§2 生物學中的探索實驗(2)進入分子化前期(1930s-1950s)

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在生物學真的邁入分子化前,許多生物學家是在各自擅長的領域,如形態學(morphology)、生理學(physiology)、細胞學(cytology)、胚胎學(embryology)、生化學(biochemistry)、與遺傳學等,進行著各自的研究。隨著若DNA分子結構被解開將會翻開生物學劃時代新頁的研究氣氛,各領域的生物學家也開始在實作上有了明顯的變化。
生物學哲學家布里恩(Richard M. Burian)指出,其中一個變化是,工作內容不再允許「過份簡單化」。因為不論原屬哪個領域的生物學家,都有可能需要開始學習或具備其他領域的相關知識。這裡的知識指的不是理論性的知識,而是操作新實驗裝置的技術知識。我們在此很難具體地舉例說,是哪些裝置的哪些技術,因為要去看生物學家本身欲解決什麼生物學問題,為解決問題,他需要加以配備哪些新技術(Burian 1997: 14)①。
網路ACADEMIA上Burian的照片,筆者曾數次在生物學哲學國際會議中看過Burian本人。他是一位和善、健談的哲學家,他身邊常有年輕哲學家圍繞一起討論哲學。
布里恩從生物學家布萊切特(Jean Brachet)用組織化學技術完成研究發現的實作中,看到生物學中的探索實驗。事實上,在1935到1955年間的生物學,不僅是布萊切特,是幾乎所有生物學家都想為自己感興趣的生物過程找到生物體。為達到這個目標,他們從固守本位研究,轉而以開放且積極的研究態度,一方面吸收各領域的新發現,另一方面學習各種新技術,因為新技術能使他們用新方法對有興趣的生物體進行擾動和操控,盡可能從中找到新的發現或看到新效應。這段時間的發現,如各種層次的生化物,如核酸、去氧核酸、酶、蛋白質,對後來華生與克里克解開DNA後,去拼出各種遺傳、生化學的機制有很大的幫助。
布里恩指出,當生物學家在實驗室發現新生物體時,他們往往會先在生物體出現的時間與空間條件中,確定存在某種共同關係(corelations),接著他們觀察生物體是否會在生化學、生理學、與形態學上出現什麼變化,以此去推想可能是由哪種核酸或與之相關的生化物質,使該生物體發生分化(differentiation)、成長,乃至不僅在形態上有變化,最後還進入到個體發育(ontogentic)的過程。在此情況下,生物學家需要各種可能幫得上忙的技術,比如交叉確定生物體的位置、生化濃度、以及辨認其他物質的種類。除此之外,還要想盡辦法知道,如果對處於某個條件下的生物體進行某種干預,它會有哪些反應或變化。布萊切特及其同事就是在這些實驗中,發現到新存有物(核酸)的位置以及它能發揮過去未被知曉的新功能,而此發現正是當時分子生物學家詹美尼克(Paul Charles Zamecnik)正在尋找的生物體(當時稱「可溶性RNA」),此外,也對華生與克里克或賈寇布與莫諾等人發現有關DNA合成蛋白質所需要之各種直接、間接相關的發現很有幫助。
布里恩想強調的是,布萊切特之所以能發現到新物質及其功能,是因為使用了有別於當時慣用的實驗方法,他對核酸進行定位,使用當時算很新穎的超速離心技術,對核酸進行定徵的研究工作,這過程中沒有依賴任何關於該生物體可能有某功能的特定假說,或許從另一個角度看,也可說是,他們開放從各種理論觀點來幫助他們了解手上的生物體(Burian 1997: 15)。
當然,有些人可能會懷疑:難道布萊切特和他的團隊完全沒有用到當時任何一點已經知道的背景知識或理論資源嗎?說完全沒有會不會太絕對了?關於這點,生物學史學家同時也是哲學家的任伯格(Hans-Jörg Rheinberger)有深入研究,他對當時重要的生物學家各所涉及的背景知識、以及他們正在研究的「知識對象」(epistemic objects)、「技術對象」(technical ojnects)、「實驗系統」(experimental systems)間的複雜關係,以及各種重要研究想法如何在科學社群裡被複製、傳衍、與異化有系統化的分析(Rheinberger 1997)②。
我們無法在此重現布萊切特的發現與任伯格的生史哲分析,我們的重點是,在生物學正式邁向分子化或中心教條(Central Dogma)被提出前 ③,生物學實作曾處於百家都在找新東西、什麼方法都願意試一試的時期。當時沒有明顯、特定的理論指導生物學家如何做研究,他們各自醞釀、建造科學事業。在那個充滿開創與自由研究風氣的生物學年代裡,生物學哲學家看到推動重要且關鍵發現的幕後推手,不是來自傳統科哲刻畫的檢驗性實驗,更多是生物學家用新技術去找上未有理論觸及的生物存有物。他們選擇直接對存有物進行實驗,獲得經驗歸納,積極嘗試對新生物體之性質或功能給出答案。這種不受計有、特定理論指引的實驗類型是一直被科學哲學忽略的探索實驗,而布里恩就是第一位「探索」生物學中探索實驗的哲學家。
生物學家楊倍昌曾說:「回顧生物學的發展變遷過程,針對科學發現的案例為內容,生物學家階段性的偏好、願景與侷限進行的分析可見生物學家日常工作裡,不止所探索的問題隨著時間而變動,所需要的創新技術來進行實驗不同,連帶著推理方式與說明的旨趣也不同。」(楊倍昌,2018,頁316)④ 對照我們在此討論的年代,楊倍昌可能會稱那是「分離提純的年代」(The era of isolation),該年代的實作著重「技術信賴、論證肉眼不可見得自然現象的範疇、生命的新語彙」(楊倍昌,2018,頁318)。若我們把生物學家對那時期指出的實作重點拿來和生物學哲學家對相同時期探索實驗的刻畫,會發現原來生物學家和生物學哲學家,在某個程度上,是英雄所見略同,生物學家點出生物學在關鍵轉型時期重要的實作內容,而生物學哲學家則是對其內容提出哲學刻畫,彼此跨領域對照且裡外呼應。
① Burian, Richard M. (1991). “Exploratory Experimentation and the Role of Hisrochemical Techniques in the Work of Jean Brachet, 1938-1952.” History and Philosophy of the Life Sciences 19: 27-45.
② 關於任伯格的介紹,可見陳瑞麟(2012),《認知與評價:科學理論與實驗的動力學(下)》,第468-417頁,有對任伯格及其重要著作《朝向知識事物的歷史:在試管中合成蛋白質》(Toward a History of Episatemic Things: Synthesizing Ptoteins in the Test Tube)做介紹。另一篇也在探討科學實驗技術與理論知識之間關係的論文是瑞德(Hans Radder)的〈在實驗科學中的技術與理論〉(Technology and Theory in Experimental Science),他主要是分析一個可以穩定在實驗對象與裝置間產生穩定共同關係的實驗系統,實驗者很可能可以從中獲得關於共同關係的新知識,這觸及了由實驗裝置與技術所形成的實驗系統與理論生成的微妙關係(Radder 2003)。
③ 發現DNA雙股螺旋結構的諾貝爾獎得主克里克(Francis Crick)在1958年曾提出「序列假說」(Sequence Hypothesis),表示「遺傳訊息由DNA 序列傳遞到RNA,再以此為依據組成蛋白質序列」,此假說後來則發展成為人們廣知的「中心法則」(Central Dogma)。
④ 楊倍昌(2018),《變遷:生醫實驗室的知識拼圖》。台南:成大出版社。
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