活力論的興衰

王立銘

18世紀(jì)，現(xiàn)代化學(xué)誕生了，許多原本復(fù)雜難解的自然現(xiàn)象得到了解釋。法國科學(xué)家拉瓦錫（Antoine-Laurent de Lavoisier）利用燃燒實(shí)驗(yàn)推翻了燃素學(xué)說。從此人們才開始明白，跳動的火苗、五顏六色的煙火，這些讓人目眩神迷的現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)不過是不同物質(zhì)和氧氣的化學(xué)反應(yīng)。為了解釋常見化學(xué)物質(zhì)的構(gòu)成，拉瓦錫還從古希臘人那里借用了“元素”的概念，認(rèn)為世間萬物都是由不同元素（即不可再分的化學(xué)物質(zhì)）組合而成的。

更進(jìn)一步地，英國科學(xué)家道爾頓（John Dalton）天才地提出了原子論，認(rèn)為化學(xué)物質(zhì)無非是不同化學(xué)元素的原子微粒組合而成的，而化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)其實(shí)就是這些原子顆粒的重新排列組合。在元素學(xué)說和原子論的光芒照耀下，在整個(gè)19世紀(jì)，從來自世界各地的礦藏中，大量的新元素和新化合物被發(fā)現(xiàn)。因此人們自然而然地想到，也許生命現(xiàn)象的本質(zhì)就是某種特殊的化學(xué)物質(zhì)，或者是某種特殊的化學(xué)反應(yīng)？

也就是從這里開始，人們試圖重新開始以還原論的思想理解生命現(xiàn)象。

與此同時(shí)，生物學(xué)的領(lǐng)地里也收獲了重要的突破。法國生物學(xué)家巴斯德（Louis Pasteur，圖1）受酒商的委托解決啤酒和葡萄酒變質(zhì)的問題，因此他仔細(xì)研究了啤酒的正常發(fā)酵過程。很快他發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵和變質(zhì)其實(shí)本質(zhì)上是一回事。糖到酒精的正常發(fā)酵過程也好，糖到乳酸的變質(zhì)過程也好，都需要一種微小的單細(xì)胞生物——酵母——的參與。更重要的是，只有活酵母才能驅(qū)動發(fā)酵和變酸的反應(yīng)，如果把葡萄預(yù)先高溫處理、殺死酵母，那么葡萄汁放得再久也不會發(fā)生變化。

圖1 巴斯德，微生物學(xué)之父

從這個(gè)簡單的觀察出發(fā)，巴斯德推測，許多生命現(xiàn)象，也包括許多人類疾病，可能同樣是由于微生物引起的。他的這些研究標(biāo)志著微生物學(xué)的誕生，人類從此開始正視這個(gè)看不見摸不著但同樣生機(jī)勃勃的生物世界。也正是因?yàn)榘退沟碌膫ゴ蟀l(fā)現(xiàn)，今天的我們才有了滅菌術(shù)、抗生素和各種各樣的疫苗。

不過，對于我們的故事而言，可能更重要的是，巴斯德戲劇性地把他的發(fā)現(xiàn)向前（錯(cuò)誤地）推演了一步。他認(rèn)為，既然只有活酵母才能催化發(fā)酵過程，那么反過來，發(fā)酵就是只有生命才具備的化學(xué)反應(yīng)。也就是說，生命和非生命的界限，可能就在于許許多多類似發(fā)酵這樣的、僅有生命體內(nèi)才能進(jìn)行的化學(xué)過程。

化學(xué)大師、瑞典人貝采利烏斯（Jons Jakob Berzelius）從亞里士多德和笛卡爾那里接過了生命特殊論的大旗，并且結(jié)合上述化學(xué)和生物學(xué)的最新進(jìn)展，為這種哲學(xué)理論賦予了全新的科學(xué)內(nèi)涵——活力論。

和亞里士多德一樣，貝采利烏斯同樣認(rèn)為生命有著獨(dú)特的、被他稱為“活力”的性質(zhì)。受拉瓦錫和巴斯德研究的啟發(fā)，貝采利烏斯認(rèn)為，所謂活力就是某些特殊的化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。它們只存在于活著的生物體內(nèi)部，絕不會在自然界自然出現(xiàn)。這些特殊的活力物質(zhì)和活力反應(yīng)，正是生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)。

拿跨越兩千年的靈魂論和活力論比較一下，你會不會發(fā)現(xiàn)背后一脈相承的生命特殊論哲學(xué)？會不會覺得人類對生命現(xiàn)象的理解居然是如此步履蹣跚？

但是必須得說，雖然看起來活力論簡直就是改頭換面的靈魂論，但是兩者的出發(fā)點(diǎn)是完全不同的。就像我們剛剛說到的，亞里士多德的靈魂論等于是徹底放棄了人類理解生命現(xiàn)象的可能性，臣服于復(fù)雜難解的生命現(xiàn)象之下。但是貝采利烏斯的活力論卻是可以接受科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的。

根據(jù)貝采利烏斯的理論，如果人類科學(xué)家確實(shí)在生命體內(nèi)部找到某種特殊的化學(xué)物質(zhì)或者化學(xué)反應(yīng)，而這種物質(zhì)或反應(yīng)絕對不可能在非生物環(huán)境中出現(xiàn)，那我們就能夠驕傲地宣稱我們理解了生命的本質(zhì)；反過來，如果我們上窮碧落下黃泉之后也沒發(fā)現(xiàn)生物體內(nèi)有任何特殊的東西，那至少我們也可以說活力論是一種錯(cuò)誤的假設(shè)，我們還得繼續(xù)去探尋生命的解釋。

因此，和靈魂論不同，活力論簡直是人類智慧對生命現(xiàn)象下的一道挑戰(zhàn)書。科學(xué)之所以從誕生之日起不斷推陳出新，恰恰是因?yàn)樗倪@種勇氣和開放性。在科學(xué)的語言里，沒有“自古以來”，沒有“理當(dāng)如此”。在證據(jù)面前曾經(jīng)倒下過數(shù)不清的科學(xué)假說和思想，但是對客觀世界規(guī)律的深入探索卻從來未曾停步。

而歷史的巧合是，建立活力論的是化學(xué)家貝采利烏斯，而給活力論敲響第一聲喪鐘的也是化學(xué)家——居然還就是貝采利烏斯的學(xué)生。這種巧合所反映的，也許恰是科學(xué)探索的百折千回和柳暗花明。

1824年，德國化學(xué)家弗里德李希·維勒（Friedrich Wohler）在實(shí)驗(yàn)室開始了一項(xiàng)新研究，他試圖合成一種名為氰酸胺的化學(xué)物質(zhì)。為此，他將氰酸和氨水——兩種天然存在的物質(zhì)——混合在一起加熱蒸餾，然后分析燒瓶里是否出現(xiàn)了他希望得到的新物質(zhì)。但他發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)結(jié)束后留在燒瓶底部的白色晶體并不是氰酸胺。

到了1828年，他終于肯定了這種白色晶體的成分其實(shí)是尿素，而恰是這個(gè)結(jié)果讓他困惑不已。實(shí)際上，在此前的幾年里，維勒與其說是在慢慢揭示這種白色晶體的成分，倒不如說他是在反復(fù)確認(rèn)尿素這個(gè)發(fā)現(xiàn)的正確性。

維勒如此小心謹(jǐn)慎不是沒有原因的。因?yàn)槟蛩亍櫭剂x，是一種從動物尿液中純化出的物質(zhì)——是一種不折不扣的僅有生物體才能合成的“活力”物質(zhì)！換句話說，維勒的意外發(fā)現(xiàn)證明，所謂的活力物質(zhì)——或者至少某些活力物質(zhì)——沒有什么神秘的，完全可以直接利用天然存在的物質(zhì)簡單方便地制造出來（圖2）。

圖2 1992年，德國發(fā)行了紀(jì)念維勒和尿素合成實(shí)驗(yàn)的郵票（郵票上面的圓球和短棒結(jié)構(gòu)模擬了尿素的化學(xué)結(jié)構(gòu)）

當(dāng)然，和所有違反常理的發(fā)現(xiàn)一樣，維勒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果遭遇了全方位的質(zhì)疑和挑戰(zhàn)。其中最有趣的一種是懷疑維勒在做試驗(yàn)過程中不小心接觸到了燒瓶里的反應(yīng)物質(zhì)，從而把自身的“活力”傳了過去（我們可以想象，這確實(shí)是一種邏輯上自圓其說、無法證偽的解釋）。不過在維勒之后，越來越多的“活力”物質(zhì)被化學(xué)家合成了出來。1844年，受到維勒實(shí)驗(yàn)鼓舞的德國化學(xué)家赫曼·科爾伯（Herman Kolbe）合成了第二種“活力”物質(zhì)醋酸。之后越來越多的化學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室的瓶瓶罐罐里制造出了花樣繁多的“活力”物質(zhì)，活力論的陣腳開始松動了。

其實(shí)如果從邏輯上說，維勒的尿素合成也好，科爾伯的醋酸合成也好，本身并不能說明生物體內(nèi)就不存在活力物質(zhì)和活力反應(yīng)。反對者們完全可以修改對活力物質(zhì)的定義，認(rèn)定能被輕易合成的尿素和醋酸根本就不是什么活力物質(zhì)，而真正的活力物質(zhì)仍然隱藏在生命體復(fù)雜的活動之后，不輕易露出廬山真面目。

但是站在歷史的進(jìn)程中看，人類其實(shí)又一次走到了解釋生命現(xiàn)象的十字路口。

道理是顯然的，既然尿素和醋酸這樣的“活力”物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)室里也可以批量制造，那么生產(chǎn)這些“活力”物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)過程就應(yīng)該也并不神秘，完全可能在實(shí)驗(yàn)室重建出來。這樣的話，我們并不一定需要借助某種僅存在于生物體內(nèi)部的東西才能解釋生命的某些活動了——至少生物制造尿素和醋酸的過程就不再需要這種假設(shè)了。

既然如此，那為什么不干脆一些，假設(shè)生命現(xiàn)象本質(zhì)上和自然界發(fā)生的物理化學(xué)現(xiàn)象并沒有什么明確的界限？或者反過來說，為什么不干脆用已知的物理和化學(xué)規(guī)律去解釋整個(gè)生命現(xiàn)象呢？