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只有一半的真相:為什麼科學看不到全貌?

只有一半的真相:為什麼科學看不到全貌?

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9789865250058
布拉斯藍德
陳義仁
天下文化
2020年11月30日
133.00  元
HK$ 106.4  






ISBN:9789865250058
  • 叢書系列:科學文化
  • 規格:平裝 / 304頁 / 14.8 x 21 x 1.52 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
    科學文化


  • 自然科普 > 應用科學 > 概論











    阻礙人類進步的不是無知,而是自以為有知。



      拳王泰森自認地表最壞惡人,

      他說他的行為是受到小時候的環境影響;

      但小時候跟他一樣素行不良的哥哥,

      之後卻在醫院擔任手術助手。



      是什麼因素讓這兩人走向截然不同的道路呢?

      是基因還是環境?眾說紛紜。



      所以當科學家發現可以單性生殖的大理石紋螫蝦時,

      原本開心的以為這種各代基因完全相同的物種可以幫忙解答問題,

      可是在實驗室極為精密的控制之下,

      仍然找不出基因相同、環境相同的螫蝦為什麼大小和行為都不一樣。



      除了先天、後天的爭議之外,

      還有哪些地方是我們自認為清楚,

      實際上卻無知的呢?



      抽菸容易致癌,為什麼菸槍一個早夭、另一個長命百歲?

      科學講究的是精確,為什麼研究的結果卻無法重現?

      成功模式可以複製,為什麼非凡的成功無法複製?



      作者說,大自然其實隱藏了一半的面貌,

      即使用人類自豪的「科學」,也無法看透。

      他還告訴我們在面對隱藏那一半時,

      該如何出招應對。

    ?


     





    序言 大理石紋螯蝦和隱藏的一半

    第1章 比爾不是班:人生路上的隱藏影響

    第2章 我並不恆定:信念和選擇的意外原因

    第3章 此處非彼處,此時非彼時:顛覆知識的隱晦差異

    第4章 一條路徑並不夠:從研究中看不到的「發現」

    第5章 原則並不實際:大構想和小印跡

    第6章 大處不等於小處:機率的隱藏局限

    第7章 大不等於清楚:簡單故事裡的隱藏複雜性

    第8章 無知的雞:談談忽視隱藏那一半

    第9章 該怎麼做:12項建議

    後記

    致謝

    注釋



    ?









    大理石紋螯蝦和隱藏的一半【節錄】




      1990年代中期,謠言傳遍小小的德國水族業界,業主和商家都聽說有一種科學界前所未聞的新奇動物。由於沒有在野外出沒的跡象,所以沒有人知道這種生物是怎麼來到德國水族業的。前一天還不存在,隔天就在某個水族箱裡出現了。



      這種新奇生物後來命名為大理石紋螯蝦(Marmorkrebs)。這支新種的螯蝦跟其他螯蝦類似,只不過有一項明顯不同:牠們是孤雌生殖(parthenogenesis),孤身的雌性開始自發產下未受精即可孵化的卵。這些螯蝦不再需要交配。母親的後代都是天然複製生物。



      表觀遺傳學家呂科(Frank Lyko)說「人們都很納悶,『怎麼只有母的,公的都到哪兒去了?』」,他還說新物種的演化通常要花上成千上萬年。



      縱觀別種螫蝦或近親生物,從包括螃蟹、小蝦、大蝦和龍蝦在內約有一萬五千個種的十足目,據瞭解沒有哪一種會這樣。似乎沒有人知道牠是怎麼來的,只能推測某天某個水族箱裡,有隻螫蝦就這麼自發突變,成為大理石紋螯蝦的夏娃。



      這一切已經夠怪、夠離奇的了,但故事還沒完:就在大理石紋螯蝦憑空出現嚇壞大家之後,牠們更即將擾亂一大堆人類的假設。



      首先,牠們吸引到科學家的目光,讓人在2003年的《自然》期刊上,用一篇短篇報告說書似的向研究界披露:



      之前一直傳聞有一種尚未確認的十足目甲殼類能行單性繁殖(孤雌生殖),這種螯蝦有著大理石紋外觀,原產地不明,並在1990年代中期被引入德國水族業界。在此,我們證實這種大理石紋螯蝦在實驗室條件下可行孤雌生殖。



      複製能力讓大理石紋螯蝦在野外成為一種危害,而被稱為入侵種,只要放出一隻就能建立一整個種群。研究報告還指出,牠們「強健且極為多產」:很快成熟,然後產下一大堆卵。呂科在2018年說:「把牠們放進水族箱裡,一年後就會有好幾百隻」,那時夏娃的後代才剛逃竄到馬達加斯加,便在當地橫行無阻而聞名一時,更成了寫手夢寐以求的頭條:「突變螯蝦的入侵」。



      不過,科學界對這些複製生物感興趣的地方,倒完全是在另一個不同的方向。研究人員發現,大理石紋螯蝦有可能幫忙解決先天與後天之間怎麼平衡的棘手老問題。他們這下子碰上了理想的實驗對象。



      通常,我們很難拆解事情,去瞭解為什麼會變成這樣。誰要是得了心臟病,背後總會有一團糾結不清的可能原因,基因上和環境上的都有;差錯可能出在遺傳、飲食、運動(太少�太多)、壓力、某種組合等等。



      藉由固定住基因的作用,複製生物讓人更容易拆解其他影響。無論牠們發生什麼事,在彼此相比之下,純粹的基因差異都不能做為解釋。這些複製螯蝦正是上帝送來研究的好物。



      就這樣,德國的研究人員某天選了兩隻初始雌蝦,做為兩支實驗室族系的大主母,並命名為A和B(對於螯蝦來說,這就像傳奇人物的名字)。他們把A和B的後代扔進水槽,看看發生什麼事。當然,已經檢驗過牠們的基因一致性,這表示兩個族系在基因上都相同,而不只是假定相同。



      不過這項研究做得更絕。那些大理石紋螯蝦還全都在相同的實驗室控制環境裡孵化和飼養。現在,牠們發展時的每一項影響因素都盡可能一致。牠們吃同樣的食物(既然你都問了,就告訴你吧,是德彩威化混合飼料〔Tetra Wafer Mix〕)、定期檢查疾病,而且養在裝著室溫自來水的簡易水槽。



      研究人員甚至還安排每次都讓同一個人去檢查牠們。目標就是盡可能消除任何人想得到的一切變異。牠們從一出生就在人類所能設計最無聊的單調環境裡。



      這些身處相同環境的複製螫蝦是什麼樣子的呢?花點時間,大膽猜吧。差不多都一樣嗎?或者完全一樣?



      畢竟,我們知道這些螫蝦所有可知的一切事項,也知道每一隻可知的一切事項都相同。對每隻螫蝦來說,基因和環境(生命中的兩大力量、人類理解範疇的兩大巨頭,永遠在比誰的解釋能力比較強)都是相同的。



      可是你看看牠們。圖1呈現一組實驗室培育的大理石紋螯蝦,牠們全是來自同一批卵。這張圖出現於上述德國實驗室成員在2008年發表的研究論文,或多或少是基因學的一大亮點。顯然,這些大理石紋螯蝦彼此大不相同。在條件相同的同批螯蝦裡,有一隻長到另一隻的二十倍重。



      這些肉眼就看得見的種種差異十分驚人,體型只不過是第一項而已。研究裡幾百隻大理石紋螯蝦各有獨特的大理石紋。牠們的感覺器官有明顯的實質差異、內臟不一樣,在移動和休息的方式上也是不同:有的坐在掩蔽物底下,有的則是仰著身子。



      另一項重大變異則是壽命,最短的437天,最長可達910天。開始繁殖的時間、產卵個數和批數也有很大差異。產卵期間,有的會進食,有的不會。有些大理石紋螯蝦是在白天蛻殼,有些是在晚上。



      牠們的交際情況差異更多。雖然是一起放入同一個水族箱,但牠們很快就分出階級,有的柔順,有的強勢。有的孤僻,有的合群。牠們在身體和行為上都有差異。



      牠們在基因上完全相同,又活在一個一切盡可能完全相同的世界裡,但彼此卻相差甚遠。



      相同但不同



      從期望到結果是這麼的前後不連貫,就好像從白牆變出條紋。但是,如果這種出乎相同的相異是第一個衝擊,那麼緊接著的就是兩個想法。



      首先,無論我們原本自以為對基因和環境知道些什麼,都會突然變為「那是真的嗎?」而需要重大修正。通常我們會說:不是基因,就是環境;不是環境,就是基因。但這會兒從某種意義上說,似乎不是基因,也不是環境。接著,一堆假設就全都灰飛煙滅,而我們只得撓頭苦思。我們大多數人自以為知道的發展規律應該是條件相同就不會有差異,但在現實上,差異卻很明顯。



      下一個想法也同樣令人不安:如果這個故事是真的(它的確是真的),那麼一定是有些什麼別的、有些什麼我們遺漏的、有些什麼強大卻隱藏著的影響,才導致這些差異—順帶一提,這種影響會持續一生。研究人員發現,每隻大理石紋螯蝦都能「隨機變化……在所有生命階段裡」。為什麼變?如何變?牠們是相同環境裡的相同東西。既然我們都綁住了影響萬物的兩大因素,那麼到底是什麼造成如此無序的結果呢?



      簡短的回答就是:我們不知道。



      探索潛藏的原因



      就像我們其他人一樣,大理石紋螯蝦的研究人員撓了撓頭,然後把這種難以捉摸的因素稱作「不明變異」(intangible variation)。「不明變異」的意思是說,即使當一切似乎都一樣,那裡還是會有個什麼使得東西變異,只是我們不知道它是什麼,來源也是不明。這種叫法雖然有趣,但最終還是讓人氣餒。



      研究人員用的另一個術語是「發展上的噪音」(developmental noise),這聽起來甚至更沒用,你絕對不會想浪費時間研究這種東西。研究中的「噪音」照理是不相干的東西,要篩掉以便尋找具有一致性的訊號。到底有誰會想聽噪音?



      恕我無禮,但去他的一致性。我們在這裡必須解釋的是不一致性。所謂的「噪音」就是這麼引人注意的東西。這些生物不相同,而我們不知道為什麼會這樣。



      大理石紋螯蝦並不孤單。這已成為各式動物研究裡一再出現的謎題,那些研究都嘗試要把一切都給標準化,但卻無法抑制顯著變異。每個個案裡的變異類型都不一樣(舉例來說,我們看到的體型範圍並不是都很寬),但總是有變異、總是未被解釋。



      事實上,正因為此問題如此廣泛可見,以致於有些研究人員說我們應該肯認發展上差異有第三個來源。他們不知道這第三個來源確切為何,但他們知道它占有相當大的一席之地。



      必定有東西可以解釋這些差異。無論它是什麼,它都在某些情況下有種威力可以匹敵或凌駕其他力量之和;關於自然如何發展,它有整整一半、完全隱藏的解釋權。換句話說,它並不是細節,而是根本。不過,這一大片未知是否存在,本身也很大程度上也是未知的。我跟別人聊過它,但幾乎沒有人意識到它的威力。




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