体裁说明:本文是基于双方公开著作、论文与通信立场编写的虚构对话,用于呈现真实存在的思想分歧。文中台词并非史料记录的原话,请勿作为引语引用;双方的实际观点请查阅文末各自的原始文献。
一位是微生物学家,认为生命史上最重大的创新来自共生合并;一位是行为生态学家,认为基因才是持久的复制子,合作必须在复制的账本上说得通。 他们对进化单位的不同理解,反映了生命最深层的张力。
马古利斯:道金斯博士,我读了您 1976 年的《自私的基因》。它很精彩,但我认为您忽略了一个关键事实——生命最重大的进化创新,不是通过竞争一点点磨出来的,而是通过合作、通过合并实现的。
道金斯:马古利斯教授,您指的是什么?
马古利斯:线粒体。您身体里几乎每一个有核细胞都含有线粒体。它们提供细胞呼吸的主要场所。但线粒体曾经是独立的细菌。大约二十亿年前,它们进入一个更大的细胞,没有被消化掉,而成了共生体。1967 年我以林恩·萨根的名字发表《有丝分裂细胞的起源》,十五家期刊拒稿之后,《理论生物学杂志》收下了它。1970 年耶鲁出了《真核细胞的起源》。后来这套图景被称为系列内共生。
道金斯:内共生理论。我知道它。我也公开说过:把它从异端推到正统,是二十世纪进化生物学的重大成就之一。我钦佩您在这件事上的固执。
马古利斯:不仅仅是线粒体。叶绿体——植物细胞中进行光合作用的细胞器——来自蓝细菌。这个想法并不从我开始:十九世纪末辛佩尔已经从叶绿体的分裂方式猜到蓝细菌;梅列日科夫斯基后来写出“共生起源”。我做的是把线粒体、质体放进同一条可检验的系列,并坚持真核细胞本身就是合并的产物。细胞不是一堆基因的临时外壳,它是一部共生史。
道金斯:我承认线粒体和质体的内共生是重要的。但这与基因视角有什么矛盾?共生体的基因组同样是复制子。合并之所以能留下来,是因为双方的基因都因此复制得更好。若一种合并让宿主和共生体的拷贝都增加,它看起来像合作,账本上仍是复制差。我反对的不是合并这个事实,而是把事实写成与选择平级的神秘原理。
马古利斯:矛盾在于您把竞争和“自私”放在核心。系列内共生告诉我们,最深刻的创新来自两个生物变成一个生物。这不是同一物种内部抢资源,这是新的组织层次被造出来。
道金斯:我不否认合作存在。从基因的角度看,共生也是一种策略:双方都获益,相关的等位基因就被留下。“自私”从来不是说细菌有恶意。它是说,能够解释长期存留的,是复制成功,不是世界的善意。
马古利斯:若一切合作都可以改写成“自私基因在追求自身利益”,这个词就空了。您把结果叫作策略,就把创造新层次的事件降成了旧账本上的一笔。
道金斯:我的观点不是说个体或物种有意识地自私。基因作为复制子,其“目标”只是比喻:在世代之间留下更多拷贝。若合作有助于这个目标,合作就会被留下。比喻的主语是复制,不是道德。
马古利斯:框架仍然把合作写成竞争的工具。我想说的是,合作本身是进化的基本力量——它创造新的组织层次。新达尔文主义擅长在已有结构上做微调;它不擅长解释结构从何而来。
道金斯:让我换一种方式。您的内共生例子里,原始细菌和宿主之间的“合作”如何开始?
马古利斯:很可能开始于剥削:入侵者要从宿主那里获取营养,或宿主要把入侵者当食物。时间一长,双方变得互相依赖,寄生变成共生。合并先于和谐。
道金斯:所以最初的动力学仍是复制利益。合作是后来的稳定结果,不是开天的原理。
马古利斯:结果比“最初动机”更重要。没有这次合并,复杂生命的能量经济几乎无法成立。真核细胞不是把旧零件打磨得更光,它是换了一种活法。
道金斯:结果可以是革命性的。理解过程,仍然要问:谁在复制、复制差如何被留下。一次合并若不能在基因账本上结算,就不会成为谱系。
马古利斯:您有没有想过,基因也许不是唯一的进化单位?
道金斯:您指的是多层次选择。
马古利斯:细胞、组织、生态系统——进化可以在多个层次同时发生。线粒体有自己的 DNA,在细胞内相对独立地复制。这不是隐喻,这是细胞学事实。人的线粒体基因组大约还留着三十多个基因,其中十三个编码蛋白质;其余绝大多数已经迁到细胞核。您可以说“核基因赢了”。我也可以说:两个基因组被整合进一个系统。
道金斯:基因迁入细胞核,恰恰说明选择在基因组之间并不温情。疏水的呼吸链蛋白往往仍留在线粒体里,因为翻译和插入必须就地完成;其他基因则被核基因组接管。这是复制子之间的长期谈判,不是一首合作颂。我把持久的复制子叫复制子,把有死期的躯体叫载具。线粒体基因组仍是复制子。它缩小了,并不等于它曾经“无私”。
马古利斯:谈判已经把两个生物变成了一个。您坚持把“一个”拆回“许多自私的片段”,就会看不见新个体是怎样诞生的。系列内共生里,我还提出过真核鞭毛来自螺旋体一类的共生体。这一支至今没有得到分子证据,我认。线粒体和质体那两支,证据已经站在我这边。理论不必整包接受或整包拒绝。2002 年我和多里昂·萨根写《获取基因组》:新的遗传系统常常不是从零突变出来的,而是把已经编好的基因组并进来。这不是实验室配方,这是对化石与细胞学记录的一种读法。
道金斯:这一点我同意。被证实的内共生,是共生;未被证实的,就还是假说。把后者写成生命的普遍语法,我会反对。
道金斯:也许我们在描述同一件事,只用了不同的语言。
马古利斯:语言很重要。若用“自私的基因”覆盖全部进化,您就在传达一种世界观:生命在根子上是竞争性的。教科书会跟着这句比喻走。
道金斯:若用“共生合作”覆盖全部进化,您也在传达另一种世界观。两种都有证据。危险的是把比喻当成道德,或把细胞史当成地球也是一个繁殖个体。
马古利斯:您是在说盖亚。我和洛夫洛克的合作,从来不是主张地球像一只会下崽的动物。地球不吃自己的排泄物——有机体却会。盖亚说的是:生命与地表环境耦合成可调节的系统。您批评它,是因为找不到“地球的复制子”。
道金斯:正是。自然选择需要一群实体,有的复制得多、有的复制得少。一个没有种群的单件,无法按这个逻辑适应。甲烷比例、温度调节,若被说成“为了地球好”,我就问:谁的拷贝因此增加了?没有这一问,适应就成了修辞。
马古利斯:您把复制当成生命的定义。我把新陈代谢、膜、自维持的系统当成生命的定义。细菌在地球上发明了几乎所有主要代谢。动物只是很晚才出现的共生体集合。若进化叙事从果蝇和孔雀开始,微生物的合并就会变成注脚。1970 年代以后,核糖体 RNA 的比较——沃斯那条路——把线粒体和质体的细菌亲属找了出来。证据站在合并这一边。它没有因此把基因频率变成无用的词。它只是说:新东西从哪里来,不能只写点突变。
道金斯:自然选择解释眼睛的精细结构,并不因此自动解释真核细胞的起源。您说得对:内共生是另一种来源。我反对的是下一步——把每一次生态上的互利都写成与选择平级的“基本力量”,却不肯把互利还原到复制差。
马古利斯:选择是筛子。筛子不能制造筛进去的东西。突变、重组、更重要的——基因组的合并与吸收——才把新东西放进筛子。您的理论把筛子写成了唯一的主角。
道金斯:筛子决定什么留下。来源可以有许多种:点突变、基因转移、内共生。我并不需要否认来源的多样性,才坚持选择的逻辑。多样性一旦出现,仍要问:为何是这个共生体,而不是另一个,变成了细胞器。留下的故事和到来的故事,不是同一章。
马古利斯:而一旦它变成了细胞器,您就不能再假装“个体”从未被重新定义。生命比单一原理更复杂。
道金斯:在这一点上,我们终于可以说同一句话。
马古利斯:科学的进步不在于找到最终答案,而在于把问题问得更准:新层次何时出现,旧账本何时仍然够用。
道金斯:合作与竞争的问题,可能不会有最终答案。它取决于你把镜头对准基因、细胞,还是地球。
马古利斯:生命本身就是合作与竞争的交织。线粒体曾经是入侵者,现在是我们呼吸的条件。
道金斯:就像双螺旋的两条链:互补,也互相约束。缺一不可,却不是同一条链。
分析
马古利斯与道金斯的争论,表面是“合作还是竞争”,底层是:进化的单位是什么,创新从哪里来。道金斯的基因视角把持久的复制子当作解释的支点——个体是载具,群体是载具的集合,表观上的利他必须能写成复制利益。《延伸的表型》(1982)把基因的因果触角伸到巢、丘和别的生物身上,但支点仍是复制。马古利斯的系列内共生把真核细胞写成合并事件:线粒体来自好氧细菌(后来的序列证据指向α-变形菌类群),质体来自蓝细菌。1980 年代之后,分子系统发育把这两支从“大胆假说”变成教科书;鞭毛/波动足来自螺旋体的那一支则没有跟上来。把她写成全对或全错,都是懒。后来还有氢假说等竞争图景,争论的是宿主是谁、合并几次、无氧真核生命如何安放——那是内共生内部的下一场仗,不是对“曾经是细菌”的否定。
道金斯并没有否认内共生。他否认的是:一旦承认合并,就可以不再问复制差;以及把地球当成一个适应单位。盖亚在他看来缺少种群、缺少复制子。马古利斯则认为,新达尔文主义过度依赖动物行为与基因频率,低估了微生物、膜和代谢。两边都抓住了对方真正的弱点:基因视角容易把新层次说成旧策略;共生视角容易把成功的合并说成普遍原理。
人体约三十万亿个自身细胞,约三十八万亿个微生物(Sender、Fuchs、Milo,2016)。微生物组的基因总数远超人类基因组那大约两万个基因。这并不能直接给盖亚背书,但它确实迫使“个体”这个词改写:我们从来不是无菌的单一体。马古利斯会把这看作共生范式的当代回声;道金斯会说,微生物的基因同样在结算自己的拷贝,互利仍是策略。两种读法可以并存,只要不互相取消对方已经站住的那部分证据。
核心分歧
分歧不在于“自然界有没有合作”。两人都承认有。分歧在于:合作是创造新层次的原因,还是复制子在特定条件下的表现。道金斯认为,若不把镜头对准复制,合作就会变成无法证伪的颂词。马古利斯认为,若不把镜头对准合并,进化就会只剩下在旧结构上打磨,解释不了真核细胞这种一次性的、改变地球的创新。
合成生物学中的合作与竞争
实验室后来做出了一些“把光合蓝细菌放进酵母里、让双方暂时互相养活”的系统(Cournoyer 等,Nature Communications,2022)。它不是二十亿年前那次事件的重演配方,只是表明:代谢上的互相依赖可以在受控条件下被搭起来,并且维持若干代。马古利斯会说,这证明共生路径走得通;道金斯会说,能够维持下去的组合,仍是基因工程与选择条件筛出来的。延伸表型——基因的效应可以超出皮肤——让“自私”不必停在个体轮廓上。到这一步,两个词更像同一枚硬币的两面,而不是两支军队。
科学遗产
马古利斯于 2011 年去世。线粒体与质体的内共生已经不再需要靠辩论维持;微生物组研究把“谁算一个生物”重新变成经验问题。她对盖亚和螺旋体起源的坚持,则仍是需要分开记账的遗产:勇气不等于每一页都同样得到了序列。
道金斯的基因视角催生了关于文化传递的讨论,也常被误读成道德上的自私颂。他自己反复声明:比喻说的是复制逻辑。对“设计错觉”的批评——复杂适应不必来自设计者——在机器也能搜索结构的时代,仍然有用。
两人在学术上是对手,在迫使公众认真对待进化机制上却是盟友。合作与竞争的辩证法,不只是他们的主题,也是他们彼此关系的形式。
延伸思考
- 若内共生是复杂生命的关键门槛,其他行星上是否也必须发生类似的合并,才谈得上动物式的复杂?
- 延伸表型是否已经把“自私”拉到了足够远,以至于与共生叙事在经验上重叠?
- 盖亚若放弃“地球是一个有机体”的强说法,只保留共调节,基因视角还能否一概拒绝?
- 在微生物组的尺度上,“我”是宿主基因组,还是一份一直在谈判的契约?
延伸阅读:道金斯《自私的基因》《延伸的表型》;马古利斯《共生星球》《细胞进化中的共生》;Nick Lane《生命的跃升》(Life Ascending, 2009);Sagan, L., On the origin of mitosing cells, Journal of Theoretical Biology, 1967