陈明益:生物物种是自然类吗?

2017-05-08 14:02 来源:《自然辩证法通讯》 作者:陈明益

  Are Biological Species Natural Kinds?

  作者简介:陈明益(1986- ),男,湖北蕲春人,哲学博士,中山大学哲学系博士后,现为武汉理工大学政治与行政学院讲师,研究方向为科学哲学与分析哲学,E-mail:cmy_0223@163.com。武汉 430063

  内容提要:物种是进化生物学与生物分类学的核心概念,但是有关物种的本性和本体论地位问题引起巨大争议。按照传统的本质论,物种是拥有本质的自然类,但本质论的困难是它与进化论不相容。根据物种个体论,物种不是自然类而是个体,但个体论的困难是难以解释生物有机体与物种之间的部分-整体关系。多元实在论主张物种可以是非本质论意义上的自然类,其问题是物种多元论与物种实在论不能结合。新本质主义(包括HPC和关系本质主义)认为物种可看成拥有新本质的自然类,其问题在于这些“新”本质缺乏传统本质的说明功能,因而不能算作真正的本质主义。本文建议我们可以采用一种动力学系统理论来解释物种和自然类,由此物种作为自然类的传统地位可以得到保留。

  关键词:本质/个体/多元论/动力学系统/Essence/Individual/Pluralism/Dynamical system.

  标题注释:中央高校基本科研业务费专项资金资助(项目编号:2016VI012)。

  原发信息:《自然辩证法通讯》第20166期 

  对自然现象做合理分类,并说明世界上有何类事物存在,这是科学研究的一个目的和重要任务。类是指对象在某种共同特征的基础上形成的范畴或划分。自然类不是指在自然界中发现的那些类,而最好被解释为不依赖人的、非任意的和同质的真实范畴或划分。“自然类有时被想象为成真的科学定律应用于其上的那些类。另外,自然类一般认为通过共同占有本质来定义,也即一个实体成为这个类的成员所充分和必要的属性,并且这个类的其他重要属性可以从本质属性中得出来。”([1],p.311)自然类有本质,并支持归纳推理、自然律和因果说明,这是自然类区别于非自然类的基本特征。日常语言中的水、黄金、栎树和老虎,科学理论中的电子、夸克、氢、氧、碳酸和行星都是自然类的典型例子。我们与世界的日常交流离不开自然类,科学说明和科学推理也依赖于自然类。在生命世界中,物种是生物进化的基本单元,也是生物分类的基础单元,自亚里士多德以来物种一直被当作典型的自然类。但是,进化论使物种的传统地位遭到挑战,当代大多数生物学家和哲学家都否认物种是拥有本质的自然类,甚至物种的真实性也岌岌可危。因此,如果物种不是自然类,那么它应该是什么样的替代物才能发挥生物自然类的作用呢,难道它仅是生物学家们想象的虚构物吗?

  一、物种本质论

  从亚里士多德到林奈,再到当代哲学家克里普克和普特南,生物物种一直被当作拥有本质的自然类,这种观点也称作物种本质论。自然类的观念可以追溯到亚里士多德的实体范畴。亚里士多德认为,实体可以划分为个体实体(例如人或老虎)与同质实体(例如水或铜)。个体的老虎或特殊的铜块分享共同的本性或本质,本质决定个体属于什么种类的实体。本质独立于人的目的,它可以通过理智的帮助来识别,借助哲学的反思推论出来,亚里士多德式科学的目的就是发现自然类的本质。在亚里士多德看来,实体范畴的最佳候选者是植物和动物,并且植物和动物可以客观地划分成物种。为了解释物种之间的客观差异,亚里士多德假设不同物种的成员有其独特的决定物种的属性集合,这些属性是物种的成员必须具有的,并且没有任何其他事物可以有这些属性但不是这个物种的一员,这些决定物种的属性就是物种的本质属性([2],p.168)。林奈跟随亚里士多德的传统观念,他也认为物种是自然类([3],p.62)。林奈坚持物种神创论,物种在被创造之后就保持不变,但物种真实存在于世界中,独立于我们的心灵。按照林奈的观点,生物有机体根据相似特性联结成分类单元,这些分类单元真实存在于世界中并等待科学家们的发现。种和属就是存在于自然界中的真实单元,但科和目等更高分类单元不是真实的而是人类的建构,林奈的双名命名法正是建立在这些观点基础上。林奈认为,物种中的一些特性是本质的,物种依据本质特性来划分,本质特性对于作为自然类的物种的成员身份是充分必要的。如果某个有机体丧失这种本质特性,那么它就不能归入相应物种。在林奈看来,在生物有机体的所有特性当中,只有少数稳定的特性才是分类上重要的,其他可变的特性则是分类上不重要的,这些少数稳定特性可以适合作为划分物种的标准,因而是物种的本质特性。分类学家的任务就是要区分本质特性与非本质特性,并且只有本质特性才能用于物种划分。当代哲学家克里普克和普特南借助自然类词项的意义理论重新复兴亚里士多德传统的本质决定自然类的观念,并坚持物种是拥有本质的自然类。按照克里普克和普特南的理论,一个自然类词项(例如“老虎”)直接指称一个自然类,其成员身份是被一种潜在的共同本性或本质所决定,词项的使用者可能不知道自然类的本质,但它可以通过科学研究来发现。克里普克和普特南都声称自然类有本质,这些自然类包括元素和化合物(例如黄金和水)以及动物和植物物种(例如老虎和榆树),而本质涉及事物的微观结构,例如原子序数79是黄金的本质,H2O是水的本质,基因结构是动物和植物物种的本质,自然类的本质由自然科学提供。

  然而,物种本质论与达尔文的进化论不相容,进化论提供的经验证据表明生物物种不可能是自然类。首先,物种会进化,物种的成员会随着时间而改变,但类是共相(即抽象实体),不会发生变化。物种进化意味着物种总是产生于祖先物种,所有生命都源于生命,这使得物种不可能是类。其次,物种是受时空限制的,属于地球生命进化中的某个特殊时空阶段,物种一旦灭绝就不可能重新进化,但作为共相的类是不受时空限制的,它可以在任何时候独立出现在宇宙的任何地方,而且类也不会灭绝。例如,北极熊这个物种起源于大约20万年前并且在未来某个时候它可能会灭绝,此外,北极熊也不可能同时存在于另一个遥远星球上,如果存在,它要么是完全不同于地球北极熊的动物物种,要么来自于地球(或者地球的北极熊物种来自于这个遥远星球)。再次,物种具有内聚性,物种内的有机体彼此之间具有某种关系(例如亲缘或基因流动关系),这使得地球上的北极熊与遥远星球上的北极熊不是相互独立的,所以物种是关系群体。但是,类是仅凭其成员具有相同属性构造的群体,所以类的实例可以彼此独立存在,例如火星上的黄金块不需要与地球上的黄金块有任何关系,只需它们本身具有相同的内在化学结构。再者,物种缺乏定律,不存在对于物种的成员为真的科学定律,但是我们可以建立关于自然类的无例外的科学定律。例如,全称概括式“所有的铜都导电”是一个成真的科学定律,然而由于进化带来的变异以及自然选择的结果,“所有的天鹅都是白色的”这个全称概括式总有例外,因而不是一个真的定律。最后,物种没有本质,而自然类是通过本质来定义,本质是内在属性(或属性集合),对于某事物成为类的成员是充分必要的,并且本质在很大程度上决定(或能够说明)类的成员具有的其他典型特性。然而,达尔文的进化论终结了物种具有本质的观点,生物物种不可能拥有化学元素那样的本质。一方面,物种内的有机体身上不存在某种内在属性对于有机体属于这个物种是充分必要的,例如形态学的、生理学的、行为学的、染色体的和基因组的(包括基因组中的DNA序列)等属性都不可能是这样一种本质属性,因为生物有机体的所有内在属性都会发生变化,这些属性都有可能从有机体身上消失,但有机体仍然不会从这个物种中排除出去。另一方面,一些哲学家(例如克里普克和普特南)将生物有机体的基因组中的某些DNA序列看作物种的本质,虽然基因结构属性是内在的并且在一定程度上决定有机体的许多表型属性,但这些DNA序列对于物种的成员身份仍然不是充分必要的,因为在生物物种中不存在某种物种特异的DNA序列,有机体身上的这些DNA序列发生改变可以立即导致有机体不再属于这个物种。

  二、物种个体论

  上述物种不是自然类的理由被用来支持物种是个体,物种个体论主要由生物学家格瑟琳(Michael Ghiselin)和生物学哲学家霍尔(D.L.Hull)提出。个体是与类相对的本体论范畴,并且哲学意义上的个体主要指具体的特殊整体。按照物种个体论者的观点,个体与类之间存在下列差异:(1)个体存在于时空中,它总是占据某个空间区域并在某个时间存在,所以个体有开始和结束,它一旦终结就不可能重新产生,相反,类的存在并不限制于某个空间区域或某个特殊时间,它无始无终;(2)个体由部分构成,部分之间相互联系,这种联系可能是物理上的、因果上的或者本体论上的,而类由殊相或实例组成,类的实例之间彼此独立,不存在物理、因果或本体论上的联系;(3)关于个体不存在自然定律,自然定律只针对个体的类有效,因为自然定律是全称陈述,它必须在所有时间和地点都为真;(4)个体不能被定义,而类有定义属性,例如红色属性可以定义红色事物的类,但是没有属性可以定义埃菲尔铁塔或者达尔文。因此,从物种的可变性、历史性、内聚性、无定律和缺乏本质等特征可以看到,物种应该视作个体而不是类,生物有机体与物种之间的关系不是成员-类关系,而是部分-整体关系。霍尔将作为个体的物种看做历史实体,对于物种来说,最重要的是宗谱世系。按照物种本质论,生物有机体由于具有本质才成为某个物种而不是其他物种的成员,共同本质将生物有机体联结起来形成一个物种。根据物种个体论,生物有机体仍然可通过成为单个进化世系的部分而属于相关物种,正是共同的宗谱世系将生物有机体维系成一个物种。某个生物有机体属于相关物种,因为它是相应世系的一部分,而不是由于它具有本质。“如果物种被解释为历史实体,那么特殊有机体属于一个特殊物种因为它们是那个宗谱联系的一部分,不是因为它们占有任何本质特性。没有物种在这种意义上拥有本质。”([4],p.358)

  暂且不论主张物种是个体的理由是否可靠,物种个体论本身面临一个严重困难:我们如何理解有机体与物种之间的部分-整体关系。一般来说,我们有两种方式解读部分-整体关系:机械性的和功能性的。机械性的部分-整体关系意指部分只是偶然成为整体的部分,它可以被替换。格瑟琳将物种视作公司(例如通用汽车)那样的个体([5],p.538)。公司可以理解为由员工作为部分机械构成的整体,这样的部分具有偶然性,因为公司的员工可以替换,甚至可同时是另一公司的员工。然而,生物有机体与物种之间的部分-整体关系决不是机械性的,因为物种的部分必然是那个物种的部分,不可能是任何其他物种的部分,有机体与物种之间的部分-整体关系更有约束力([6],p.615)。功能性的部分-整体关系意指所有部分共同发挥作用构成一个功能整体,它包含一种内在组织,如果某个部分缺失,功能整体就不存在。霍尔将物种看作有机体(例如达尔文)那样的个体,由此有机体与物种之间的部分-整体关系就是功能性的。然而,这种类比同样不恰当。一方面,有机体可以理解为由其所有部分直接连结起来构成的整体,例如达尔文由躯干和四肢直接连结起来,但物种的部分不是直接连结在一起,就算它们通过共同祖先间接连结,在与共同祖先连结的链条中,许多中间环节出现断裂和缺失;另一方面,如果有机体的某个部分(例如达尔文的心脏)被移除,它可能不再存在,但是即使物种内的某些有机体死去,这个物种仍然存在,物种内的有机体之间没有高度组织的实体那样紧密的相互依赖性([6],pp.619-620)。

  三、多元实在论

  一些不赞成物种个体论的哲学家提倡一种多元实在论,也即我们有许多同等合法的方式来分类世界中的事物,每种分类方式都对应世界的客观因果结构。多元实在论最著名的版本是杜普雷(John Dupre)的混杂实在论(promiscuous realism)。杜普雷对自然类持一种反本质主义立场,他认为自然类更多地与人类兴趣有关。日常语言的分类反映不同的目的和兴趣,生物有机体在日常语言中被区分,可能由于经济学或社会学的重要性,或者指向农民、厨师、园丁和动物管理员等人群的兴趣。每种分类都有适合于它们的目的,一些分类可能对于其他目的完全无用。因此,每种分类都集中于某些相似性和差异,但没有哪一种相似性和差异是有特权的,这些相似性和差异只相对于专门的兴趣才重要。同样,在生物学内部,不同的兴趣可能要求不同的分类,不存在某种特权的相同性关系(即本质)来划分物种。杜普雷认为,“实在论得自于这个事实即有许多相同性关系用来区分有机体的类,按照与各种关注相关的方式;混杂性得自这个事实即这些关系没有一个是有特权的”([7],p.82)。混杂实在论是一种实在论而不是反实在论,因为农民、园丁和厨师等人感兴趣的特征是世界的真实特征。基切尔(Philip Kitcher)则直接倡导一种关于物种的多元实在论。他把物种看成有机体的集合,有机体与物种的关系是元素-集合关系。集合不同于自然类,因为集合的成员没有分享共同本质。物种是通过复杂的、生物学上有兴趣的关系联结起来的有机体集合,存在许多不同的生物学关系来划分物种分类单元,但没有哪一种关系是有特权的,也即物种阶元是异质的。物种阶元的异质性是由于存在两种主要的划分物种分类单元的进路:结构相似性与系统发育关系。这两种进路的要求可以被不同分类单元所满足,进而支持物种分类单元的多元论。物种分类单元的多元论与物种实在论相容。在基切尔看来,“多元实在论依赖于这个观点即我们的客观兴趣可能是多样的,我们可以客观上正确地追寻要求不同解释形式的生物研究,使得在不同的生物学领域产生的自然界模式可以交叉划分自然界的构成要素”([8],p.330)。

  自然类和物种的本质论实际上暗含我们有唯一正确的分类模式(即科学分类)来划分世界中的事物(包括生物有机体),而多元实在论在反对本质论的同时也拒斥这种分类一元论。然而,多元实在论有两个问题需要澄清:一是科学分类真的与其他分类系统处于同等地位吗;二是物种多元论究竟是关于物种分类单元的多元论,还是关于物种阶元的多元论。关于前一个问题,笔者认为科学分类仍然是有特权的,因为科学分类是以揭示自然界的秩序为目的,它关注的是事物的因果力和实在的因果结构,从而发挥说明和预测功能,但是其他分类(比如日常语言的分类)只与纯粹的实践兴趣有关,它们不能与科学分类相提并论。关于后一个问题,迈尔曾经区分过物种在分类学中的两种不同意义:物种分类单元(species taxa)与物种阶元(species category)([9],pp.166-167)。作为分类单元的物种是具体的动物或植物对象,例如老虎、栎树等个体的类群都是物种分类单元,物种阶元则是一种类别,通常是林奈七个等级系统中的某一阶层:界、门、纲、目、科、属、种(或亚种)。物种分类单元是物种阶元的成员,分类学家所采用的物种阶元定义就决定他必须将哪些分类单元安排为物种,所以物种阶元的问题纯粹是一个定义的问题。物种分类单元不存在是否实在的问题,它的多元性也是生物学的事实。因此,物种多元论应该是关于物种阶元的多元论。物种阶元的多元性体现在物种概念的多样性,例如生物学种、生态学种、进化种和形态学种等概念,生物学家总是根据某个物种概念所确立的标准将物种分类单元归入某个物种阶元之下。事实上,物种多元论总是关于物种概念的多元论,生物学中目前使用的物种概念超过二十个。这些物种概念大致可归为三类:一是表型型(phenetic)物种概念,它把物种看作拥有相似特性的有机体类群;二是支序系统学(cladistic)物种概念,它认为物种是拥有相同的共同祖先的有机体类群;三是基因流动共同体(gene-flow community)物种概念,它主张物种是通过基因流动联系的有机体类群([3],pp.33-39)。这三类物种概念在某种意义上是不可比较的,也是不相容的,生物学中存在大量的物种概念不可能都正确地描述自然界中的真实物种。物种概念的多样性只能表明所有这些概念都是人类的建构,而不能代表自然界中存在的实体。不仅如此,多元论认为,作为物种分类单元的有机体群体根据某个解释目的算作物种(阶元),而根据其他解释目的被划分为不同的物种(阶元),如果物种分类单元是为了不同解释目的来定义,那么它们在什么意义上是自然界中的真实实体呢?因此,当定义物种名称的各种方式不一致时,我们有理由怀疑物种的实在性,物种阶元的多元论也就更容易走向物种反实在论。

  四、新本质主义

  不满于物种个体论和多元实在论的一些哲学家试图复兴生物类的本质主义,他们提出各种新形式的生物本质主义,物种基于此可看作拥有新本质的自然类。新本质主义最有代表性的一种版本是波依德(Richard Boyd)等人提出的自我平衡属性簇理论(Homeostatic Property Cluster,简称HPC)[10]。根据波依德的理论,自然类都是HPC,自然类的自然性和实在性在于它们能够做出成功的归纳和说明,生物物种就是典型的HPC类。HPC类有两个重要特征:(1)类的成员分享一簇共现的相似性,没有相似性对于类的成员身份是必要的,但这样的属性必须足够稳定以允许成功归纳;(2)在类的成员当中发现的相似性共现是由那个类的自我平衡机制导致的,例如家犬这个类的成员分享许多相似特征,这些相似性源于家犬这个物种的自我平衡机制,比如杂种繁殖、共享的祖先和共同的发育机制等等。HPC类发挥传统本质主义自然类的归纳和说明作用,但不同之处在于它不要求本质属性是内在的,或者本质属性对于类的成员身份是充分必要的。HPC理论试图拯救物种作为自然类的传统地位,但是它仍然存在许多困难。首先,HPC理论坚持根据相似性来分类,这与主要的生物分类理论(例如支序系统分类学和进化分类学)支持的历史分类相违背;其次,HPC理论认为类的成员所具有的相似性簇以及导致相似性簇的因果自我平衡机制都随着时间而变化,这样一来就无法决定哪些机制是HPC类的本质的部分,HPC理论又不得不诉诸于那个类相联系的稳定相似性簇来说明,进而存在解释循环之嫌;再次,一些HPC理论的支持者建议HPC类必须是宗谱上独特和连续的世系,也即历史类,这个建议站在历史一边与HPC理论主张相似性分类的初衷不一致,而且把生物分类单元当成历史类也没有区分类与个体[11];最后,自然类不等于HPC,不是所有自然类都是HPC,成为自然类对于成为HPC不是充分必要的[12]。

  新本质主义的另一种形式是关系本质主义。根据关系本质主义,有机体当中的某些关系,或者有机体与环境之间的某些关系,对于物种的成员身份是充分必要的。提倡关系本质主义的哲学家认为这样的关系就是物种的本质,这些关系包括起源于某个特定祖先,或者成为某个杂种繁殖种群的部分,或者占据一个特殊的生态位。新本质主义者奥卡沙(Samir Okasha)认为虽然物种本质论与达尔文的进化论不相容,但是反本质论的观点仅仅指出物种没有内在本质,这并不意味着物种没有任何本质,关系属性就可以是物种的本质[13]。拉波特(Joseph LaPorte)主张物种有一种历史本质,也即起源于地球上的生命系统发育树中的特殊位置([14],p.12)。例如,如果某个体老虎与其他老虎没有分享共同祖先,它就不可能属于老虎这个物种,它的所有其他属性可能都不重要,但它必须属于同一个亲缘共同体。因此,有机体之间的亲缘或基因流动关系使一个有机体成为相应物种的一员,这意味着任何单个有机体属于某个物种在本体论上依赖于这个物种的其他成员的存在。假如某个有机体从亲缘或基因流动共同体中排除出去并因此与物种的其他有机体相分离,它就不属于这个物种的一员。关系本质主义不同于传统本质主义的地方在于它打破了“本质”观念与“内在属性”观念之间的联系,物种本质主义可以建立在关系的联系基础上。然而,关系本质主义遭到戴维特(Michael Devitt)的批评,他认为关系本质主义仅仅假定关系属性,不能回答分类单元问题与特性问题,要回答这两个问题,生物分类单元(包括物种)需要内在本质,这种本质至少是潜在内在的基因属性[15]。分类单元问题是:为什么有机体O是物种S的一个成员?在戴维特看来,关系本质主义主要回答物种阶元问题,即什么使一个物种成为一个亚种、种或属等,最多还回答了同种问题,即什么使两个有机体属于相同物种,但没有回答分类单元问题。特性问题指:为什么物种S的成员典型拥有特性T?根据戴维特的观点,仅仅引用关系属性不够回答这个问题,例如斑马为什么有条纹,我们还必须引用内在属性,譬如胚胎斑马拥有导致斑马条纹的发育机制,这些发育机制必须通过宗谱关系从父母传递给后代。艾瑞舍夫斯基(Marc Ereshefsky)拒斥戴维特的内在本质主义,他认为关系本质主义能够回答分类单元问题,但不能回答特性问题,因为关系本质缺乏说明功能,不能算作真正的本质主义[11]。传统本质论强调类的本质不仅是某事物成为这个类的成员的充分必要条件,而且在很大程度上决定类的成员占有的其他属性。即使某些关系对于一个物种的成员身份是充分必要的,但这些关系很难说明与这个物种的成员典型联系的属性。如果关系本质丧失了说明功能,那么这样的关系就不能算作本质。类的本质在说明类的成员的典型特性过程中发挥关键作用,这是本质主义的一个核心特征。

  五、分析与展望

  生物物种是自然类吗?这个问题不仅涉及物种的本性和本体论地位,而且关系到自然类的一种恰当解释理论。传统本质论认为自然类是通过本质来定义,并且生物物种是自然类。但是,达尔文的进化论使许多生物学家和哲学家反对本质论,主张物种不是自然类而是个体。物种是个体的理由同样遭到质疑,为了辩护物种作为自然类的传统地位,一种策略是采取多元实在论进路,根据这种进路,物种是自然类但自然类不是通过本质来定义,另一种策略是采取新本质主义进路,坚持物种是自然类并对传统本质做新的不同理解。生物物种不仅在历史上一直被当作自然类,当代关于自然类的大多数理论(无论对自然类做本质主义还是反本质主义解释)仍然将生物物种看作自然类,甚至一些哲学家认为物种个体论在实际操作上也必须将物种视作自然类([16],p.354)。由此可见,物种作为自然类的基本范例的观念根深蒂固。笔者认为,物种是否自然类的争论源于生物分类学强调的物种稳定性与生物进化论揭示的物种可变性难以调和。我们也许可以采用一种动力学系统理论(Dynamical Systems Theory)来解释生物物种,具体说,生物进化被看成一个复杂的动力学系统,而物种形成可视作动力学系统状态空间中的吸引子(attractor),具有一定的稳定性。基于此,我们可再进一步将自然类对应动力学系统中的吸引子,也即变化所趋于的稳定状态(不变性)。这种进路的优点是生物物种作为自然类的传统地位能够得到保留,此外它相比传统本质论更能刻画事件、状态和过程的自然类。

  原文参考文献:

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  [10]Boyd,R."Homeostasis,Species and Higher Taxa"[A].Robert A.Wilson(ed)Species:New Interdisciplinary Essays[C].Massachusetts:The MIT Press,1999,141-186.

  [11]Ereshefsky,M."What's Wrong with the New Biological Essentialism"[J].Philosophy of Science,2010,77(5):674-685.

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  [13]Okasha,S."Darwinian Metaphysics:Species and the Question of Essentialism"[J].Synthese,2002,131:191-213.

  [14]LaPorte,J.Natural Kinds and Conceptual Change[M].Cambridge:Cambridge University Press,2004.

  [15]Devitt,M."Resurrecting Biological Essentialism"[J].Philosophy of Science,2008,75:344-382.

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(责任编辑:王肖)
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