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推荐一篇生物学方向的重量级演讲【二】

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allenzhang2008 发表于 2009-3-8 11:26:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
三.种内适应性比较研究的起源


种内适应性比较研究新生物学方向是怎样从现代综合论的框架中具体脱离出来的?

首先,要指出的是,生物学方向主要是从几个生态学的边缘地带中不约而同地悄然萌发,而不是主要从生理学或分子生物学的边缘地带产生出来,是有其特殊原因的。因为,这一研究方向的性质是在达尔文的理论范式与微观生物学的结合基础上而形成的,它需要一块适合于这两方面理论与知识相互融合的自由空间。而生态学独具特殊作用和位置,一方面它与微观生物学拥有深厚的知识交融关系;另一方面,它又与进化论拥有天然的理论纽带。因此,生态学是一片肥沃而特殊的土壤。而生活史进化生态学,行为对策生态学,抗逆性生理生态学,表型可塑性生理生态学都主要是在这片土壤中萌发和生长出来的边缘学科。而进化病理生理学虽然发端于生理学,但它在与进化生物学的交汇中不自觉地走向了认识疾病的生理生态关系的新角度。

在这其中,生态对策的研究当属其中的影响最早的分支。它的产生历史是典型的与现代综合论的分离史。生态对策思想的产生,并不是从一开始就有意识从种内比较原则出发而推动起来的。最初它的缘源可以追溯到关于“群体选择”与“个体选择”的一次重要争论。在这场争论中,美国进化生物学学者威廉斯(G.C.Williams)的立场表明了自然选择只能在生物个体的层次上起作用,60年代早期他发表《适应与自然选择》一书。此书是为反驳群体选择学说而著。他的主要观点是,一个可能长期来说对群体或物种有益,但对个体无益甚至有害的性状,是不可能有优势的。这场争论产生的影响很大,一般生态学的学者都会注意到这种与“群体选择”相对立的“个体选择”理论,是现代“自私的基因”理论的基础。从这一点看,威廉斯的研究似乎有利于繁殖选择决定论的观点,是维护现代综合论立场

但是,人们不常注意到的是,威廉斯实际上对于表型生理问题也很重视,做为一名海洋生态学学者,1957年他最早提出关于衰老的适应与进化学说。之后,威廉斯进一步深化了他对于个体适应问题的思考。他注意到:现有的生物进化论,其关于适应的定义存着混乱性,他认为,对于适应概念更为严格的专业论述和理解是重要的。当代的进化适应图景,仅仅是一种简单和幼稚的图景,它的不完美需要更严格的理论来修正,关于进化的研究更需要一个有关适应的理论。他强调:需要发展对于适应现象的定量研究,而不是传统分类学中的表面生态型适应的研究;而是关于生命过程中的所使用的一般策略的分布和系统发育变化的研究。其中特别提到生活史中系统发育的变异现象,例如幼体生殖、孤雌生殖、无融合生殖、世代交替、变态动物等等。威廉斯可能是对适应生理的新理论问题产生敏感性最早的人之一。

无独有偶,群体与个体选择理论的争论又引起另一位学者梅纳德·史密斯(J.M.Smith)的注意,这位善长数学计算的学者,为“个体选择”理论建立了一种数学模型,他是首先引进博弈论数学工具来研究进化论问题的第一人,他定量计算的最初目的是为了解释为什么本质上自私的个体却能够和平共处甚至相互合作。他的计算结论是否正确仍有争议性;但这一计算却打开了另一扇大门,把对策概念与比较研究结合在一起了。但史密斯当时没有意识到他的这一理论方法的历史性意义。之后的结果是,生态对策的比较研究反而在威廉斯所提倡的表型适应和生命过程变化这方面的选择问题上迅速发展起来了。这肯定出乎梅纳德·史密斯的意料之外。但他的贡献却是历史性的。这正是科学史上常有的事情。

生态对策的研究形成之后,最初是以种间或近缘种之间的比较研究为主的。种间适应性比较本是传统的进化生物学研究的常范。特别地,它又是从关于“群体选择”与“个体选择”的问题上产生出来的。因此,生态对策的研究最初被做为是对现代综合论的补充或其组成部分来看待的。这方面曾经发表过许多研究和计算结果。也提出过一些重要的理论思想。例如,R-K对策理论。但是,这种研究很快就被自然而然地引入到了种内的比较系统上了。原因是,这种理论范式很适合和很方便地能够用以解释威廉斯所关心的生活史中系统发育的变异现象,例如幼体生殖、孤雌生殖、无融合生殖、世代交替、变态动物等的适应意义等。换言之,威廉斯所期待的关于个体表型生理的适应理论研究方法,在这里竟然被找到了。

于是,以生态对策的观察方法来进行种内的适应性比较研究就这样不知觉地悄然建立和发展起来了,先是被成功地引入到生活史的种内比较研究,后进一步延伸到动物行为的各种种内的变化的适应意义上,行为生态学的研究中的大量行为对策的研究内容都属于这一方面的性质。例如,觅食策略、战斗策略、领域行为对策等。

对策研究最大的意义是在于它将达尔文范式引入到了种内表型与生理的适应性问题上。生态对策研究在继承了达尔文范式的方法传统基础上,以生态对策这一新的概念为比较框架,虽然采用的是数学模型的表达方式,但却成功地解决了对种内比较的表达需要。即以小型假说的形式来为某种研究对象来设定一个模型,尽量地通过将研究对象的特征量化来设立一系列的变量参数,计算并做出某种预测,之后再通过对研究对象的实地观察来比较与模型计算的接近程度。“对策”这个词打破了生理与生态的界限,是对“生理-生态”合二为一的表达,它的出现为种内生理系统的适应性的解析找到了合适的概念,即:对策就是生理适应性的基本分析对象。

目前新适应主义方向中的几个主要的分支,由于其各自的学科背景的不同,在概念的使用和理论的分析方法上形成了各自的特色;还没有形成一体化的整体理论框架。但是都不约而同地发展出与生态对策相类似的思维方法,例如逆境与胁迫生物学中的抗逆性概念,进化病理生理学中的代偿性与防御性等。因此可以认为是以广义的“对策”思想与微观生物学的知识相结合,然后从分子、细胞和生物化学的微观水平上来解释和计算同一个生命体内的在不同环境条件下的生理变化的适应意义。这种思维方法扩展的很快,范围也很广。由于“对策”这个思想模式具有很好的理论涵盖能力,因此,虽然种内适应性比较还没有形成统一的理论范式,但各个分支正在向着一个共同的广义的“对策”概念的方向发展,目前这个进程还在进行中。
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