì)胞成分的作用,以及它們對(duì)細(xì)胞功能的獨(dú)特貢獻(xiàn)。詹姆斯· 沃森(James Watson)和弗朗西斯· 克里克(Frances Crick)于1953 年提出的DNA 結(jié)構(gòu)引發(fā)了生物學(xué)研究領(lǐng)域的一場(chǎng)革命,并使大眾對(duì)科學(xué)產(chǎn)生了源源不斷的興趣。后續(xù)研究注重于解釋—通過DNA 結(jié)構(gòu),基因如何擔(dān)任遺傳的分子基礎(chǔ),指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成,并影響我們的健康。在發(fā)展與修正藥物及實(shí)用性動(dòng)植物創(chuàng)新的領(lǐng)域中,DNA 操控技術(shù)與生物科技成為當(dāng)代寶貴的科學(xué)工具。
不同于熱衷并試圖理解他那個(gè)時(shí)代所有知識(shí)的亞里士多德,19 世紀(jì)晚期的生物研究漸漸變得精細(xì)、多元化且專業(yè)化,衍生出了各種分支學(xué)科,而受過專門訓(xùn)練的專業(yè)人員則越來越側(cè)重于積極的實(shí)驗(yàn)。普通生物學(xué),或動(dòng)/ 植物學(xué)課程與動(dòng)/ 植物學(xué)科分化成了生物化學(xué)、分子與細(xì)胞生物學(xué)、解剖學(xué)和生理學(xué)、微生物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、遺傳學(xué)以及生態(tài)學(xué)等學(xué)科。在《生物學(xué)之書》中,你能找到上述每個(gè)專業(yè)學(xué)科的里程碑事件。
我們編寫《生物學(xué)之書》的目的,是想以深入淺出、令人愉悅的方式,為讀者提供途徑來領(lǐng)略生物學(xué)領(lǐng)域250 個(gè)最意義重大的事件。我們希望每一章節(jié)都能讓所有讀者輕松地理解,并獲得科學(xué)系統(tǒng)的新信息和新見解。我們會(huì)在一些篇章的適當(dāng)位置提供基本的背景資料,以搭建入門的階梯,使讀者免于吃力地理解艱深晦澀的技術(shù)辯題與理論。簡(jiǎn)言之,這些按年代順序陳列的事件意在合乎科學(xué)邏輯,又同時(shí)易于閱讀且引人入勝,并且每一章都能獨(dú)立存在,無須按順序閱讀。我們提供對(duì)照檢索,使讀者可以找到與某一主題相關(guān)的同章節(jié),以及更詳細(xì)的資料來源。某些事件的相關(guān)時(shí)間略有參差,我們相信您一定可以理解這一點(diǎn):專家們對(duì)于某個(gè)日期未必會(huì)意見一致,就此而言,甚至對(duì)于哪位研究者對(duì)事件最有功勞也各執(zhí)一詞。
一流的大學(xué)生物教科書都超過了1 000 頁,我們又是如何僅僅選出250 個(gè)重要事件呢?首先,每個(gè)里程碑事件都必須代表當(dāng)時(shí)的一項(xiàng)重大科學(xué)發(fā)展,它在數(shù)百年里,甚至可能直至今天都意義深遠(yuǎn)。其中一些事件漸次建立在早期的發(fā)現(xiàn)上,并延續(xù)這些發(fā)現(xiàn),當(dāng)代人毫無困難地接受了它們。其他事件則并非如此,尤其是那些實(shí)質(zhì)上為革命性的主題—即科學(xué)哲學(xué)家托馬斯· 庫恩(Thomas Kuhn)所描述的思考模式的根本變化—它們極其不同于當(dāng)時(shí)流行的“真理”,因此全都被大肆抨擊,遭到暴風(fēng)驟雨般的嘲笑、批評(píng),甚至是徹底的敵視。科學(xué)家們往往認(rèn)為自己是合理且客觀的,然而一些學(xué)者卻長(zhǎng)久地抗拒并且排斥政治、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)或宗教理性的新穎理念,因?yàn)檫@樣的理念與歷史悠久的傳統(tǒng)觀念、與他們所擁護(hù)的崇高信念背道而馳,又或是單純因?yàn)樗麄兊挠廾。不管怎樣,?dāng)無可辯駁的證據(jù)出現(xiàn)時(shí),科學(xué)界認(rèn)可了安德雷亞斯· 維薩里對(duì)蓋侖的糾正,后者對(duì)人體的錯(cuò)誤描述在近1 500 年中被毫不置疑地傳授給了醫(yī)學(xué)生。羅伯特· 科赫證明了傳染病的致病因素是細(xì)菌,而非超自然力量或“瘴氣”,這是科學(xué)方法的另一次勝利,它顛覆了醫(yī)藥學(xué)。
一些最偉大的科學(xué)家—即使并非生物學(xué)家—也在生物科學(xué)領(lǐng)域擁有不朽的發(fā)現(xiàn)。
《生物學(xué)之書》強(qiáng)調(diào)了這些科學(xué)家的特別成就,并在適當(dāng)?shù)那闆r下提供關(guān)于他們的有趣簡(jiǎn)介。比如奧托· 勒維,他為神經(jīng)元的化學(xué)傳遞提供了令人信服的證據(jù),并在納粹入侵后用他的諾貝爾獎(jiǎng)金買通關(guān)卡,離開了奧地利。最后,我們必須坦白,有一部分重大事件被列入,主要是因?yàn)樗鼈冎v述了一個(gè)精彩的故事,我們猜所有人都喜歡好故事。
《生物學(xué)之書》中的大事記印證了牛頓的理念:“如果說我看得比別人更遠(yuǎn)些,那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏!蔽覀儗⒈M力從歷史角度解釋這些生物領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)或概念的重要性,并展示這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于后續(xù)研究,以及現(xiàn)代思想的影響。我們希望讀者在掩卷之時(shí),能在身邊的生命世界里看到全新的天地。
001 約公元前40 億年/生命的起源
002 約公元前39 億年/最后一位共同祖先
003 約公元前39 億年/原核生物
004 約公元前25 億年/藻類
005 約公元前20 億年/真核生物
006 約公元前14 億年/真菌
007 約公元前5.7 億年/節(jié)肢動(dòng)物
008 約公元前5.3 億年/延髓:至關(guān)重要的大腦
009 約公元前5.3 億年/魚類
010 約公元前4.5 億年/陸生植物
011 約公元前4.17 億年/泥盆紀(jì)
012 約公元前4 億年/昆蟲
013 約公元前4 億年/植物對(duì)食草動(dòng)物的防御
014 約公元前3.6 億年/兩棲動(dòng)物
015 約公元前3.5 億年/種子的勝利
016 約公元前3.2 億年/爬行動(dòng)物
017 約公元前3 億年/裸子植物
018 約公元前2.3 億年/恐龍
019 約公元前2 億年/哺乳動(dòng)物
020 約公元前1.5 億年/鳥類
021 約公元前1.25 億年/被子植物
022 約公元前6500 萬年/靈長(zhǎng)類
023 約公元前5500 萬年/亞馬孫雨林
024 約公元前35 萬年/尼安德特人
025 約公元前20 萬年/解剖學(xué)意義上的現(xiàn)代人
026 約公元前6 萬年/植物源藥物
027 約公元前1.1 萬年/小麥: 生活必需品
028 約公元前1 萬年/農(nóng)業(yè)
029 約公元前1 萬年/動(dòng)物馴養(yǎng)
030 約公元前8000 年/珊瑚礁
031 約公元前7000 年/水稻栽培
032 約公元前2600 年/木乃伊化
033 約公元前2350 年/動(dòng)物導(dǎo)航
034 約公元前400 年/四種體液
035 約公元前330 年/亞里士多德的《動(dòng)物史》
036 約公元前330 年/動(dòng)物遷徙
037 約公元前320 年/植物學(xué)
038 公元77 年/普林尼的《自然史》
039 約公元180 年/骨骼系統(tǒng)
040 1242 年/肺循環(huán)
041 1489 年/列奧納多的人體解剖學(xué)
042 1521 年/聽覺
043 1543 年/維薩里的《人體構(gòu)造》
044 1611 年/煙草
045 1614 年/新陳代謝
046 1620 年/科學(xué)方法
047 1628 年/哈維的《心血運(yùn)動(dòng)論》
048 1637 年/笛卡爾的機(jī)械論哲學(xué)
049 1651 年/胎盤
050 1652 年/淋巴系統(tǒng)
051 1658 年/血細(xì)胞
052 1668 年/駁斥自然發(fā)生說
053 1669 年/磷循環(huán)
054 1670 年/麥角中毒與巫術(shù)
055 1674 年/列文虎克的微觀世界
056 1677 年/精子
057 1717 年/瘴氣理論
058 1729 年/晝夜節(jié)律
059 1733 年/血壓
060 1735 年/林奈生物分類法
061 約1741 年/腦脊液
062 1744 年/再生
063 1759 年/關(guān)于發(fā)育的理論
064 1760 年/人工選擇(選擇育種)
065 1786 年/動(dòng)物電
066 1789 年/氣體交換
067 1791 年/神經(jīng)系統(tǒng)通信
068 1796 年/古生物學(xué)
069 1798 年/人口增長(zhǎng)與食物供給
070 1809 年/拉馬克遺傳學(xué)說
071 1828 年/發(fā)育的胚層學(xué)說
072 1831 年/細(xì)胞核
073 1831 年/達(dá)爾文和貝格爾號(hào)之旅
074 1832 年/ 1832 年的《解剖法》
075 1833 年/人體消化
076 1836 年/化石記錄和進(jìn)化
077 1837 年/氮循環(huán)和植物化學(xué)
078 1838 年/細(xì)胞學(xué)說
079 1840 年/植物營(yíng)養(yǎng)
080 1842 年/尿的生成
081 1842 年/細(xì)胞凋亡(細(xì)胞程序性死亡)
082 1843 年/毒液
083 1843 年/同源與同功
084 1845 年/光合作用
085 1848 年/旋光異構(gòu)體
086 1849 年/睪酮
087 1850 年/三色視覺
088 1854 年/體內(nèi)平衡
089 1856 年/肝臟與葡萄糖代謝
090 1857 年/微生物發(fā)酵
091 1859 年/達(dá)爾文的自然選擇理論
092 1859 年/生態(tài)相互作用
093 1859 年/入侵物種
094 1861 年/大腦功能定位
095 1862 年/生物擬態(tài)
096 1866 年/孟德爾遺傳
097 1866 年/胚胎重演律
098 1866 年/血紅素和血藍(lán)素
099 1869 年/脫氧核糖核酸(DNA)
100 1871 年/性選擇
101 1873 年/協(xié)同進(jìn)化
102 1874 年/先天與后天
103 1875 年/生物圈
104 1876 年/減數(shù)分裂
105 1876 年/生物地理學(xué)
106 1877 年/海洋生物學(xué)
107 1878 年/酶
108 1880 年/趨光性
109 1882 年/有絲分裂
110 約1882 年/溫度感受
111 1882 年/先天免疫
112 1883 年/種質(zhì)學(xué)說
113 1883 年/優(yōu)生學(xué)
114 1884 年/革蘭氏染色
115 1885 年/負(fù)反饋
116 1890 年/細(xì)菌致病論
117 1890 年/動(dòng)物色彩
118 1891 年/神經(jīng)元學(xué)說
119 1892 年/內(nèi)毒素
120 1896 年/全球變暖
121 1897 年/適應(yīng)性免疫
122 1897 年/聯(lián)想學(xué)習(xí)
123 1897 年/埃爾利希的側(cè)鏈學(xué)說
124 1898 年/導(dǎo)致瘧疾的原生寄生蟲
125 1898 年/病毒
126 1899 年/生態(tài)演替
127 1899 年/動(dòng)物的行進(jìn)能力
128 1900 年/重新發(fā)現(xiàn)遺傳學(xué)
129 1900 年/卵巢與雌性生殖
130 1901 年/血型
131 1902 年/組織培養(yǎng)
132 1902 年/促胰液素: 第一種激素
133 1904 年/樹木年代學(xué)
134 1905 年/血液凝結(jié)
135 1907 年/放射性定年法
136 1907 年/益生菌
137 1907 年/心臟因何跳動(dòng)?
138 1908 年/哈迪— 溫伯格定律
139 1910 年/染色體上的基因
140 1911 年/致癌病毒
141 1912 年/大陸漂移說
142 1912 年/維生素和腳氣病
143 1912 年/甲狀腺和變態(tài)
144 1912 年/ X 射線結(jié)晶學(xué)
145 1917 年/噬菌體
146 1919 年/生物技術(shù)
147 1920 年/神經(jīng)遞質(zhì)
148 1921 年/胰島素
149 1923 年/先天性代謝缺陷
150 1924 年/胚胎誘導(dǎo)
151 1924 年/繁殖時(shí)間表
152 1925 年/線粒體和細(xì)胞呼吸
153 1925 年/“猴子審判”
154 1925 年/種群生態(tài)學(xué)
155 1927 年/食物網(wǎng)
156 1927 年/昆蟲的舞蹈語言
……