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四、把石头复原成动物的人——居维叶
居维叶(Baron Georges Cuvier,1769~1832)出生于法国南部的蒙彼利埃,19岁毕业于德国斯图加特市的加罗林大学生物系,回国后在诺曼底的一个贵族家庭当了六年家庭教师。在此期间,他利用诺曼底的近海条件,精心观察并解剖了大量海洋生物,制作了许多软体动物和鱼类的标本,为他日后进入比较解剖学和古生物学领域打下了坚实的基础。
1795年,当拉马克正在巴黎国家自然博物馆开讲无脊椎动物的课程时,另一位名叫圣伊莱尔(tienne Geoffroy St.Hilaire,1772~1844)的年轻教师在开设有关古代生物的讲座,因他十分了解居维叶在生物学方面的研究特长,便推荐他来国家自然博物馆讲授比较解剖学。
前面已经提及,林奈把动物界分成了林奈六纲,拉马克把动物界分成了脊椎和无脊椎两个亚界,无脊椎动物界下又另外设了十纲。居维叶不同意以上两种分类法,他从比较解剖学的角度出发,把动物界重新分为四门,即脊椎动物门、软体动物门、节肢动物门和辐射动物门。很显然,拉马克的无脊椎动物十纲被划到了居维叶后面的三门之中。对此,拉马克曾留下了一句话表态:“在很大程度上,我同意极有才华的博物学家居维叶提出的分类方案。”
1798年,居维叶的《动物自然史概论》出版,两年后,《比较解剖学教程》出版。1812年,居维叶最重要的代表作《四足动物骸骨化石的研究》一书面世,三年后,《根据器官构造对动物界的分类》一书出版,该书在欧美的影响颇大。
居维叶的最大学术贡献是提出了一个生物学定律,即器官关联定律。其实,古希腊的亚里士多德就在《动物学》里提到过一种现象,即动物不可能同时长出长牙和长角,反刍动物(如牛)有多重胃,其牙齿必然不如食肉动物尖利。也就是说,动物的各种器官是相互关联的,每种器官的存在与它们的生存环境和生活习性相关联,并存在着某种主次从属的规律。
居维叶在《四足动物骸骨化石的研究》一书的《关于鉴别四足动物骨化石的困难》一节中写道:“我们可以细心地用比较解剖学的原理研究各种生物的形态,考察其一致性和差异性,根据生物体的不同部分和器官的任何一个碎片,就能准确地鉴定每一种生物,因为每一个生物个体,都构成一个它自己特有的完整系统。系统的所有部分是相互关联的,通过相互作用,或者对同一任务的合作、协调而产生某种确定的能力。所以,同一动物身上的某一部分不发生变化,则其他部分也不会有相应的变化,因而只要单独取这些部分中的任何一部分,就可表示它所从属的所有其他部分……如果一种动物内脏的组织结构只适于消化新鲜的肉,那么,必不可少的是:嘴的构造应当与之相适应,适于吞食捕获物;爪的结构必须适于抓住捕获物并将其撕碎;牙齿要适于撕咬捕获物的肉;整个肢体系统或者运动器官要适于追捕和赶上猎物;感觉器官则要适于发现远处的猎物;自然界赋予这种动物的脑壳,也必定具有足以隐藏自己和策划捕捉所需要的智能……因而,通过仔细观察任意一块骨头本身来开始我们的研究,一个充分掌握器官结构规律的人,实际上可以重建骨骼所属动物的全身。”
与其说研究古代生物的学者是古生物学家,还不如说他们是古骨头或古石头学家,因为他们无法看到有血有肉的古代生物,一切有关古代生物的资料都隐藏在骸骨化石里头。由于地层中挖掘出来的化石往往是一些破碎的残片,如一颗牙齿或一节椎骨之类,如果没有比较解剖学知识,就无法判别它是一种什么古代动物的骸骨。而有了居维叶的器官关联定律之后,古生物学家们就可以根据某一块化石残片来复原这一古代生物的原形,并找到它在生物界的分类位置。
1796年,居维叶获得了一块古象的骸骨化石,他根据这块化石复制出了这头大象的完整骨骼,并指出它是介于印度象与非洲象之间的一个已经灭绝了的象种。有时别人会拿一块化石找居维叶辨认,经他认定的哺乳动物化石就多达150多种。
1804年,居维叶有了进一步的想法,他要由肌肉在骨头化石上留下的痕迹来恢复已灭绝动物的肌肉系统,然后再推测出一定厚度的皮肤组织。如果绝灭动物有完整的化石骨架,在骨头上恢复出肌肉、皮肤这些软组织,那么整个动物就被复原成生活时的状态,显得栩栩如生,来巴黎自然博物馆参观的人,就有了回到远古年代的感觉。居维叶的想法不久就由他的追随者们变成了现实,世界各地的自然博物馆也纷纷仿效,一个丢失了几千万年的古生物世界从此浮现了出来,其影响一直延续到了现在,并已经向现代影视领域里渗透。
居维叶是拉马克的同事,但他一直反对生物进化的学说。尽管他从古生物化石中看到了更多物种之间的过渡形态,也看到地层年代与古生物解剖复杂程度的正比关系,但他仍然没能找到不同生物种群之间的过渡形态,看不出整个生物界的线性演进关系。在居维叶的观念中,一个生物种群灭绝了,另一个生物种群又突然出现在地球上,他把这种突变归因为地质上的多次灾变。
在《四足动物骸骨化石的研究》一书的绪论中,居维叶系统地阐述了他的灾变论。居维叶指出,干燥陆地的出现并不是由于海面的下降,而是由于多次的地面突然上升或多次洪水的退却,洪水的反复进退不是缓慢与渐进的,恰恰相反,大多数是突然激变,先是淹没,然后退却,最后才造就了今日大陆的基本轮廓。居维叶举例说,在辨别化石的过程中所发现的新种属,和现有种属之间存在着重大差异,这是灾变的结果。在最近的一次灾变中,海水曾淹没了现在的各大洲,后来又退去了,在北方各国留下了大型四足动物的尸体(如冻土中的猛犸象等)。这些动物连毛、皮、肉都保留到现在,首先说明当时的气候状态不是常年冰冻的,因为它们不可能在如此低温下生存。其次,这些动物的死亡是由于当地气候瞬间发生了翻天覆地的变化。当那可怕的洪水席卷地球时,那些习惯于干燥陆地生活的生物被大洪水卷走;而当海水退走、海底突变为干燥陆地时,另外一些水生生物也被干死,于是那些物种就灭绝了。1825年,居维叶发表《地球表面的革命》,把这种灾变归因为地质史上的四次大洪水,《圣经》中关于挪亚方舟的叙述(见彩色插图四十八)正是最晚一次大洪水发生时的故事。
与拉马克的人生境遇相比,居维叶则可用飞黄腾达来形容。自26岁进巴黎国家自然博物馆之后,就一直活跃在科学与政治两个舞台的中心,他38岁当选英国皇家学会会员,49岁被选为法兰西科学院院士,随后担任帝国大学的校长,出任拿破仑的教育部长,波旁王朝复辟后,这位不倒翁仍然被任命为内务部长。62岁时,被法国皇帝路易•菲利普授予男爵爵位,但第二年便因病去世,只活了63岁。因居维叶在世时手中有权,在学术界说话便有居高声自远的效应,人们私下给他取了个诨号——生物学独裁者。
1795年,当拉马克正在巴黎国家自然博物馆开讲无脊椎动物的课程时,另一位名叫圣伊莱尔(tienne Geoffroy St.Hilaire,1772~1844)的年轻教师在开设有关古代生物的讲座,因他十分了解居维叶在生物学方面的研究特长,便推荐他来国家自然博物馆讲授比较解剖学。
前面已经提及,林奈把动物界分成了林奈六纲,拉马克把动物界分成了脊椎和无脊椎两个亚界,无脊椎动物界下又另外设了十纲。居维叶不同意以上两种分类法,他从比较解剖学的角度出发,把动物界重新分为四门,即脊椎动物门、软体动物门、节肢动物门和辐射动物门。很显然,拉马克的无脊椎动物十纲被划到了居维叶后面的三门之中。对此,拉马克曾留下了一句话表态:“在很大程度上,我同意极有才华的博物学家居维叶提出的分类方案。”
1798年,居维叶的《动物自然史概论》出版,两年后,《比较解剖学教程》出版。1812年,居维叶最重要的代表作《四足动物骸骨化石的研究》一书面世,三年后,《根据器官构造对动物界的分类》一书出版,该书在欧美的影响颇大。
居维叶的最大学术贡献是提出了一个生物学定律,即器官关联定律。其实,古希腊的亚里士多德就在《动物学》里提到过一种现象,即动物不可能同时长出长牙和长角,反刍动物(如牛)有多重胃,其牙齿必然不如食肉动物尖利。也就是说,动物的各种器官是相互关联的,每种器官的存在与它们的生存环境和生活习性相关联,并存在着某种主次从属的规律。
居维叶在《四足动物骸骨化石的研究》一书的《关于鉴别四足动物骨化石的困难》一节中写道:“我们可以细心地用比较解剖学的原理研究各种生物的形态,考察其一致性和差异性,根据生物体的不同部分和器官的任何一个碎片,就能准确地鉴定每一种生物,因为每一个生物个体,都构成一个它自己特有的完整系统。系统的所有部分是相互关联的,通过相互作用,或者对同一任务的合作、协调而产生某种确定的能力。所以,同一动物身上的某一部分不发生变化,则其他部分也不会有相应的变化,因而只要单独取这些部分中的任何一部分,就可表示它所从属的所有其他部分……如果一种动物内脏的组织结构只适于消化新鲜的肉,那么,必不可少的是:嘴的构造应当与之相适应,适于吞食捕获物;爪的结构必须适于抓住捕获物并将其撕碎;牙齿要适于撕咬捕获物的肉;整个肢体系统或者运动器官要适于追捕和赶上猎物;感觉器官则要适于发现远处的猎物;自然界赋予这种动物的脑壳,也必定具有足以隐藏自己和策划捕捉所需要的智能……因而,通过仔细观察任意一块骨头本身来开始我们的研究,一个充分掌握器官结构规律的人,实际上可以重建骨骼所属动物的全身。”
与其说研究古代生物的学者是古生物学家,还不如说他们是古骨头或古石头学家,因为他们无法看到有血有肉的古代生物,一切有关古代生物的资料都隐藏在骸骨化石里头。由于地层中挖掘出来的化石往往是一些破碎的残片,如一颗牙齿或一节椎骨之类,如果没有比较解剖学知识,就无法判别它是一种什么古代动物的骸骨。而有了居维叶的器官关联定律之后,古生物学家们就可以根据某一块化石残片来复原这一古代生物的原形,并找到它在生物界的分类位置。
1796年,居维叶获得了一块古象的骸骨化石,他根据这块化石复制出了这头大象的完整骨骼,并指出它是介于印度象与非洲象之间的一个已经灭绝了的象种。有时别人会拿一块化石找居维叶辨认,经他认定的哺乳动物化石就多达150多种。
1804年,居维叶有了进一步的想法,他要由肌肉在骨头化石上留下的痕迹来恢复已灭绝动物的肌肉系统,然后再推测出一定厚度的皮肤组织。如果绝灭动物有完整的化石骨架,在骨头上恢复出肌肉、皮肤这些软组织,那么整个动物就被复原成生活时的状态,显得栩栩如生,来巴黎自然博物馆参观的人,就有了回到远古年代的感觉。居维叶的想法不久就由他的追随者们变成了现实,世界各地的自然博物馆也纷纷仿效,一个丢失了几千万年的古生物世界从此浮现了出来,其影响一直延续到了现在,并已经向现代影视领域里渗透。
居维叶是拉马克的同事,但他一直反对生物进化的学说。尽管他从古生物化石中看到了更多物种之间的过渡形态,也看到地层年代与古生物解剖复杂程度的正比关系,但他仍然没能找到不同生物种群之间的过渡形态,看不出整个生物界的线性演进关系。在居维叶的观念中,一个生物种群灭绝了,另一个生物种群又突然出现在地球上,他把这种突变归因为地质上的多次灾变。
在《四足动物骸骨化石的研究》一书的绪论中,居维叶系统地阐述了他的灾变论。居维叶指出,干燥陆地的出现并不是由于海面的下降,而是由于多次的地面突然上升或多次洪水的退却,洪水的反复进退不是缓慢与渐进的,恰恰相反,大多数是突然激变,先是淹没,然后退却,最后才造就了今日大陆的基本轮廓。居维叶举例说,在辨别化石的过程中所发现的新种属,和现有种属之间存在着重大差异,这是灾变的结果。在最近的一次灾变中,海水曾淹没了现在的各大洲,后来又退去了,在北方各国留下了大型四足动物的尸体(如冻土中的猛犸象等)。这些动物连毛、皮、肉都保留到现在,首先说明当时的气候状态不是常年冰冻的,因为它们不可能在如此低温下生存。其次,这些动物的死亡是由于当地气候瞬间发生了翻天覆地的变化。当那可怕的洪水席卷地球时,那些习惯于干燥陆地生活的生物被大洪水卷走;而当海水退走、海底突变为干燥陆地时,另外一些水生生物也被干死,于是那些物种就灭绝了。1825年,居维叶发表《地球表面的革命》,把这种灾变归因为地质史上的四次大洪水,《圣经》中关于挪亚方舟的叙述(见彩色插图四十八)正是最晚一次大洪水发生时的故事。
与拉马克的人生境遇相比,居维叶则可用飞黄腾达来形容。自26岁进巴黎国家自然博物馆之后,就一直活跃在科学与政治两个舞台的中心,他38岁当选英国皇家学会会员,49岁被选为法兰西科学院院士,随后担任帝国大学的校长,出任拿破仑的教育部长,波旁王朝复辟后,这位不倒翁仍然被任命为内务部长。62岁时,被法国皇帝路易•菲利普授予男爵爵位,但第二年便因病去世,只活了63岁。因居维叶在世时手中有权,在学术界说话便有居高声自远的效应,人们私下给他取了个诨号——生物学独裁者。