◇◇新语丝(www.xys.org)(xys5.dxiong.com)(www.xinyusi.info)(xys2.dropin.org)◇◇ 　　生物学史上的一宗疑案 　　李福洋 　　http://blog.sciencenet.cn/GumForrest 　　表观遗传学研究的深入开展，使得人们逐渐开始重新审视和认识被抛弃已久 的拉马克获得性性状遗传假说；当今天的表观遗传学已成为生物学研究的最热前 沿，拉马克主义理论也获得重生。回顾这段历史，它充满曲折，其中就有一宗几 乎被人们遗忘的历史疑案。今天让我们共同走进那段久违的历史，细细端详那个 我们或感陌生的曲折片段。 　　一、时代背景 　　十九世纪初，法国自然学家拉马克（Jean-Baptiste Lamarck）提出获得性 性状可以遗传的假说，被后人称为拉马克主义，或拉马克遗传，也有称之为软性 遗传（这是与先天的遗传相比较而言）。由于对究竟哪些性状是获得性的性状缺 乏认识，再加上确实缺乏可供实验观察的“获得性性状”，因此拉马克的这一假 说一直难以获得支持性的实验证据。 　　由于当时对遗传的本质认识都还是模糊的，因此，即使拉马克本人对对“获 得性性状及其可遗传性”的理解和认识也是十分的抽象和含糊，这也就不可避免 地导致大家对“获得性性状可遗传性”多有曲解，似乎后天获得的一些特征都会 向后代传递，比如一个人学会了弹钢琴，那么他的孩子是不是先天就手指灵巧？ 一个锻炼满身肌肉块的健美运动员是不是后代也会体型健美？等等，而这种被曲 解的认识也很容易被证实是荒唐的。 　　例如，拉马克在解释获得性性状时，举了一个例子：一个人由于截肢对他造 成的影响会向后代传递；可是，这究竟是什么样的影响（能够遗传），或带来什 么样的具体性状？他没法说不出来，还只能停留在抽象的概念层面，然而这一说 法却被拉马克理论的反对者、德国的生物学家奥古斯特.魏茨曼（August Weismann）有意或无意地曲解，还认真设计了动物实验去观察。 　　实验是这样的：把小鼠的尾巴剪掉，然后令其交配，从生下来的小鼠中观察 是否有“断尾”鼠，结果可想而知。被剪短尾巴的小鼠都生出几代上百只小鼠， 也没有找到一只小鼠是缺尾巴的。 　　这项实验在今天看来，实在是极其幼稚可笑，甚至缺德透顶。可是，就是这 样的实验和结论也能得到大家的认可，影响了大家的判断，拉马克的“获得性状 遗传”理论就很快如“弊履”般被抛弃，于是拉马克主义除了还在社会和人文学 科领域活跃之外，在生物学领域也只是做个历史的参照，甚至被嘲笑的对象。 　　当然，拉马克理论并没有完全消亡，还是有些生物学家坚信拉马克理论是正 确的，如奥地利的生物学家保尔-卡莫若（Paul Kammerer），还有前苏联的巴甫 洛夫等，其中保尔-卡莫若使我们今天故事的主角。 　　二、故事梗概 　　保尔-卡莫若，上个世纪二十年代世界最著名的生物学家，曾被纽约时报捧 为“达尔文第二”。后来（1926年），由于卷入一场“造假丑闻”，最后他用一 颗子弹结束了自己年轻的生命，他的所有研究也都被人们当做“弊履”厌恶地抛 弃。直到上世纪70年代，才有人重新捡起这段历史进行研究，竟发现可能存在巨 大的冤情。这究竟是怎么一回事？ 　　三、保尔-卡莫若的实验 　　保尔-卡莫若1880年出生于生于维也纳，进入维也纳专科学院学习钢琴，后 来机缘巧合，改学生物，最后毕业时拿的却是生物学学位。他痴迷于拉马克的获 得性性状遗传的理论，并通过不同的动物学实验寻找证据。 　　他使用的动物主要是两栖类，实施动物学实验所采用的一个共同方法就是： 通过强迫改变动物的生存和繁殖环境，诱导出新的性状，他认为这是获得性性状， 并观察这些性状在动物恢复到原来环境时是否还可以向后代传递下去。这是个不 错的思路，他也通过一系列实验，采用不同的动物，找到了一些获得性性状遗传 的证据。 　　他首先采用的动物是蝾螈。生活在阿尔卑斯山区的黑色的蝾螈繁殖量小，一 次产两只；而且由于气候干燥、气温较低，因此幼蝾螈在母体内停留的时间较长， 产出时大都发育成形。栖息在潮湿、温热低洼地带的蟒斑蝾螈却繁殖量较大，一 次在水里产下10-15个像蝌蚪的幼虫，这些在体外成长，最终转变成蝾螈。卡莫 若强行让这两种蝾螈交换生活和繁殖场地。 　　蟒斑蝾螈被放在寒冷干燥的阿尔卑斯山区培养，最终这些蟒斑蝾螈也像黑色 蝾螈一样生出两个发育成形的小蝾螈；当然，在成功之前也经历过有好几次“流 产”。同样，生活在温暖潮湿低洼地带的黑色蝾螈最终也在水里生出了很多蝌蚪。 　　下一步就要把这些在极端环境下出生的“获得新性状”的后代放回原来环境 养、繁殖，并观察它们的生殖方式，结果发现，几乎所有蝾螈都不容程度地保留 了他们父母的繁殖方式，也就是从极端环境获得的新的性状。根据这些结果，卡 莫若向学界宣称，自己证实了拉马克获得性性状的遗传性，而这时候他还30岁的 样子，这些结果让学界对他另眼相看。 　　估计你也可能已经开始对他暗暗佩服了。且慢，这部分研究还只能说拉马克 理论是有可能的，但是究竟是稀有的事件，还是带有普遍性的规律？所以还需要 提供更多的数据支持。 　　卡莫若开展了第二个系列实验，这次实验用的是蟒斑蝾螈，它的身体呈现黑 色，背部黄色的斑点是随机分布。卡莫若在不同的土壤环境下养殖带斑点的斑蟒 蝾螈，比如，一部分在黑土壤养殖，一部分在黄色土壤养殖。经过了很多代，在 黑色土壤中养殖的蝾螈逐渐失去黄色斑点，而在黄色土壤中的蝾螈背部的黄色斑 点越来越大，这提示，子代蝾螈可以“记住”上一代获得的性状，并继续向后代 传递。这项实验开展时间长达11年。 　　还有一个实验，卡莫若用的是穴居蝾螈（洞螈），这种蝾螈常年生活在洞穴 里，只有原始的小眼睛，且深埋在皮下，完全没有视力。卡莫若发现，如果仅仅 是把蝾螈暴露在正常普通光线下饲养，这种蝾螈在眼睛上方的皮肤上会形成黑色 色素，因此视力不能得到发育；卡莫若尝试把种种蝾螈长期放在红光下饲养，最 后成功地获得长出大眼睛且具有正常视力的个体。 　　这时，我们不得不佩服卡莫若的思路和创意。按说这些研究应该能够够得出 很可信的结论，也足以让他科学史上“青史留名”。不满足，是科学家的秉性， 然而，这次对卡莫若而言，却似乎是悲剧的开始。 　　四、最后的实验 　　这是卡莫若开展的最后的实验，虽然对他希望得出的结论而言，实属锦上添 花，并非绝对关键，但是这项实验后来出现的意外却彻底断送了他的一切，令他 的科学生涯万劫不复，他的所有研究也从科研文献中销声匿迹。究竟是什么实验 呢？出了什么样的意外？且听我娓娓道来。 　　这次，卡莫若换了一种动物，用助产蟾蜍（癞蛤蟆），俗称助产婆，也属于 两栖类动物。这种蟾蜍有个独特的习性，那就是在交配后，由雄性携带受精卵， 一般这些受精卵附着在雄蟾蜍的后退上，直到孵出蝌蚪。这种蟾蜍一般在干燥的 陆地交配，而不是水里。我们可以想象一下，如果强迫放在水里养殖，那会怎没 样？蟾蜍的身体在水里变滑不溜秋，雄蟾蜍想趴在雌性的背上交配就不再像在陆 地上那般容易了，交配困难对生物来说可是致命的。确实如此，经过六代的时间， 这种蟾蜍快要死绝了，但是还是有少数雄性蟾蜍却获得了一种适应性性状，那就 是长出一种叫“婚垫”的（Nuptial pads）特殊结构, 这种结构长在足部，由很 多细小的刺状突起组成，主要作用是防滑，就像有些劳保手套上一层防滑防磨的 粗糙胶垫；在某些两栖类动物雄性个体（如巨大性铃蟾），一般是在交配期才长 出来，帮助雄性能抱紧雌性以便在水里交配。卡莫若发现，强制性的水中生活使 某些旱地蟾蜍逐渐长处婚垫结构，随着时间的延伸，这种形状越来越普遍。这可 很容易理解，毕竟是一种繁殖优势。 　　一石激起千重浪，很快，卡莫若的研究结果搅动了学界，引起一场激烈的争 论，他本人也身不由己地卷入这场争议的漩涡，并被推上风口浪尖。有些科学家 支持卡莫若，有些则认为他的发现不合理，是荒谬的。 　　与此同时，国际政治局势动荡不安，一战的战火迅速烧到了他的祖国奥地利， 维也纳在战火中风雨飘摇，城市遭到严重破坏，实验室也难以幸免，大量标本都 丧失殆尽，二十年的研究心血付之东流；经济上上的大萧条不但使他的研究没有 了任何资金来源，就连个人生活都面临困难，一贫如洗，卡莫若的研究和生活都 陷入窘境。因此，他不得不放弃研究，把仅存的几份标本保存在酒精里，然后他 就辞职了，去世界各地进行巡回演讲挣点钱谋生。1923年，他到了英国剑桥大学， 在那里，他还向剑桥的科学家展示了他仅存的第五代蟾蜍标本，很多科学家也都 参加了学术演讲，也对他的标本进行了检查，婚垫结构确实清晰可见，有些还被 切下来做了组织切片，没有人对其真实性提出任何质疑。似乎，一切顺利。 　　巡回演讲的下一站是美国，主要目的可能是为了挣钱，诚然，他在美国引起 了轰动，美国的新闻报纸对他的观点进行过分的渲染和夸大，这让他更加轰动。 可是，过分的高调往往会会招来挑剔的眼光。 　　1926年8月7日那一期Nature上刊登了一个美国自然历史博物馆管理人员，爬 行类专家诺贝尔博士（G.. K. Noble）的质疑文章，他声称，那个出产婆蟾蜍的 婚垫是通过注入印度墨水伪造的，口气十分肯定，而且，婚垫刺状突起也是不存 在的。 　　这个消息对学界犹如一颗炸雷，对卡莫若而言无疑晴天霹雳，但他没有做任 何辩解。可以想象，中国的俗语叫“百口难辨”，“跳到黄河也洗不清”。没过 几天，就在1926年的9月23日，他步行走进Theresien山冈，用一颗子弹结束了自 己的生命，时年46岁。 　　卡莫若的自杀更让学界确信他的造价行径，认为他跟整个学界搞了个恶作剧， 许多曾经支持他的科学家也有种被愚弄了的感觉，没过几年，他的名字就彻底从 学术界销声匿迹，获得性性状可以遗传的理论也遭受同样的命运，被彻底抛弃， 人人唯恐避之而不及。没有人替他说话，也没有人去认真思索其中的原委。 　　卡莫若真的造假了吗？那印度墨水又是怎么回事？那他又为什么自杀而没有 辩解？或用事实去为自己辩诬？直到40多年之后，也就是1971年，才有人重新注 意到那段历史。匈牙利的作家Arthur Koestler's 出版了一本书《助产婆之案》 （The Case of the Midwife Toad），并对那个事件进行了描述和分析。 　　现在看来，那墨水应该不是卡莫若注射的。 　　原因之一，卡莫若死前写了份遗言，其中提到，他自己确实不知道印度墨水 的事。人之将死，其言也善，一个自杀的人，还有必要再撒个谎吗？似乎没有理 由不相信他说的话。 　　原因之二，在去剑桥和美国巡回讲演时，卡莫若已经辞职了三年了，而三年 前他的标本已经由其他的科学家们检查和鉴定，也用显微镜进行了观察，大家也 只是围绕他的理论进行质疑，没有人对他的实验结果真实性提出任何质疑，说明 是通过了检查的。如果当时已经注射了墨水，这么明显的事，怎么会没有一个人 看出来呢？ 　　原因之三：他辞职之后，是没有机会接触那些标本的，而那些墨水显然是在 后来质疑性检查之前不久才打进去的。 　　原因之四：即使是注射了墨水，从那些标本还是能够观察到明显的刺状突起， 所以当年那个诺贝尔博士没有客观地描述，显然有明显的倾向性的。这个标本现 在还在，那个“婚垫”的刺状突起结构清晰可见，诺贝尔博士认为是卡莫若用另 一种叫巨大铃蟾（Bombinator maxima）的婚垫来冒充，这个是完全没有证据的 指控，因为标本的制备涉及多个人员，冒充取代几乎不可能，再说，当时所在的 整个大学根本就没有这种铃蟾的标本。 　　卡莫若自杀之谜 　　可施卡莫若为什么不替自己辩解却要自杀？似乎更给人以“畏罪自杀”的口 实？如果我们能了解当时的复杂情境，设身处地分析，似也也能理解他的选择， 当然，卡莫若的自杀更可能是多重因素的结果，而不是仅仅一个造假指控。 　　第一，战争的浩劫摧毁了他的过去的研究成果，也剥夺了继续研究的被迫中 止，这可能是一个基础原因。 　　第二，国际上的新闻报道对他的理论主张进行夸大，以刻意制造轰动效应， 这对他的名声实际上是一种损害，这显然不是他所追求的。 　　第三，也是直接的原因，造假一说使他一时成为众矢之的，有口莫辩；其它 物证都在战争中被破坏了，真实跳到黄河里叶洗不清了。重新做实验提供证据？ 这谈何容易！一方面没有了实验条件和经费，如何能开展研究？更何况是这种辩 诬性的研究！退一步说，即使可以，我相信他也不会去做。原来作者方面的研究， 那是带着对未知世界的探索激情去做的，再困难，时间再长，都是可以接受的， 如果失去了致力追求，而只是为了辩诬去做这些，那种痛苦是难以想象的。 　　第四个原因，据说当时可以去苏联莫斯科大学，但是他的女朋友拒绝一同前 往，这让他十分灰心。 　　在上述原因的综合作用下，卡莫若万念俱灰，选择了一死了之。 　　永远的悬疑 　　在唏嘘之余，我们心中的悬疑仍存，那墨水到底是谁打进去的呢？这样做的 目的又是什么呢？ 　　一种推测认为是纳粹分子干的。卡莫若是一个政治倾向十分明显的科学家， 他同情社会主义，同情苏联，而当时的奥地利纳粹正在兴起、逐步当权。不过当 时持他这种政治主张的科学家恐怕不止他一个，所以这不构成迫害他的充分条件， 应该还有其它原因。由于当时他深陷经济上的困顿，这时莫斯科大学向他伸出友 好之手，允以教职，他也正打算接受，上述两条可能使得当权的纳粹视他为眼中 钉，这个可以构成迫害他的动机因素。 　　第二推测，可能是学术上的争端导致的恶意陷害。因为卡莫若常常不端受到 各类极端反对他的主张研究人员的骚扰，这些人不断试图给他栽赃，想证明他的 理论是错的，这些人可能有纳粹，这和上面分析的原因可能会有重叠。 　　还有一种推测，就是有人（标本管理人员）只是为了让“婚垫”结构显得更 突出，便于观察，擅自注入墨水，本是无意，却被人利用。 　　究竟是谁注射的墨水已经不重要了，重要的是能够还卡莫若一个清白，还原 科学研究的本来面目。 　　P.S.： 　　尽管深知历史无法假设，但在感慨万端之余，我们总会习惯性地会问，如果 没有这段曲折冤案，生物学的发展又会怎样？我想，大概也不会有太大的变化。 假使当时人们即使接受了卡莫若提出的理论，但是由于遗传本质的认识还未得到 阐明，遗传学本身还在黑暗中摸索，因此获得性遗传理论还展示难以进一步发展， 因为没有办法再做进一步的机制性探索。直到上世纪50年代末，Waston-Crick发 现了DNA双螺旋结构，遗传本质才被阐明；70年代，Robin Holliday发现DNA甲基 化修饰，这才为获得性遗传(也即表观遗传学)的深入研究提供了条件。今天的表 观遗传学的崛起，似乎给拉马克、卡莫若重生的机会，但是其实也只是“借壳” 而已。现在看来，当时卡莫若观察到的一些现象其实是遗传和表观遗传混杂的结 果。 　　另外，关于学术争论，我自己也会有不解，当时的学术争论为么会那么激烈。 我猜想，可能是由于当时研究手段的限制，许多生物需研究还无法进入更深层次 开展机制性研究，也不能提供令人信服的证据说服对方，争论是必然的。但是， 任何仅限于学术层面的争论，无论多激烈，对科学本身都丝毫不构成真正的伤害。 当然，一旦政治或其它因素介入，那就不好说了，前苏联就是一个很好的教训。 　　最后，本案是个特殊历史背景和政治环境下的产物，具有特殊性，只要认真 读这篇文章就能理解，切勿和现实对号入座。 ◇◇新语丝(www.xys.org)(xys5.dxiong.com)(www.xinyusi.info)(xys2.dropin.org)◇◇