種瓜得瓜,種豆得豆棗從雞蛋裏孵出來的都是雞而不是雉,這一事實需要解釋。人們通常都根據DNA來解釋,他們假定每一物種的遺傳密碼都有整個有機體的藍圖,但這一假定也存在問題。首先,在非常不同的物種之間遺傳密碼往往十分類似;相反,在比較類似的物種之間的遺傳密碼卻往往大不相同。黑猩猩染色體中的DNA有99%與人類染色體中的相同,而具有許多共同形態特征的兩棲動物卻有著極為不同的DNA。
問題回到了遺傳密碼本身的進化。進化是怎樣在DNA中產生出保證某一物種具有生存能力的那些變化的呢?物種靠突變產生一種或幾種正向變化是不夠的,它必須要產生一整套變化。羽毛的進化並不產生能夠飛行的爬行動物棗還需要骨骼結構和肌肉組織方麵的根本變化以及維持飛行的更快的新陳代謝能力。自身的每一項革新幾乎都不可能形成進化優勢,而是很可能被消滅。進化是如何通過現存物種的遺傳密碼的逐步精致化持續下去的呢?要搞清楚這一點並不容易。
DNA怎麼能說明胚胎發育所涉及到的值得注意的過程,同樣也是一個謎。就哺乳綱物種而言,胚胎發育需要子宮內無數能動行為方式的有序展開,它包括數十億個細胞的協調相互作用。如果這個過程完全是由基因來編碼的,那麼遺傳程序必定是奇跡般地完備和細致的,這些程序必須有足夠的靈活性來說明在各種不同條件下能動行為方式的變異。但是遺傳密碼對胚胎中的每個細胞來說都是相同的,因而要弄明白它如何操縱和協調整個範圍內細胞的相互作用是很困難的。
諾貝爾獎金獲得者、生物學家F·雅各布;(FrancoisJacob)明確指出,關於調節通道和胚胎發育至今知之甚少。除迄今為止還是模糊的漸成圖景和生物場觀念外,生物學家真正掌握的唯一推理方式是線性的和單維的。雅各布說,分子生物學之所以能飛速地發展,主要是因為微生物學中的信息碰巧是由組建單元的線性序列所決定的,所以遺傳信息、各種基本結構之間的關係以及遺傳邏輯等等都是單維線性的。但從胚胎的發育看,世界不再是線性的,基因中的單維堿基序列在某種程度上決定著二維細胞層的產生,而這些二維細胞層又以精確的方式參與決定有機體形狀和特性的三維組織和器官的產生。按照雅各布的觀點,這是怎樣發生的仍是一個十足的謎。涉及胚胎發育的調節通道的原理還不清楚,而且盡管人們已經頗為具體地知道人手的分子解剖結構,但有機體如何指令自身創造這種手的,人們幾乎一無所知。
在受到損傷的有機體結構的再生方麵,也產生了類似的問題。很明顯,有機體的自我修複具有生存價值,因而我們可以假設,自然選擇有助於擴大有機體修複程序能力的突變。令人費解的是,有機體竟具有不是自然選擇的修複程序:在物種的曆史上,它們所修複的那些損傷不可能降臨到其祖先身上。科學家們不得不在實驗室中摘除有機體的全部器官和肢體,把整個有機體分解成它們的組成細胞,但是有些有機體仍然能夠修複這些故意造成的損傷。在這種自我修複的有機體中,最值得注意的是普通海綿。海綿是一種名副其實的多細胞有機體,它由若幹不同類型的,在特定功能方麵緊密協調的細胞組成。當海綿被切碎,各部分通過足夠細的篩眼被擠壓而使細胞間的所有聯結都斷裂時,這些分離的細胞仍能重新把它們集合成完整的有機體。海綿的細胞似乎受某種定位係統的引導,而這種定位係統即使在細胞彼此分離後仍能起作用。
海膽也具有類似的本領。它們是更為複雜的有機體,有消化道、脈管係統、用來移動的管狀足和圍繞機體構架的盤狀環。當這種有機體失去骨骼所需的鈣時,它的組成部分就會分解成為一大堆孤立的細胞。但是,當鈣質重新達到所需的水平時,細胞就能重新組織它們自身並重新構成完整的海膽。
比較複雜的物種不可能有完全再生的本領,但是有些再生能力同樣值得注意。科學家可以把蜻蜓的卵一分為二,並把其中的半個毀掉,而另一半仍能發育成一隻完整的蜻蜓。有一種扁蟲可以切成幾段,每一段都能長成一條完整的扁蟲。你可以把蠑螈的一條腿割下,這隻蠑螈(和其他方麵與之類似的青蛙不同)會長出一條新腿。它甚至還能重新長出眼睛的晶狀體:當它被手術摘除時,虹膜邊緣的組織就會重新聚集成一個新的晶狀體。
盡管最近幾年來遺傳學有過某些重大突破,而且將來可能會出現更多的突破,但它不大可能對活的有機體形態的產生和再生這個謎作出圓滿的解答。許多研究人員已經得出結論說,形態組織必定也取決於非遺傳因素。例如,G·R·泰勒(GordonRattrayTaylor)指出,在生物圈內的最基本層次上已經具有一種固有的自我集合傾向。A·哈迪(AlistairHardy)爵士推測,一個物種的所有成員都有一幅共同的“心理藍圖”。但是沒有人清楚地知道,在形態發生過程中的非遺傳因素究竟是什麼,這些因素與遺傳程序如何進行相互作用。耶魯大學的生物學家E·辛諾特(EdmundSinnott)歸納了這種情況。他指出,關於生物學中形態產生過程的某些基本的東西仍有待於發現,單靠遺傳模式過於簡單,不能說明事實。