2009年9月8日《纽约时报·科学时代》头条刊出席谋(Carl Zimmer)的文章《花从何来?》讲述花的进化史,妙笔生花发人深省,愿与读者共享。
进化论创立者达尔文(1809-1882)爱花,一生为花所包围。十岁时,每当父亲花园中芍药花开,他都记录下来。及长,在自家庭园中做各种花卉实验,乐此不疲终身不懈。达尔文认识到:显花植物是植物之主体,在生态系统中占统治地位,人喜爱的各种颜色和食物大多源出于花……尽管对花如此熟悉,达尔文始终未解“花从何来”。他曾写道:花之进化是“一个讨厌的谜”。
令人十分惊讶的是,达尔文未解之谜早已被德国著名诗人歌德(1749-1832)一语道破:花源于叶!歌德不仅创作出《浮世德》,还是植物的细心观察者。1790年,他在一篇富有远见的散文《植物形态学》中指出:植物的所有器官包括花在内均源出于叶,“自始至终,植物只不过是一张叶子。”歌德之远见卓识,直到最近才引起科学家重视。
19世纪,古生物学家从白垩纪化石中发现古老的显花植物群,虽然种类繁多,却未能对达尔文有所启迪。现代植物学家和达尔文一样,起初对“花从何来”也感到迷惑不解。最近专家们开始持谨慎乐观态度,科罗拉多州立大学进化生物学家弗利德曼(William Friedman)说:“有一股势头是我一生所仅见。”科学家从现存植物及其基因中发现了大量线索,揭示出构成不同花朵的基因。他们发现,花之多样性来自老基因发展出新功能。显花植物之近亲是无花产子的种族,包括松树和银杏等;但所有这些植物都和显花植物等距,没有一个更亲近。花诞生最初阶段的植物都已在几百万年前灭绝,寻找它们唯一的途径是化石。近几年来,科学家追溯到一亿三千六百万年前记录花的化石,还发现一些已灭绝无花植物的种子结构有些与花类似。但最有价值的化石大都不完整,哪一种与花最具亲缘关系,古植物学家至今尚无共识。
通过对其DNA(去氧核糖核酸)的研究,科学家发现了现存古老显花植物之世系。最古老的一支是学名为Amborella trichopoda的灌木,仅存于南太平洋一小岛。次古老的两支是睡莲和八角茴香。科学家发现,一亿三千万年前最古老的显花植物很稀少,花都很小,隐藏在当时占主导地位的无花植物阴影下。又经过大约一千万年,一支显花植物脱颖而出,爆发出多样性,开始主导森林。99%的现存显花植物源出于这一世系。那次爆发遗留下许多化石,迷惑了达尔文。
花具有大致相同的结构,都有花瓣或类似花瓣的结构围绕着雌雄性器官。原始的花既小又简单,随着进化花变复杂。内层的花瓣变得更大更艳丽,外层的变绿形成萼片。20世纪80年代,科学家发现第一个主导花进化的基因。观察到此基因突变会使花产生各种奇异的变化:有些在花蕊处长出花瓣,另一些使花瓣转变为花萼,还有一些使花萼变为叶子。通过进一步研究,科学家发现基因突变和重组能使植物结构功能发生剧烈改变,可导致叶转变为花之雏形。弗利德曼总结道:“大自然不凭空发明,而是以极简单的方法创造出新事物,既不激进也不神秘。歌德早就明白此理。”
我在想:歌德之先知符合科学原理,植物有别于动物和无生物,在于能通过光合作用自行制造养料,靠的是叶子中的叶绿素。叶乃植物之本,花源于叶,顺理成章。
我再想:假如达尔文读过歌德的《植物形态学》,花进化学史会不会因之而改写呢?
我又想:歌德之先知对科学家有所启迪,这是偶然的吗?为探讨此问题不妨再引一例。十年前,《诗刊》开辟“科学诗园地”专栏,由编委朱先树和我共同主持,收到著名诗人屠岸的应约稿《钻头的目标》,诗的最后两段是:
航天器/已飞抵火星/让机器人探测/生命存在的可能性/为什么科学的钻头/(已旋入太空)/却打不进人体——/不能叫超微型火箭/击中内脏和血液里/看不见的恶性瘤?//愿她的女儿和外孙女/有一天发现头上的/达摩克利斯剑不见了/看到/人和宇宙的秘密/再靠近一步。
在这首真情流露的诗中,作者将丧妻之痛和对儿孙辈以至整个人类的关爱,升华为诗意的激情,向科学家提出恳切的期盼:你们能使火箭上天登月探测火星,难道不能发明超微型火箭来清除人体中的病魔?十年来微型机械技术的进展,已制造出纳米(十亿分之一米)尺度的马达和各种超微型机械,可用来进入人体执行任务。屠岸富有诗意的期盼将变为现实,这就是诗人之洞察力!
或问:“诗人浪漫,科学家务实,这两极怎能相通?”一般认为科学研究包含两个方面:一是实验,以获得对客观世界的感性知识;二是理论,通过逻辑推理上升为理性。其实还有另一个重要因素——顿悟。逻辑推理将已有的知识分析综合构成理论体系,这当然非常重要,但单靠逻辑思维无法真正创新。任何逻辑结论其实都已隐含在其前提中,推理只是将隐含的东西发掘出来挑明而已。要想真正创新,必须跳出旧的前提及其逻辑体系,顿悟能起到这样的作用。“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”,即此之谓也。顿悟是跳跃式思维。诗人天马行空般浪漫心态犹如温床,孕育出歌德之先知,可惜达尔文与他失之交臂。
行文至此,突然想起苏东坡的两句诗:“谁道人生无再少?门前流水尚能西。”返老还童是人类的遥远梦想,生理学家和医学专家们,动心了吗?
沈致远
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