5.環境——機體水平的調控
很多經典的觀察早已表明環境因素可影響生物性狀的表現和發育,如已證實:對某些生物,溫度可控製、決定性別。在某些生物還有所謂階段或世代發育現象,其中有大量環境因素影響發育的例證,如寄生性扁形動物和瘧原蟲的情況,它們的發育階段或世代與宿主的更換常聯係在一起,進入了下一個宿主才發生相應的發育;在植物中也可以看到類似的情況,如冬小麥的春化和光照兩個階段的發育等。從現有資料來看,環境因素對發育的一些大的階段似有某種啟動作用。
從上麵的簡略討論不難看出,個體發育是多層次複雜因素影響基因表達的一個有序過程。我們認為發育重演作為個體發育的一個重要內容也必然是以此為基礎的,即發育重演的機製隻能是一種多層次有序調控的基因表達過程。由於各層次與基因聯係空間的差異,自然地組成了一個從密切到疏遠,從細胞內到細胞外的序列,這與係統發育有某些類似之處,可大致對應起來;我們推測這一類似可能有內在的聯係,並從而導致了發育重演現象,其大致情況可能是這樣的:
在係統發育過程中,基因和調控因素都是逐步發展完善的。應該是一定的原始基因與較密切的影響因素先出現,並形成穩定的遺傳關係;在進化中又出現新基因及其組合和較疏遠的一些調控因素,也形成穩定遺傳關係,如此反複,形成多層次多級環節,大致是高一級調控是在低級調控基礎上發展建立的,與基因的關係也要間接一些。這是不難理解的,實際上係統發育的每個細小環節都可以看成是個體發育,它發展進化的多種可能性,由於自然選擇的作用,一定會轉化為單一性的,並穩定下來,形成一個關節點,又作為新的起點向可能的方麵發展,最後又固定為一種(類)發展模式,開始新的環節,基因及其調控因素逐步複雜、機體也逐步進化,大致對應於病毒(?)、原核生物、原生生物、後生生物的序列。在這一過程中,自然選擇對基因的影響越來越間接,其關係越來越疏遠,逐次被由密切到疏遠的各層次調控因素取代。這些保留在係統發育終端——個體發育中就形成了穩定的有序的階段發育現象——重演現象;實際上,相當於係統發育的順序性信息粗略地編排在基因調控因素以不同層次水平先後出現的順序中了。就經典的胚胎發育重演現象而言,其階段出現的信息可能主要存在於核質關係,細胞間關係以及環境與機體關係的調控因素中。因為從進化上來看,胚胎重演是多細胞後生生物特有的,故細胞間相互作用則應無疑是決定重演現象的主要因素,但由於它是在胞質關係基礎上才能發揮作用,並受環境因素影響,故這後兩個層次的調控也有一定作用,甚至在某些情況下可起決定性作用。病毒類生命(類似DNA加某些自然因素的調控水平)活動主要是複製與活化;細菌類(類似於染色體加某些影響因素)僅可出現一些低級分化;核質關係水平可決定某些分化;多細胞水平出現發育重演等現象似乎為上麵看法提供了一定佐證。我們設想,胚胎發育大致是以若幹關節點為轉換的係列階段過程,由於階段啟動(誘導)的關節點與基因組合的關係是在係統發育中確立的,於是就表現了重演現象;當然進化是高度複雜的過程,而不僅是簡單的量變,保留下來的關節點勢必有所簡並,從而個體發育隻能是係統發育的大致的、模糊的簡略重演。其它重演現象也可按此機製調整有關調控因素而加以解釋,這裏就不多說了。
上麵的討論隻是一個初步的設想,並不深入完善。我們考慮,很可能發育和分化的機製最終要落實在分子水平上予以說明,但這隻能是在綜合全麵考察研究細胞生化、核質關係,細胞間關係以及環境與機體關係等後,才有可能揭示生物發育重演現象的內在規律,導致問題的徹底解決。
三、生物發育重演的意義
通過上麵對發育重演機理的初步探討,我們認為,重演現象絕不是偶然的,而是個體發育與係統發育有機聯係的必然反映。雖然胚胎、重演現象不僅是簡略的,而且是大致的模糊的,但也是客觀的,它大致間接地反映了進化的事實,作為進化論的證據之一是有堅實的客觀基礎的。
發育重演現象雖不能完全地在細節上為我們提供認識各種生物進化現象的證據,但無疑可提供可貴的。大致準確的線索,為我們正確解決細胞、有性生殖、各類生物以及人類的起源與進化等問題提供有力的幫助;並可能為在實驗領域中利用低等生物、簡單生物以及某些局部材料進行研究,說明高等生物、複雜生物的相似現象提供重要的過渡理論基礎。
發育重演現象本身支持生物進化是一種修補和改造過程,並把它們形象地展現出來。由此可延伸出一個規律:任何一種帶有普遍性或有一定出現頻率的穩定性狀都是進化的產物,它們的起源與發展在進化史中應有痕跡可循。現今不少所謂“奇異”性狀實際上隻是返祖或原始性狀的保留,如經絡可能就是一種原始神經係的保留,某些所謂人體特異功能現象也許會在深入研究低等動物的結構和功能過程中被揭下奇異的麵紗。
深入認識發育重演現象還會為了解各種生命現象提供聯係線索,如完全再生可理解為某種重演,其本質為某些細胞間關係改變而導致相應基因組活化,進而重現階段發育;癌症則是細胞水平返祖,某些原因導致的細胞處於原始發育階段;所謂“全息律”則是局部重演,是生長細胞在特定條件下發育不完全重現部分係統發育性狀的反映。此種聯係有助於我們認識生命現象的統一性和規律性。
對生物發育重演現象的深入了解還有助於啟發我們對其它自然現象的認識。與重演現象類似的現象在自然界和社會中是很多的,如化學上的元素周期律,物理上的不同物質等級,如原子、行星係、恒星係……等,結構方麵的相似性,以及社會科學中大量的否定之否定螺旋發展現象等,似乎都有某種類似的發展重演規律,我們認為這不可能僅是偶然的,深入探討有關現象的共性,也許可以建立一種與重演有關的方法論,來豐富我們認識客觀世界的思維寶庫。這在原則上是合理的,就生物學研究而言,還原論和生機論是當前兩種對立而又不可偏廢的認識角度,前者立足於物質運動的共性,而忽略了物質運動的天然等級差異,後者則恰恰相反,過分強調了物質運動的等級差異,這中間有一個空白過渡區。重演論如建立的話,大約就可填補這一空白,它可在承認物質運動天然等級差異的同時,提供對不同等級中簡單與複雜、低級與高級的演化關係與聯係的規律性認識方法,促進有關研究。我們認為,很可能在同一等級物質運動層次上,重演是局部與整體、個體與係統發展聯係中最基本的一種關係。