李世緯/大同小異
1910年,初到康乃爾大學就讀農學院的年輕胡適,要在實習課程裡將實驗台上三十幾顆蘋果,依據形狀、稜角、果臍、果皮、果肉及酸甜度等特徵,分門別類。兩個小時後,同學們都下課了,胡適還是沒有搞定。這個挫折的「蘋果事件」,甚至成為他後來改讀文科的原因之一。
如果可以不分彼此、大家都當「蘋果」,不就什麼事都沒有了?犯不著發明這麼多古怪特徵為難人。但是,就因為確有其必要(或許是醫學的理由、或許是經濟的理由),蘋果不只要跟橘子不一樣,華盛頓蘋果也跟富士蘋果不一樣。所以,能不能分類以及如何分類,才會變得必得如此計較。
我有時候會很羨慕林奈剛剛建立分類系統的那個時代:十八世紀的分類依據,盡是一些諸如:有尾巴或沒尾巴,兩隻腳、四隻腳、六隻腳,還是更多腳(或雄蕊)……這類十分符合常識的特徵。然而,隨著時代前進,不只分類的目標愈來愈細,就連分類依據也愈來愈考驗大家的想像力。
分類就是大同與小異
今天還活著的生物中,哺乳動物約有六千五百種,鳥類約有一萬種,昆蟲正式被發現的有一百萬種、估計可能超過一千萬種。這些生物都按照牠們各自的基本模式組成,然後在符合這些基本構造的情況下,再細分出不同類別。生物學家所依恃的就是在多樣性中尋找「大的相同」,比如在不同的類別間找出基本結構的吻合(像是哺乳類都具備脊椎骨、四肢與乳腺,鳥類都符合嘴喙加翅膀加雙腳的基本模型);但,同時也得在近乎完全一樣的個體之間,找出極其微小的差異,如蘋果的長果臍與短果臍。
正是這個緣故,分類學家個個都是尋找特徵的高手,好像那個在兩張幾乎一樣的照片中尋找差異的遊戲一樣。其細緻差異的程度,甚至到了需要運用顯微鏡才能看得見的小勾小刺。其實,分類學何止是「吹毛求疵」而已。要知道一隻鴨約有一、兩萬支的羽毛,其中又可分出約一千種的外型,那些在化石保留下來的羽毛,真的可以精準地比對出屬於哪種鳥的哪個部位。
平心而論,生命都很複雜,再怎麼簡單的生物都找得出足夠的特徵,簡單如線蟲在胚胎學研究領域仍可利用計算細胞的方式來歸納異同。不過,儘管理論上生物特徵很多,可是在實際操作層次,一個好的特徵並沒有那麼容易找到。那麼,怎樣算是一個好的特徵呢?難道還有不好的特徵嗎?
好特徵與不好的特徵
好的特徵就是「最好都可以被檢驗」,不管這個特徵是「擁有」還是「沒有擁有」。對此,好特徵最好出現在生物都必須使用的器官上面,也許是攝食(牙齒)、也許是繁殖(昆蟲分類經常使用其雌雄交接器當關鍵特徵),而不是只存在那些極為特殊、只有少數物種才具備的器官上面。再者,特徵必須是容易留存,以及可以量化的:在這裡,硬結構物如骨骼、殼、角,就比較適當;心臟、眼球(視網膜掃描辨識可以精準到個人)等雖然極具演化與生理意義,但畢竟取得困難,也不易保存,就鮮少被當成主要的分類依據了。同樣的道理,吼叫聲、行為、美麗的舞姿……雖然深具生態意義,但也不易當成分類依據。最後,檢驗的方法也必須考慮:肉眼可見或簡易放大鏡能觀察得到的比較理想,若需要動用高科技或昂貴的驗證技術,則會增加困難。
所以說,分類特徵雖然由科學家自由選擇,但考慮到標本的特殊情況後,好的、可用的特徵將會大幅減少,尤其當這一切涉及「化石物種」時,情況就會更加受限了。比起一隻活生生的動物,化石幾乎是打折再打折的殘存片段,如獲至寶的幾根骨頭,上頭有任何證據,想必大家也只能遷就樣本了。這也是為什麼面對恐龍要用骨盆樣式分類,面對菊石要看牠外殼的癒合紋,面對昆蟲化石以牠翅膀的支脈來作為主要的分類依據……因為經過石化後最容易保留的就是這些構造了,無法想像科學家捨棄這些現有的豐富材料,是要改用什麼特徵呢?
關於分類與變異,我的基本想法是,所有的特徵都會隨著時間緩緩改變(也就是說用什麼特徵都可以),只是那些太過緩慢,慢到我們實在無法察覺的,對生物學家而言,就不再是特徵了。
回到開頭,胡適念書的那個時代,美國共有四百多種蘋果,時至今日,全世界已經發展到超過七千五百種蘋果了。今天的蘋果分類學,一定比當時還要細、更需要十八般武藝。
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