大學101(20) 生命科學系的由來 —在生命裡找到共通的法則

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1 大學101(20) 生命科學系的由來 —在生命裡找到共通的法則
張文亮

2 在近代科學只要提到生物科學，一定會提到林奈（Carl Linnaeus，1707-1778）。
林奈是十八世紀最著名的自然科學家，迄今，仍是生物科學界最具 影響力的人之一。

3 他不僅提出生物有分類法則，將生物的種類區分為綱、目、屬、種，並且以拉丁文建立生物的命名法，而且以分類學證明普世的生物有共通的法則。後來的科學界稱：「上帝要有物理學，來了牛頓；上帝要有生物學，來了林奈。」

4 林奈是瑞典人，他來自一個不富有的牧師家庭，他從小就寫日記，這培養出他一生仔細觀察的習慣。
小時候他成績並不傑出，他在年輕的時候讀到德漢(William Derham, )所寫：「自然科學的存在，不是只留在探討大自然的現象，還有一個更高的目的－認識創造大然的上帝。」 (William Derham,

5 他開始喜歡自然科學。 林奈後來寫道：「這本書是為好問的人寫的，書裡提到昆蟲結構的奇妙，與風對於人的好處。啟發我思考，生物與生物之間、生物與大自然之間，為何充滿這麼有趣的關係？」自此成績好轉。

6 1727年，林奈進入瑞典歷史最悠久的烏普薩拉大學（Uppsala University）醫學系。
不過他對動植物學比對醫學有興趣，大部份的時間是在上生物學的課。 1730年，他取得學位，沒有立刻去行醫，而到瑞典北方的拉普蘭（Lapland），與一群善於馴鹿的種族─沙米（Sami）人同住。沙米人操著與歐洲人不同的語言，在極為寒冷的地方生活著，六千年來幾乎沒有與其他的種族相來往。林奈前往該處，與沙米人一起生活，他背著背包四處爬山，觀察大自然。 拉普蘭（Lapland）

7 他又寫道：「大自然的體驗，使我與上帝的創造有第一手的接觸。願我一生是上帝創造發現者，同時也是上帝的見證者。」
他稱這一段時間所寫的日記是「山谷旅程」，其中記載著他的禱告：「上帝，祢是偉大的創造者與萬物的保守者，祢讓我們能夠爬上拉普蘭的高山，又下到最深的山谷，我讚美祢所創造的一切。」 他又寫道：「大自然的體驗，使我與上帝的創造有第一手的接觸。願我一生是上帝創造發現者，同時也是上帝的見證者。」

8 之後，他前往荷蘭各處的植物園研習植物。在多數人的眼中，他是一個醫學逃兵，為了研究植物，四處旅行。
但是1735年，林奈將研究的心得，出版《自然系統》（Systema Naturae）一書，這是近代科學史的里程碑 他在書裡不僅出「雄蕊與雌蕊結構存在，是植物分類的特徵」，而且「雄蕊、雌蕊存在的意義，不只是為了繁殖，而在顯示大自 然存在一個法則，可以用此 作為分類系統的基礎。」 《自然系統》（Systema Naturae）

9 因這本研究報告，讓生物學被認為是有法則的學科 因而林奈被稱為「生物學之父」 ，自此生物學脫離醫學，成為獨 立的學科，逐漸與物理學、化學
，三足鼎立。

10 長久以來，科學史的研究者深感不解的是，為何林奈知道雄蕊與雌蕊的結構，存在著能將植物分類系統的特徵？
對一個這麼重大的發現，以林奈才29歲的年紀實在是太年輕了。

11 林奈沒有提供太多的資料給後人，只在《自然系統》一書的開始，就引用聖經：「你且問走獸……凡活物的生命，和人類的氣息，都在祂手中。」（約伯記十二章7，10節），表明他對生物分類的假設，是源自他對上帝的信仰與他對生命的探索。

12 1739年，林奈回到瑞典與未婚妻摩瑞（Sara-Lisa Moraea）小姐結婚，為了生活，他開始行醫。
但是隨著《自然系統》的出版，他的名聲不斷遠播，這種系統的分類觀，迅速被歐洲的學者所接受。 1741年，瑞典皇室聘請林奈擔任烏普薩拉大學的教授，他設立普世第一個「生物學系」，並使烏普薩拉大學成為當時生物學教育的中心。 摩瑞（Sara-Lisa Moraea）小姐

13 林奈自己也寫道：「研究報告裡的一點幽默，是主食之外附加的甜點。」
林奈是一個非常幽默的老師 他的學生筆記裡還留著他上課的講述：「蒼蠅是勇敢的昆蟲，可以在國王的鼻子上凌空飛躍，一下子又飛到國王的頭頂上，甚至站在皇冠上，想離開就隨時離開。」 「林奈在上課時提到聖經裡『銀鍊折斷、金罐破裂、瓶子在泉旁損壞』（傳道書十二章6），就如同老人微血管容易受阻破裂，膀胱無法承載太多的尿液，腎臟的功能也逐漸失去了。」 林奈自己也寫道：「研究報告裡的一點幽默，是主食之外附加的甜點。」

14 上課之餘，林奈也帶學生到山上、海邊探勘大自然 他寫道：「帶學生到大自然中擷取知識，如同把牛牽到穀舍吃飼料。」
1743年，林奈分類化石中的生物，出版《生長在可棲息的地球》（On the Growth of the Habitable Earth）一書 他提到地面上有巨石的遺留，與高山上有海中生物的化石，證明「地球過去曾經經歷多次的變動，而且是全球性的大變動。」

15 他寫道：「在上帝創造的過程中，除了挪亞時代的大洪水之外，還有其他多次劇烈的變動。愈接近地層底部的生物化石，其存在愈接近創造的初期。但是根據我長期的觀察，我依然不確定創世的在哪一層；因此，若是由地質證據來計算地球過去的年代，無論是用化石，或是用數學，無法確定上帝創造之初的年代，上帝沒有將創造的初始狀態保留下來，這是上帝的恩慈與智慧。因為現今所有的生物，都無法生存在創造世界時的環境。」 「若用地質與化石來探討上帝起初的創造，將如同一群瞎子進入人群中，聽眾人說這、說那，末了才知道大家都是瞎子。」

16 1744年，林奈到瑞典北部波羅的海的海岸邊與海上的島嶼，如哥德蘭島（Gotland），觀察地層結構與生物化石。
1746年，他到瑞典西南部的西約特蘭（Vastergotland）低地與瑞典南部的斯科訥（Skane）高地，觀察各地的地質，腳蹤幾乎遍布瑞典各地。

17 而後，他提出地球深受「水」的作用力影響，而且地球的水曾有一度比現今多，才會在高山上留下有海洋生物的痕跡，而後這些水逐漸消退，這個論點稱為「水消退理論」（theory of diminishing water）。

18 地球表面的水為何會逐漸消退呢？林奈認為是「植物」作用。
這是一個很獨特的看法，早期的地質學家大多認為地球的變動會影響生物，但是林奈首先認為植物也會影響地球環境。

19 例如，林奈提出植物的蒸散作用，能將地面的水蒸發到空氣，植物改變地面空氣的水比例分配，這些作用對於人類的生存非常重要。林奈寫道：「植物的功能，能將土壤含水量接近飽和的土地轉為旱地；沒有旱地，人類就無法居住。」 植能相關試驗

20 林奈認為，上帝創造天地的第三天，上帝使旱地露出、植物生長，是上帝用植物使水分重新分佈。
到了上帝創造天地的第四天，空中的水蒸氣很多，大氣中有些變動，沈降了許多雨水，而後厚雲消散，在地上可以看到太陽、月亮與星辰。到了第五天，地球上有旱地又有淡水，上帝在這時創造動物。

21 1751年，林奈發表《植物哲學誌》（Philosophia Botanica），提到植物的生長與分佈，受到環境的影響，因此環境是限制生物繁殖的因子，尤其是植物影響環境，環境也影響植物，互相維持著大自然的平衡。

22 1753年，林奈發表《植物種誌》（Species Plantarum），這是林奈最著名的研究報告。他在這報告裡提出「雙命名法」（binomial nomenclature）
用拉丁文的屬名 與種名，來命名 植物，為普世所 遵從。

23 林奈寫道：「亞當能給各樣的生物取名字，證明生物界一定存在命名的原則，而且這個原則存在生物身體的特徵上，亞當一看就能叫出名字。生物學的基礎，是由準確地給生物命名開始。」
隔年，林奈將植物與其生長環境的關係，分為六種：「水域植物」、「山域植物」、「陰域植物」、「草域植物」、「岩域植物」、「寄生植物」。 這些分類的名稱，現今依然在用。 1755年，林奈提出生物存在著「自然節奏」（natural rhythm），他佈置一個花園，按照不同的花開放的時間，成為大自然的月曆，表示生命的規律性。

24 同年，林奈將植物的分類延伸到動物學，提出：「若能將生物精確的分類，將為世人開一扇窗，認識上帝與其創造，清楚、有次序、有法則。」
他提出聖經裡已有動物分類的邏輯，在聖經利未記十一章裡就用到「腳蹄有沒有分瓣」、「吃東西有沒有反芻」、「身體上的翅膀、鱗片」、「用掌行走，或是四足在地上爬行」的方式來分類。

25 林奈提出，凡是有固定形體存在的皆為「物」，他用「物」（substance）的概念來區分。
有形體卻沒有生命的，他稱為「礦物」；有生命卻沒有感性的（feeling），他稱為「植物」；有感性卻沒有理性的，他稱為「動物」；有感性、有理性、有靈性（soul）─能夠思考永恆與敬拜上帝的，他稱為「人物」。

26 林奈根據這分類的邏輯，1758年依動物的形體結構區分為「哺乳類」、「鳥類」、「兩棲類」、「魚類」、「昆蟲類」與「蠕形動物類」，這成為日後生物學重要的分類
其中他首先使用哺乳類這一個名詞。

27 1757年，林奈在《有趣的自然》（De Curiositate Naturali）一書中寫到：「為何大自然中會有蛇、蜥蜴等長相難看或可怕的爬蟲呢？這是上帝創作的敗筆嗎？我愈觀察這些動物，愈認為這些生物有其存在的目的。當人評斷這些動物時，若能不以自己 為中心，將會發現這些生物充 滿了上帝創造的榮耀。」

28 林奈最後的研究，是將「人」放入自然分類的系統中。
他在1749年至1760年仔細地研究，如何精確的區分「人類」。 林奈寫道：「在所有的生物中，只有人能思考永恆，能對上帝感恩，能敬拜上帝，是上帝差祂獨生子耶穌所救贖的對象。」「如果生物的分類是一個階梯，人類將是最高的一階。」林奈首先建立「智人種」（Homo sapiens），而後將人類歸於哺乳類靈長目人屬智人種內。

29 這些生物沒有尾巴、能走路，能使用簡易的工具、也有雕刻與繪畫，但是林奈不認為這些上古時代擬人的生物是人類。
當時已經有許多化石呈現史前有類似人類的生物存在，這些生物有的住在森林稱為「森林人」，有的住在洞穴稱為「洞穴人」，或合稱為「山頂洞人」；有些體型矮小稱為「矮人族」。 這些生物沒有尾巴、能走路，能使用簡易的工具、也有雕刻與繪畫，但是林奈不認為這些上古時代擬人的生物是人類。

30 根據林奈的造物，真正的人類或智人種是「渴慕永恆」（eternal attraction），不是生物的結構特徵所能區分出來，這是生命科學分類的極致，林奈寫道：「生物分類是簡化世界的邏輯，人類分類邏輯不等於真實的世界。」

31 1759年，林奈將這些史前的生物稱為「擬人類」。
近代許多生物學家常將人類的演化，以圖示呈現由猿人、山頂洞人到近代的智人種，卻很少定義什麼是「人種」，以為用牙齒、頭蓋骨結構的相似性就可以尋找到最初的人類，但是從這些東西真的能夠看出對「永恆的渴慕」嗎？ 近代生物學大量套用林奈的名詞，卻違反了起初林奈對於人種的定義。

32 1760年以後，林奈的身體漸感不適，他逐漸退出生物學研究，轉而個別指導學生。
每年暑假他持續邀請學生，前往他在哈馬比（Hammarby）的鄉間小屋，能與林奈同住，一起討論，是學生最珍惜的機會。 哈馬比（Hammarby）

33 林奈在1774年生病，逝於1778年，他在晚年時寫道：「在人生的末了，上帝帶我來此。我站在小山上，靜靜凝視著遠處潮浪，傾聽著浪花低訴，此外一片平靜。」