活力論的興衰

王立銘

18世紀，現(xiàn)代化學誕生了，許多原本復雜難解的自然現(xiàn)象得到了解釋。法國科學家拉瓦錫（Antoine-Laurent de Lavoisier）利用燃燒實驗推翻了燃素學說。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，實質(zhì)不過是不同物質(zhì)和氧氣的化學反應。為了解釋常見化學物質(zhì)的構(gòu)成，拉瓦錫還從古希臘人那里借用了“元素”的概念，認為世間萬物都是由不同元素（即不可再分的化學物質(zhì)）組合而成的。

更進一步地，英國科學家道爾頓（John Dalton）天才地提出了原子論，認為化學物質(zhì)無非是不同化學元素的原子微粒組合而成的，而化學反應的本質(zhì)其實就是這些原子顆粒的重新排列組合。在元素學說和原子論的光芒照耀下，在整個19世紀，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物質(zhì)，或者是某種特殊的化學反應？

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，生物學的領(lǐng)地里也收獲了重要的突破。法國生物學家巴斯德（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，如果把葡萄預先高溫處理、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，微生物學之父

從這個簡單的觀察出發(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。他的這些研究標志著微生物學的誕生，人類從此開始正視這個看不見摸不著但同樣生機勃勃的生物世界。也正是因為巴斯德的偉大發(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（錯誤地）推演了一步。他認為，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反應。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)才能進行的化學過程。

化學大師、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)合上述化學和生物學的最新進展，為這種哲學理論賦予了全新的科學內(nèi)涵——活力論。

和亞里士多德一樣，貝采利烏斯同樣認為生命有著獨特的、被他稱為“活力”的性質(zhì)。受拉瓦錫和巴斯德研究的啟發(fā)，貝采利烏斯認為，所謂活力就是某些特殊的化學物質(zhì)和化學反應。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，正是生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎。

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？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實驗檢驗的。

根據(jù)貝采利烏斯的理論，如果人類科學家確實在生命體內(nèi)部找到某種特殊的化學物質(zhì)或者化學反應，而這種物質(zhì)或反應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誤的假設，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。科學之所以從誕生之日起不斷推陳出新，恰恰是因為它的這種勇氣和開放性。在科學的語言里，沒有“自古以來”，沒有“理當如此”。在證據(jù)面前曾經(jīng)倒下過數(shù)不清的科學假說和思想，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家貝采利烏斯，而給活力論敲響第一聲喪鐘的也是化學家——居然還就是貝采利烏斯的學生。這種巧合所反映的，也許恰是科學探索的百折千回和柳暗花明。

1824年，德國化學家弗里德李希·維勒（Friedrich Wohler）在實驗室開始了一項新研究，他試圖合成一種名為氰酸胺的化學物質(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是尿素，而恰是這個結(jié)果讓他困惑不已。實際上，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確認尿素這個發(fā)現(xiàn)的正確性。

維勒如此小心謹慎不是沒有原因的。因為尿素——顧名思義，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)行了紀念維勒和尿素合成實驗的郵票（郵票上面的圓球和短棒結(jié)構(gòu)模擬了尿素的化學結(jié)構(gòu)）

當然，和所有違反常理的發(fā)現(xiàn)一樣，維勒的實驗結(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過程中不小心接觸到了燒瓶里的反應物質(zhì)，從而把自身的“活力”傳了過去（我們可以想象，這確實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)被化學家合成了出來。1844年，受到維勒實驗鼓舞的德國化學家赫曼·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家在實驗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。反對者們完全可以修改對活力物質(zhì)的定義，認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雜的活動之后，不輕易露出廬山真面目。

但是站在歷史的進程中看，人類其實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)在實驗室里也可以批量制造，那么生產(chǎn)這些“活力”物質(zhì)的化學反應過程就應該也并不神秘，完全可能在實驗室重建出來。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了。

既然如此，那為什么不干脆一些，假設生命現(xiàn)象本質(zhì)上和自然界發(fā)生的物理化學現(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規(guī)律去解釋整個生命現(xiàn)象呢？