安东尼·凡·列文虎克(1632-1723)1677年一个秋日的夜晚,列文虎克和妻子正在做爱。他“高潮射精后不足几秒便立刻”跳起身来,带着精液样本直奔自己的显微镜。在显微镜下列文虎克看到“数以千计沙粒般大小的活体微型动物正在游动”。他并没有告知英国皇家学会他的妻子对这项惊人发现做何感想。
这次发现最终会成为科学史上的里程碑。一向高调发布研究成果的列文虎克,这次却选择低调行事。他提醒皇家学会这是他们的授意,而非他自己的本意。他还很反常地专门指出,这次实验样本是通过“正常夫妻性交”而非“不道德的自慰”获得的。他甚至不嫌麻烦地设法将信件翻译成拉丁文,或许是为了回避敏感的读者。除了这些预防措施,列文虎克在信中写道,他承认自己的观察可能会让人感到“恶心或伤风败俗”。他让皇家学会全权决定是公布还是销毁这次研究结果。
多年前的那个夜晚,列文虎克跳下床后的发现并没有错误。显微镜下,那些微小的生物“长着比自己身体长五六倍的细尾巴”。它们蜿蜒前行,“靠尾巴的摆动来推进,就像是蛇或鳝鱼在水中游”,仿佛在向某个重要的目的地冲刺。
列文虎克观察到的景象的确无误,但是他误解了观察结果。历史学家称列文虎克是观察到精细胞的第一人,事实上这并不完全正确。列文虎克确实看到精液中有微小的“鳝鱼”游动,但他并没有意识到这与人类的繁衍有何关系。相反,他以为自己发现了碰巧生活在精液中的微型动物。毕竟,成群结队的微观生物似乎无处不在,水滴、树的汁液、牙齿、趾间都有。精液中为什么不能有?六年间,列文虎克一直坚持这个观点。正如哥伦布“发现”新大陆时坚称自己找到的是印度,列文虎克也深深地误解了自己的发现。同样,正如哥伦布用“印第安人”的称谓错误地命名了新大陆,列文虎克也将精细胞错称为“小动物”。
当时,大多数科学家赞同他的观点。更奇怪的是,在列文虎克本人都改变想法之后的很长时间,这些科学家还坚持认为精细胞是一些与性或生殖毫无关系的微型动物。在列文虎克第一次观察到精细胞150 年后的19 世纪,动物论依旧是普遍观点。生物学刊物中的插图会精心绘制精细胞,并熟练地为其标注嘴、膀胱和其他器官,或者像对比不同的微型动物一般将精细胞和绦虫并列排放。
1830 年,权威医学期刊《柳叶刀》(Lancet )将精虫归类为肠道蠕虫。“精液中常能发现微型生物,显然,这里是它们天然的寄居地,”《柳叶刀》解释道,“它们对人体无害,毫无疑问起到了某种未知的重要作用。”甚至“精虫”一词都反映出这种存在已久的错误。该词于1827 年由一位科学家创造出来,他认为精细胞是尾蚴属的虫形生物。“精虫”(spermatozoa)意为“精液中的动物”。
一些科学家对列文虎克的发现持另一种误解。他们认为精细胞不是小动物,而是搅拌棒!这种观点同样延续到了19 世纪。在他们看来,精液很重要,精细胞则不然,后者只是为了防止精液凝固。在生物学家眼中,与持续流动的血液相比,精液只是待在那儿,坐等派上用场的一天。他们将二者之间的差别视作奔腾的河流与凝滞的池塘。所以列文虎克发现的那些扭来扭去、游动不停的微型动物不过是些会动的“搅拌棒”,这不是显而易见的吗?
这些都是巨大的失误。科学家本已掌握了解开婴儿之谜的重要线索,却白白浪费了它。好比侦探捡起一把冒烟的枪,不仅没能辨认出是什么,甚至还望着枪口冒出的烟喃喃自语:“好奇怪的一只茶壶!”然后把枪放到一边。
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为什么所有人都错得如此离谱?部分原因是列文虎克和同时代的人还没有找到与这个发现相对应的术语。如今,我们认为细胞是生命的基础。细胞之于生物就如原子之于化学,每本生物书的第一页都指出所有生命有机体由细胞构成。我们谈论精细胞和卵细胞,就像谈论生活中常见的绿树和小鸟一样自然。但是细胞理论在19 世纪早期才形成,比列文虎克要晚一个世纪。(我有时会在行文中提到“精细胞”,这个术语几乎不可避免,但这实际上是不合时宜的。)
17 和18 世纪,每当科学家发现任何小型的、活动的东西,他们都会想当然地认为是某种小虫或蠕虫。所以当列文虎克通过显微镜观察精液,看到这些“微型动物”既不像随水流漂走的树枝,也不像飘摇浮动的海草,而是按照一定方向游动时,他便立即将其归为动物。不然还能是什么呢?(如果先发现的是卵子,可能不会导致这样的方向性错误。在早期科学家的印象中,卵子就是不会移动的、平静的、休眠的。精细胞带着长长的尾巴,数量庞大,让人联想起骚动、混乱、活跃,简而言之,联想到生命体。)
即使如此,将睾丸类比作池塘、将精虫类比作蝌蚪是有问题的。最大的谜题说来简单:如果它们是动物,那么它们从何而来?它们来到了一个最不适合生存的地方安家落户(“位置偏僻、潮湿阴冷、视野狭窄”),而且它们不可能是随风飘来或搭着食物的顺风车抵达这里的。这些闯入者究竟是谁?最终,这将成为至关重要的问题。然而此时,它被搁置一边,另有亟待解决的工作,例如弄明白是否所有雄性动物身上及其在生命各个阶段都存在这种“微型动物”。
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列文虎克坚信自己在精液中发现了比微小的、游动的生物更重要的东西。尽管这一观察实际上完全被误解了,但使他对生殖的奥秘充满了“好奇”,而他观察到那些“微型动物”才是真正划时代的突破,虽然他当时并没有产生这样的想法。列文虎克报告说,在精液中,而非在游动的微型动物体内,他看到了“各种各样大大小小的血管”。他在1677 年11 月告诉皇家学会:“毫无疑问,它们是神经、动脉和静脉。”
列文虎克确信自己有了一个巨大的发现,几个月后,他在给英国皇家学会的另一封信中又回到了同一个主题。他提出,他所看到的“神经”和“血管”以某种方式造就了发育胚胎之中的所有部分。“形成胎儿的只有男性精液,而女性的一切贡献不过是接受精液并供养它。”
这是匪夷所思的,原因如下:一方面,列文虎克原本已经有了一项重大发现,他却未予理会;另一方面,激发他求知欲的“血管”实际上并不存在,没人知道这位杰出的观察者到底看到了什么。最后,列文虎克凭空断言,精液对受孕至关重要,而卵子则毫无作用。他轻蔑地否定了卵子的作用,但是没有提供任何论据来支持自己的说法。
皇家学会秘书、医生兼植物学家尼希米·格鲁(Nehemiah Grew)并不买账。他向列文虎克发去一封挑战信:“我们的哈维和你们的德·格拉夫”——著名的英国人和成功的荷兰人——描述的是截然不同的受孕情景。格鲁提醒列文虎克,那些知名科学家几乎完全专注于研究卵子的作用。在他们看来,精液明显扮演了次要角色,它仅仅开启了卵子的发育进程,且唤醒卵子的方式极为轻快、空灵。精液并没有实际接触到卵子,格鲁写道,只是在一定的距离内用“特定的气息”将其唤醒。这种温柔的空气之吻的画面,怎么可能契合列文虎克描述的神经和动脉缠结、游动的鳗鱼互相赛跑的混乱场景?
每当受到挑战,列文虎克就会暴跳如雷,这次他同样发出了猛烈的抨击。他告诉皇家学会,听说有位作者引用了70 位科学家的话,这些人都与哈维及德·格拉夫观点一致。那又如何?即便“有70×70 个人”众口一词,他仍然“坚持认为他们每个人都错了”。
但列文虎克不是只会表现得气急败坏。在格鲁的刺激下,他仔细研究了德·格拉夫和哈维关于怀孕的描述。通过这种迂回的方式,他终于认识到七年前在自己精液中游泳的“小动物”的重要性。列文虎克在1684 年12 月31 日做了一个重要的实验。当天早上8 点和下午2 点,他观察了一条公狗与一条发情的母狗交配。然后,他杀死了这条母狗(用锥子刺入脊柱),并将其解剖。他用肉眼看不到任何精液的痕迹。到目前为止,情况与哈维和德·格拉夫说的并无出入。(从我们的角度来看,找不到精液是有道理的。精液几乎不可能被看到,因为它会分散在刚剖开的湿漉漉的动物身体中。)现在列文虎克要用显微镜观察。哈维和德·格拉夫都没有做过这样的事。他得意扬扬地写道:“我非常满意地发现了大量活的微型动物,也就是公狗的精液。”小动物的数量如此之多,“据我估计,数以亿计都不在话下”。
列文虎克早先就曾宣布他设想的真实怀孕过程。当时他还没有证据。现在他觉得已经非常清楚地证明了自己的观点,只有“顽固不化的人”才会否认这一点。重点不是他剖开了那条狗,狗只是一个路标,向人们展示通向真理的道路。“人不是源自卵,而是源自男性精液中的微型动物。”
一开始,列文虎克就坚信精液扮演的角色最重要,且从未动摇。新的情况是,列文虎克转移了焦点。现在他不再提及神秘的“血管”和“神经”,他曾认为这些才是解开生育之谜的关键所在。相反,他开始把注意力集中在精液中数以亿计的微小的、游动的“小动物”上。你看到了吗?看那儿!生命的秘密就隐藏在那些用显微镜才能看到的、蠕动的身体里。
鉴于“微型动物”现在成了主角,列文虎克便让剧中的其他角色退场了。不管哈维和德·格拉夫如何坚持,卵子在受孕的故事中仍然没有位置。在列文虎克的描述中,男性把这些微型动物交给女性,它们会钻入子宫,并在其中得到滋养。
列文虎克的观点很大程度上是基于男性精液和树的种子之间的古老类比。他解释说,就像苹果的种子能够长成苹果树,这些微型动物将长成动物。这个类比源自很深的误解。植物的种子是胚胎,已完成受精的过程,而不是雄性的性细胞。但直到大约1700 年,科学家才开始梳理复杂的“植物的性”。(人人都知道植物是从种子中生长出来的,但没有人知道这些种子是从哪里来的。)列文虎克还匆匆略过了其他疑难点。他草率地宣称是微型动物形成了胚胎,却没有解释这种情况是如何发生的。他也没有解释为什么男人在一个精子就足够的情况下,却要产生数百万个精细胞。
相反,他把精力用在抨击对手上。他们声称卵子是从卵巢进入子宫的。列文虎克要求知道这是如何发生的。难道要我们相信,“卵是从卵巢里”被松软的输卵管“吸出”,就像水手被某种长触手的海怪从奥德修斯之船的甲板上掳走一样?更滑稽的是, 德· 格拉夫假定卵子很大( 正如我们所知,德·格拉夫混淆了卵泡和其中小得多的卵子),而它们据说要通过的输卵管却很细。那是怎么实现的?如果卵子在怀孕这件事上起着关键作用,那为什么列文虎克用显微镜观察母狗时没有看到它们?毕竟,他发现了小得多的精细胞。1684 年12 月和来年1 月,列文虎克观察了刚刚交配过的母狗的输卵管。除了一些肯定不是卵子的“球状物”,他什么也没看到。“但凡有一个不及沙粒百分之一大的颗粒,虽然我估计不可能,但即使有,我也应该已经找到了。”
他为什么没有找到,这真是个谜。列文虎克的诚实是毋庸置疑的。不管是侥幸还是不幸,他本可能看到的卵子不知怎么就逃过了他的眼睛。也许他在观察过程中无意识地将其忽略了。列文虎克向来不善于发表得体的言论,他谴责卵子理论为“胡乱拼凑”“异想天开”和“完全错误”。他研究过“所谓的卵巢”,他可以宣布,本应包含其中的“所谓的卵”是不存在的。列文虎克就这样下了定论,并用尽余生为之辩护。
不仅如此,他还在1685 年告诉英国皇家学会,他可能看到了某种东西,可以揭开怀孕的神秘面纱。“我有时会想象,观察雄性种子中的微型动物时,也许我可以指出,它的头在那儿,肩膀在那儿,臀部在那儿。”列文虎克努力在人类感知的极限下找出微小的细节,他是真诚的,却判断错了。
他随即补充道,他还不确定自己是否真的看到了这奇异的景象。“完全无法对此做出确切的判断,因此,我不会肯定地说这就是事实,但我希望在某个时候,我们能有幸遇到一种雄性‘种子’很大的动物,大到我们能从中辨认出它所属的生物的形象。”
他继续寻找。15 年后,在1700 年的圣诞节,他写信给英国皇家学会,描述了他在公羊精液中看到的微型生物。他承认,“这种微型动物的内部形态并不像一只羊羔,然而,它们在子宫里获取营养之后,就能在短时间由内部形成羊羔的形状”。
列文虎克进一步强调,可以肯定动物的雏形一定隐藏在精细胞内。这是一个逻辑问题。如果一棵树的枝条本身不存在于种子中,它怎么可能抽枝发芽呢?事物不可能无中生有。
他发誓要更努力地去观察。
摘选自《生命之种》第十一章《“精液中的动物”》作者: [美] 爱德华·多尼克  出版社: 纸间悦动|上海教育出版社 出品方: 纸间悦动 副标题: 从亚里士多德到达·芬奇,从鲨鱼牙齿到青蛙短裤,宝宝到底从哪里来? 原作名: The Seeds of Life: From Aristotle to da Vinci, from Sharks' Teeth to Frogs' Pants, the Long and Strange Quest to Discover Where Babies Come From 译者: 王雪怡 / 李小龙  出版年: 2019-11