对“遗传密码”的哲学思考，本文主要内容关键词为：哲学论文,密码论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
〔中图分类号〕B085 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1000-0763(2004)06-0033-05
生物学哲学的基本任务是：对生物学的语言进行分析，探讨生物学解释的逻辑形式、生物学理论的证明与检验，以及生物学概念的结构等问题。生物学理论远不如物理学理论成熟，所以生物学哲学的主要任务不是总结已有的语言构架，而是不得不给出新的语言构架。在建构新的语言构架时，哲学家必须深入到生物学研究的实践中去，具体考察生物学的概念、定律和理论，揭示其方法论基础。[1]
量子力学创始人之一的海森堡曾经认为：“一部物理学发展的历史，不只是一本单纯的实验发现的流水账，它同时还伴随着概念的发展，或者概念的引进。……因为正是概念的不确定性迫使物理学家研究哲学问题。”[2]生物学哲学面临同样的问题，遗传密码的概念在当代生物学中占据着非常重要的位置，是解释新陈代谢、发育、遗传和进化的理论基石。标准的发育生物学教科书告诉我们，“发育和新陈代谢所需的遗传信息以密码的形式储存在染色体上的DNA核苷酸序列中”[3]。目前的细胞生物学和进化生物学的教科书也有同样的论断，我们关于生物现象和过程的知识都是按部就班地围绕遗传密码的概念展开的。可以说，分子生物学的核心就是分子遗传学，遗传学也可以看作是20世纪生命科学的主导学科。对遗传密码概念的进行深入的哲学思考，会使我们重新衡量这一概念在生物学中所应扮演的角色，对原有理论的方法论基础进行分析。
一、目前对基因的语义性质和遗传密码概念的理解
从经典遗传学到分子遗传学，基因概念的标准发生了很大变化。在经典遗传学中，基因是一个不可分的、形式的、抽象的孟德尔型的遗传单位。从功能和位置标准到结构标准，从决定个体性状的功能单位到由DNA组成，结构标准将基因概念与编码特征紧密联系在一起。
对基因的语义性质进行分析的一种方法是，把基因的语义性质和意义与表达的哲学语义理论联系起来，考察“基因”是否满足哲学语义理论所规定的标准。假如基因能够通过正确的语义理论的检验，那么它们就具有可编码的性质。[4]然而语义学本身就充满争议，这就使得我们很难在多数自然主义的语义理论内部来处理这个问题；本文则试图通过集中讨论“遗传编码”的概念对解决生物学问题所起的作用来处理上述的问题。当“密码”的概念首次被引进到遗传学中时，它的含义与现在相比有很大不同。在20世纪50、60年代，对生物编码中包含何种关系（基因与性状之间关系）的思考，伴随着对密码实际结构的讨论一直在变化。不过，我们主要关注的是目前遗传密码在对生物过程的理解中所扮演的角色。
现在遗传密码的概念被用来区分生物体的不同性状，一些性状是在基因中编码的，其他的则不是。人们围绕着这个目标制订了一系列的研究计划，即按照这个标准对生物的不同性状（如：智力、性取向等）进行分类。有的学者在讨论进化心理学的有关问题时还认为，存在着为利它行为编码的基因。尽管还未鉴别出这种基因，但心理特征和遗传因子在统计数据上的相关性是上述假说的有力证据，即存在为心理特征编码的基因。[5]但他所说的基因编码心理特征并不仅仅指存在使这种性状发生的基因。假定有研究表明，利它行为与遗传因素的相关性很小，反之与特定的环境因素有密切的关系，那么，这也并不意味着环境因素编码利它行为。根据目前标准的概念框架，基因和环境因素都能够使性状产生(cause)，但只有基因编码性状(code for)。[6]
目前基因编码性状的观点不会和“基因就是命运”的说法混淆起来，基因决定论的观点已不再是生物学思想的主流。但毫无疑问的是，对遗传密码的讨论还是会助长这种观点。不管“编码性状”在目前的生物学思想中的语义性质究竟是什么，在现在的讨论中有一点是确定的，即生物性状能够被基因编码而不能被环境因素编码。在这种情境下，目前生物学家们往往使用信息的概念，但信息的概念也不能完全解决编码的问题。根据目前主流的观点，遗传信息的表达是一个偶发过程，与发育和新陈代谢中的其他生理过程有很大区别；遗传和非遗传因子都能携带有关性状的信息。但遗传编码的概念很明显意味着，在从基因到性状和从环境因子（或非遗传因子）到性状的因果联系之间存在着差异。[7]
遗传编码的概念可以帮助解决细胞为氨基酸链排序的能力问题。它还能告诉我们，遗传上的原因确实有其独特性，在基因和性状之间的因果链上的一个特定环节会发生特殊的因果联系。尽管环境条件也发挥作用，但它不会成为特定的因果环节。遗传因素的特殊性在于基因可以产生某些直接效应，但这种特殊性仅限于蛋白质合成的局部过程。[8]然而，现在遗传编码的概念影响着人们对遗传因子与非遗传因子之间的差异，以及遗传和非遗传因果链条之间的关系的思考，还影响着人们对遗传学的其他方面以及基因作用的讨论。我们经常会听到这样的观点：在发育为一个成体生物体的全部生理过程中，有一些过程是独特的，因为涉及到遗传上编码的信息的表达。也就是说，遗传编码的概念现在被用来描述和区别涉及到基因的整个生物过程。对概念的这种应用是没有经验基础的，并且也不会增进我们对这些过程的理解。同样地，用遗传密码的概念来区分被编码的生物体性状和没有编码的性状也是错误的。只有蛋白质合成是被编码的，特定的基因编码特定的蛋白质。但生物体的各种复杂的性状，如伪装或合作的行为倾向等，都不是由基因编码的。
如果我们认为编码的概念可以作为一个有意义的理论框架，那么被编码的仅仅是蛋白质分子的初级结构（氨基酸序列），它的三维折叠结构不应看作是由基因编码的。对基因编码的效应也许有不一致的看法，但具体到复杂的性状，有一点是清楚的：它们都不可能由基因编码，它们的建构都包含着错综复杂的因果联系。不过，这并不是说，基因不会对整个生物体的复杂性状产生影响。此处所讨论的关键是有关编码的关系，这些语义关系具有特殊的性质。一个信息的可能或必然效应并不全都包含在信息的内容中。基因能够对蛋白质合成之后的过程产生效应，但一个基因能够编码的只是蛋白质本身。所以，遗传密码只是长长的因果链条上的一部分，编码只是发育过程和各种生理现象的一部分。并且一旦蛋白质合成后，基因的编码角色就终止了。基因所做的就是充当模板，除此之外编码的概念不会给我们提供任何新信息。[9]
从哲学语义学的观点来看，基因的编码性质可能是非常独特的并且不具有典型性；尽管与别的表征性质在某些方面相似，但也是非常不同的。因此在严格的哲学意义上的讨论中，坚持认为基因并不编码、代表或指令什么，是有一定依据的；遗传密码不能被当成解释规则(a rule of interpretation)，它只不过是一种特殊的因果特性规则(a rule of causal specificity)。虽然从哲学观点来看是自成一体的，但是蛋白质的遗传密码是一个有充分理论依据的概念，它能够解决复杂的细胞生物学问题。在这个理论框架中，基因的语义性质是有意义的。并且基因的语义性质应该被限制在这个理论框架中。[10]
二、不同学者的观点
由于分析“基因”、“遗传密码”的语义性质所带来的哲学问题，在进化心理学、社会生物学中对“基因”、“遗传密码”概念运用的方法论上的不确定性，以及遗传编码与基因决定论之间千丝万缕的联系，所以有一些学者对遗传密码的概念持完全否定的态度。Sarkar是其中之一，他认为，随着越来越多分子生物学机制被揭示，与遗传密码联系在一起的整个概念框架都越来越不合时宜了，尤其是对复杂多细胞生物而言。[11]还有一些支持“发育系统理论”的学者对遗传编码的概念表示怀疑，因为他们认为，所有明确区分遗传因子和非遗传因子在发育过程中的因果角色的“二分”观点都是让人怀疑的。[12]Philip Kitcher指出，不管看上去如何，遗传密码概念并不具有解释的效力。对Kitcher而言，它不过是一种便利的谈话模式、实用的语言框架；如果改变这种模式，生物学理论丝毫不会受到影响。[13]
另一方面，一些哲学家希望能对基因的语义性质进行精确的分析，然后运用这些语义性质来解决其他问题。例如：Sterelny等人运用基因的语义性质对“复制因子”的概念进行重新分析，来帮助解决围绕着选择单位(the units of selection)的种种争论。[14]
有一些学者将遗传密码和人工密码（如：Morse密码和ASCII密码）进行对比，认为二者非常类似，但仍然存在一些差异。如：一个特定的三联体密码和它所编码的氨基酸之间的对应是任意的。尽管解码必然依赖于化学机制，但解码机制（tRNA，指定的酶）可以变化，以便改变指定的酶。否则，突变的出现就是致命的，因为它改变了这种指派；并且遗传密码有其自身独特的翻译机制。Sussex大学生物学系的John Maynard Smith在此基础上指出，在发现遗传密码和翻译机(translating machinery)本质的科学家的头脑中一直存在一个人工密码类比模型，他们时不时会被这个模型误导。比如：遗传密码解码的过程被看成是已知碱基序列的基因一一对应于已知氨基酸序列的蛋白质的过程，但实际上并非如此，解码的过程需要“翻译机”——一种细胞机(cell machinery)来合成肽链。尽管这种类比存在缺陷，但John Maynard Smith认为信息类比可以解决这个问题；而且如果把这个问题当作蛋白质—RNA相互作用的化学机制来解决，那么我们也许仍在等待答案。他指出，科学中的类比可能使人误入歧途，也能给人指明方向。对DNA和蛋白质之间关系的揭示也来自类比论证。他不同意Sarkar完全否定遗传密码概念的态度，以及不能由密码预测氨基酸序列的论证。他指出这种观点容易让人误解。虽然存在许多复杂的情况，如内含子、一般密码的变异(variations from the universal code)等，但生物学家们一直都在这样做。[15]
Stanford大学哲学系的Peter Godfrey-Smith，对有关遗传密码的问题从生物学和哲学领域进行了深入的探讨。一方面他认为，遗传密码的概念对解决细胞如何工作的问题做出了理论上的贡献，是一个有意义的理论框架。他不同意Kitcher的观点，认为遗传密码的概念并不打算承担解释的效力；也不同意Sarkar的观点，即认为这一概念本来被打算具有解释效力，但它无法具有这种效力。他认为，遗传密码是生命发育的重要信息，但不能决定和控制发育。他还指出，目前这个概念已超越了原先的理论框架（蛋白质合成），慢慢渗透进许多对生物过程其他阶段的描述；遗传密码的概念只是现在基因所包涵的众多语义性质的一部分。另一方面他指出，当遗传密码概念超越了原先的理论框架，它不能解决任何问题。或者说，在蛋白质合成这个生物过程之外，遗传密码概念能否为我们提供有意义的帮助是有疑问的。他还进一步指出，这一论断不仅适用于遗传密码，还适用于基因的其他语义概念。同时，他也谨慎地表示这些观点有待进一步论证。
Peter Godfrey-Smith还做了一个思想实验。他想像了一个没有遗传密码的世界，在这个世界里蛋白质同样是执行生命活动的中心角色，但氨基酸序列不是通过密码复制的。蛋白质在20个双侧“连接”分子(a set of 20 two-sided“connector”molecules)的作用下充当自身的模板，一侧连接模板蛋白质链上的一个氨基酸，另一侧结合新合成链上的相同氨基酸分子。在这样一个世界里，不需要由“密码”来把化学机制不同的两组分子连接起来。他指出，在DNA被证明为遗传物质之前，生物学家们一直在思考氨基酸的各种可能的排序机制，直到DNA成为研究的焦点，这些思考才终止了。他要继续以前的思路，假定基因的本质不是DNA，而是蛋白质分子；也就是说，假定基因不是DNA分子上的特定区段，储存着有关蛋白质的表征信息，而直接是蛋白质的样本。细胞核中储存着所需的每一种蛋白质的样本。细胞可以由储存的样本复制每一种蛋白质，从而产生酶；在细胞分裂中这种“蛋白质基因”也可以自我复制。此外，Godfrey－Smith还论证了，在对遗传、发育和新陈代谢过程进行理论解释时，蛋白质基因的概念可以替代DNA基因和遗传密码的概念，并不会产生太大的差异。此外，基因调控的过程在细胞分化和发育中仍能进行，并且如实际过程一样复杂；进化的核心特征也不会发生变化，只是联系代与代之间的生物结构的压缩是以蛋白质样本的形式进行的，而不是通过生物结构信息的形式。[16]
Peter Godfrey-Smith通过对遗传密码的语义性质的分析，指出它只是基因概念语义性质的一部分；又通过思想实验论证了，假定没有遗传密码的情况下，不会改变基本的生物学事实，从而告诉大家，遗传密码的概念并不如我们想象的那样重要；在遗传学讨论中，对基因语义概念的滥用是将遗传上的因果联系过分简单化的主要原因。他还强调，思想实验中提出的具有新的语义性质的基因概念——“蛋白质基因”不能像DNA基因那样被赋予“神奇”的角色。John Maynard Smith对Peter Godfrey-Smith的思想实验表示支持，认为这样一个世界是有理论基础的；并且在这样一个世界中体现出来的遗传因素和环境因素在发育过程中的不同作用，与实际情况更相符。[17]
三、结语
通过Peter Godfrey-Smith的思想实验，我们可以回到沃森和克里克之前的不存在遗传密码概念的理论范式。按照这种思路，我们会发现编码的观点只是对一个具体问题——蛋白质合成中氨基酸排序问题的解决办法之一，遗传密码的概念并不如我们想像的那样承担更多的理论角色。一开始会觉得很难接受这种观点，因为关于遗传密码的讨论已渗透进了生物学的许多领域，它在生物学中的中心角色就如同自然选择或物理学中的引力概念。当然，这并不是说要完全抛弃遗传编码的观点，或否定蛋白质合成中氨基酸排序问题及解决方法的重要性。但遗传编码只是解决办法之一，局限于局部的分子细节；并且一旦氨基酸序列被排定，遗传密码的角色就终结了，蛋白质才是细胞水平上的生命活动的执行者。
因此，我们可以这样说，在蛋白质合成这个理论框架之外的更大的理论框架中，即在对发育和进化过程进行描述的理论框架中，遗传密码的概念没有实际意义。特别是，它不应该被用来表示生物体两种性状之间的差异，即基因中编码的性状和没有编码的性状之间的差异，并由此认为前者是与进化相关的。如何理解“遗传的”或“先天的”性状与“环境影响的”、“获得的”或“习得的”性状之间的差别，是非常重要的。遗传密码不是理解这种差异的正确途径，但并不等于说提出这种差异是误导。关键是，我们需要更好的理解问题的途径，从而取代简单化的遗传因素／环境因素之间差异的观点。
虽然基因决定论的观点已不再是生物学思想的主流，但随着人类基因组计划1990年实施以来，基因组学和蛋白质组学似乎又积累了一批有利于遗传基因决定人的性格和行为特征的“科学”证据。在Science和Nature上有大量与狂躁、抑郁、精神分裂、酗酒、抽烟、身高等性状和行为相关的基因研究成果。例如，性格基因的差异分别影响了外向型和内向型性格；焦虑情绪与大脑中指令调节血清素的基因相关；假如控制CYP2A6酶表达的基因缺失了，尼古丁代谢就会缓慢，烟瘾就小，等等。[18]这不断地向人们传递着这种观念：人的性格和行为特征很可能不是后天的环境而是先天的基因在起决定作用。DNA双螺旋结构模型的提出者Watson曾经不无感慨地说，过去我们认为人类的命运存在于我们的星球中，现在，在很大程度上，我们的命运存在于自己的基因中。
随着人类基因组计划的进行，越来越多的致病基因或诸如肥胖、长寿之类的基因被鉴别出来，基因已经成为大众关注的焦点。虽然“基因”和“性状”、“能力”之间关系的论争现在还没有赢家，但当进化心理学、社会生物学的新名词接踵而至时，我们一定要十分小心随时会出现的陷阱，警惕单纯的基因决定论的死灰复燃。我们不能只根据遗传密码来理解“遗传”的和“环境影响”的之间的差异，这种差异是模糊的、涉及多种因素的。在现阶段，保留这种不确定性、不将之绝对化，保留·基因决定”和“环境影响”之间的某种张力，也许对我们更有好处。
〔收稿日期〕2003年4月8日