林奈与他之前:历史中的分类学

临近期末,很久没有上知乎,大家好,我又回来了!

本来想按照历史顺序来讲一讲这个小主题,但是这样和大部分的分类学相关的书籍的第一章雷同,读起来也不是那么有趣,很容易就写成了编年史。因此,这一次干脆倒叙一下好了,先说说林奈,再简单说说在他之前的古人和他们的分类方法。

林奈,与他的双名法

任何稍微了解生物学的人对这个名字都不会太陌生,卡尔·冯·林奈(Carl von Linné,1707-1778),双名法的规范及推广者(双名法真正的提出者是Gaspard Bauhin,比林奈早了快200年,但是当时观点没有被推广)。

卡尔·冯·林奈(Carl von Linné,1707-1778)

想想这样一套规则能够被使用200多年甚至更久,也是蛮酷的一件事情。虽然今天的“双名法”的很多规则已经进行了修正,但是大体上还是在沿用林奈的思想:一个物种的学名有两部分构成,属名+种名,要使用拉丁语或者拉丁化的词汇,细节部分这里就不展开了,感兴趣的同学可以参考一下链接:

国际动物学命名规则 :

International Commission on Zoological Nomenclature

国际植物学命名规则(包含植物,蓝藻和真菌)

International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants

国际原生动物系统发育委员会

International Committee on Systematics of Prokaryotes

国际病毒分类委员会

International Committee on Taxonomy of Viruses

在对物种进行命名的同时,林奈改进的分类方法也对整个生物圈进行着划分,今天比较通用的是从高到低“域界门纲目科属种”的8个级别,对应的英文分别是Domain,Kingdom,Phylum,Class,Order,Family,Genus,和Species (翻译真是一件神奇的事情,要是我翻译的话肯定就是动物王国植物王国,这样叫起来多有意思)。

现在比较主流的是三域六界(three domains and six kingdoms)的分类系统,包括古菌域,细菌域和真核域,其中真核域里又可以进一步划分为动物,植物,真菌和原生动物四个界,加起来就是三个域和六个界。当然,存在其他的分类方法,而且对于像病毒,朊病毒这些缺乏细胞结构的生命形式,是否归类到生物当中也是一个研究的方向,在这里就不展开讨论了。另外,一些更加极端的问题比如其他星球上可能存在的生命的分类地位,或者我们制造出的生命,甚至AI能不能算一种生命都是非常有趣的问题,但在这里也不展开了。

三域六界分类系统,简化版,图片来自网络

回到分类系统,以大家比较熟悉的动物来举例,根据林奈提出的分类方法,我们可以非常有效地对生物进行划分,例如现代人(Homo sapiens)就被分在动物界(Animalia)-脊索动物门(Chordata)-哺乳纲(Mammalia)-灵长目(Primates)-人科(Hominidae)-人属(Homo),在不同的时候中间还会加入更多的层级,例如在脊索动物门中划分出脊椎动物亚门(Vertebrata)等等。而且这一套系统还可以运用到已经绝灭的生物上,例如尼安德特人(Homo neanderthalensis),根据之前提到的命名规则,尼人和我们是同一个属的不同物种,而且根据发现的化石和古DNA信息,我们可以重建尼人的基因组,了解在基因和形态上两个物种的区别。

尼安德特人重建

林奈的分类系统中有一些问题,例如他将鲸鱼和鱼分为一类,其他的不恰当的情况还有很多。但是更大的问题在于,林奈所在的时代,系统性的演化思想还没有出现,拉马克的《动物哲学》(《动物哲学:关于动物博物学思考的阐述》Philosophie zoologique ou exposition des considérations relatives à l’histoire naturelle des animaux)出版于1809年,而此时林奈已经去世31年了,达尔文这一年才刚刚出生。因此林奈持有“生物不变”的思想也就不奇怪了。

另外一个分类学中存在很严重的问题就是物种学名的翻译,例如大家熟悉的E. coli 被翻译成(埃希氏)大肠杆菌,T. rex 被翻译成(雷克斯)暴龙等等,但是很多不常见不常用的物种就缺乏公认的翻译,再加上物种命名是会带有命名者的主观性和随意性,对于物种拉丁名的翻译常常是一件吃力不讨好的事情。

林奈之前的分类学

在恩斯特迈尔(Ernst Mayr)的大作《生物学思想发展的历史(the growth of biological thought: diversity, evolution, and inheritance)》中,迈尔提到:

“这里应当提到得失必须注意博物学和物理科学历史发展之间的显著差别。16世纪,17世纪西方世界经历了所谓的科学革命,然而这个革命主要限于物理科学,并在较少的程度上涉及部分的功能生物学。博物学和系统学几乎丝毫没有受到邻近科学这种巨大变化的波及……有人认为博物学,几乎一直到达尔文时代,继续由柏拉图和亚里士多德的形而上学统治着,这种看法不无道理。不过还应当加上博物学还受到亚里士多德的另一个思想支配,博物学家精神,即观察自然的乐趣和对多样性的强烈爱好。”

恩斯特迈尔(Ernst Mayr)

根据迈尔的这段叙述,似乎从亚里士多德到林奈之间的1000多年时间里,人们对于自然界分类和物种的认识没有太大的进步。亚里士多德曾经按照有血和无血的标准来划分动物,有血动物又按照脚的数目分为多足动物,四足动物和无足动物。本质上,亚里士多德的分类思想是二分法(dichotomous division),但是显然“二分法”不是一种完善的分类方式,例如亚里士多德意识到“胎生”(对应“卵生”)就不能构成自然类别。而且鉴定标准的先后顺序也会显著的影响分类结果。亚里士多德已经将有毛的胎生动物(现在的哺乳动物)和冷血卵生动物(两栖和爬行动物)区分开,但是无血动物(无脊椎动物)中亲缘关系很远的藤壶,海胆,蜗牛依然统统属于他所谓的甲壳软体动物。

亚里士多德

据信,亚里士多德也有过关于植物分类的著作,但是今天已经遗失。他的学生Theophrastus所著的《植物调查》被认为是植物学的开始。书中的很多分类都来自于民间习俗,很难说有坚实的科学依据。事实上,到今天也一样,全中国从北到南叫“白菜”的东西可能有不下十种,“地瓜”在不同的地区也会用来指代完全不同的植物,或者说植物的一部分。

你们那儿这个叫什么?

在黑暗的中世纪即将结束的时候,印刷术在西方出现了。很快,这一技术就大大降低了知识传播的成本,也大大提高了知识在传播过程中的准确性。与此同时,大量的关于动植物分类的书籍出现,而且覆盖了相当数量的物种和特征,于是一套系统的分类体系就成为必须。

1583年,意大利的解剖生理学家切萨皮诺出版了他的著作《植物》(De Plantis),这本书被认为是第一本研究植物分类学综合性方法论的著作。切皮萨诺认为自己是亚里士多德学生Theophraustus的继承人,依然沿用了树木、灌木、小灌木和草类的分类体系。当时流行的分类方法被称为下行分类(downward classification),中心思想是利用一些已于辨认的特征来对有待分类的东西进行划分,本质上反映了人们对于上帝创造世界中的秩序和理性的期待。可以看出,下行分类法中最重要的就是特征(character),也可以叫形状。关于如何选择特征,要不要给特征加权这一类的问题,今天的分类学中依然存在争论,但是毫无疑问,下行分类的方法深刻地影响了之后的植物分类学,今天我们使用的检索表就是这一方法的产物。

与下行分类对应的自然是上行分类(upward classification),这一方法的代表人物是英国的John Ray,法国的Joseph Pitton de Tournefort和英国的Michel Adanson。上行分类会考虑植物的所有部分,而不是通过少数的几个特征来区分,另外上行分类也对分类等级(高级分类单元)有着更加明确的定义,这一特点也间接导致在今天的植物学分类中,“科”是一个非常稳定的分类单元。当然,高级分类单元是否存在这一点会在之后的文章中更详细地讨论。

林奈之前的动物学的分类相对植物学落后,主要原因在于研究材料难以保存。植物腊叶标本的制作技术在16世纪中叶就已经成熟,但是动物标本的保存技术直到大约一个世纪之后才逐渐完善。林奈之前比较有代表性的动物学分类学家主要有:

英国的William Turner,1544年出版《鸟类志》(Avium Historia)

法国的Pierre Belon,1555年出版《鸟类博物志》(L’historie de la nature des oyseaux)

瑞士Knorad Gesner, 1551年出版《动物志》(Hitoria Animalium),1553年出版《图谱》(Icones),1560年出版《命名法》(Nomenclator)

还有很多,在此就不一一列举了。短短的数千字自然是无法囊括上千年的学科历史,我也完全省略掉了关于拉马克,居维叶,布丰等博物学家的内容。关于中国古人在生物分类上做出的贡献我也完全没有提到,毕竟现行的整个生物学体系是源于西方,在别人科学大发展的时代我们面临着科学的断代,还在现在中国又慢慢向世界科学的前沿迈进。我真的很希望有一天出现中文的可以和现在的Nature,Science比肩的期刊。

如果有兴趣,网络上的生物科学史相关文章可谓汗牛充栋,如果这里能算是一个简单的引子。

生物学思想发展的历史 中文版封面

迈尔在《生物学思想发展的历史》中还提到

”但谁都知道狮子、狐狸、野兔、乌鸦,而且它们是怎样分类的看来也并不特别重要或令人感兴趣。当时有一种赋予动物以道德意义的传统和对动物的习性深感兴趣的风气,因此新的动物学从一开始就把重点放在现今称为行为学和生态学方面。当时的确还有一种忠实地印证经典作家的传统和沉湎于对动物名称的意义进行语言学分析的学究习气,另外对旅行家所谈的荒唐故事以及存在妖魔怪物的轻信仍然相当流行。“

其实到今天这样的风气依然存在,我想大家都读过《斑羚飞渡》,在特殊的时代背景下为了迎合某种需求去创作的作品,其中带有明显的虚构成分。这样缺乏科学性的读物对青少年利弊如何,我很难评价。但是我相信,好的科普作品是不会为了趣味性而向科学性妥协的。

从亚里士多德到林奈,再从林奈到今天,分类和物种的概念经历了从模糊到清晰的过程,到今天我们似乎几乎已经立刻就能弄清楚什么是物种了。我们有大量的形态学数据,还可以观察生物的行为、生态环境、生长过程,还可以在很短的时间用很低的费用获得一个物种的基因组信息。

最后,强烈推荐恩斯特迈尔(Ernst Mayr)的《生物学思想发展的历史the growth of biological thought: diversity, evolution, and inheritance》,网上可以下载到中文版pdf。虽然是很老的书,但是对于理解整个生物学的发展过程,特别是在西方不同时代背景下的生物学这个学科和众多生物学家的生平故事是很有裨益的。真心希望也有介绍中国科学史的著作出现。

首先,限制我们的是自己,其次是这个时代。很难有人超过其所在的时代背景,亚里士多德,林奈,达尔文,他们都做出了超越时代的贡献,因此也被大家铭记,但是难以避免的,他们的著述中也被深深的打上了时代的烙印。那么今天,我们是怎样划分物种,现在的物种的概念又是什么样的?

敬请关注下一章节,我们命名的是什么:物种的概念

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:Congyu

【知乎日报】千万用户的选择,做朋友圈里的新鲜事分享大牛。
点击下载