论文部分内容阅读
如果达尔文与我们同时代,当他进入大学生物系之后,发现只有从事分子生物学研究才有可能获得研究资金,他会不会义无反顾地丢下镊子和放大镜,奔向PCR仪和DNA测序仪?
初到马里兰大学读研究生的P r i c i laChaverri贴出一张招募启事,她得到了PEET(经典分类专业加强训练)计划的资助,现在想要寻找和自己意愿相同的本科生,共同开展关于美国肉座菌(见本期辞典)的分类学研究。启事贴出,竟然无人回应,无奈之余,她只得更改启事内容,补充说明还可以学习PCR仪和DNA测序等分子生物学技术,在这之后,她收到了100份申请。
1比100,这就是经典的物种分类学与分子分类学在学科天平两端的分量。
经典分类学没落
在中国科学院植物所,有这样一个段子:“读研究生敢于选择分类学专业的是‘猛士’;毕业后敢于选择这个专业做职业的是‘勇士’,选择在科研圈内为分类学奋斗,不与科研圈内游戏规则妥协的人是‘壮士’;死不悔改被淘汰的人遂成‘烈士’。”
其中所谓的分类学专业指的就是经典分类学,用形态和地理的方法来分类物种。
在植物所学习了5年经典分类的金效华博士,是兰科植物专家,他曾经遍访云南的山寨和沟壑,根据兰科的地理分布和花、叶、果等部位的形态特征对它们进行分类。然而,当他从昆明植物所学习了细胞学、遗传学和分子系统学等物种分类的现代方法之后,他就改变了研究方法,实验室于是取代了田野,精密仪器则代替了标本。
现在,植物所里做分子系统学物种分类的学者一大半都是像金效华那样搞经典分类出身的。他们目前手上的四五个项目都和分子系统学有关,而且,在他们看来,似乎“经典分类已经做得差不多了,只剩一些完善的工作,而生物进化、遗传机制还要深入研究,我们要往下走”。
“往下走”的意思也就是佛罗里达大学植物学家Walter Judd所谓的“进化”。Judd是世界上首批体验分类学“进化”的科学家之一,他承认“分子分析带来了令人兴奋的成果”。很多年轻的学者却早早把这种兴奋感变为依赖感。有一些人彻底告别了经典分类学,在尝到了仅凭对DNA测序仪和PCR仪等仪器的娴熟操作就能吸引大笔科研经费的甜头之后,再也无法体验到用自己的名字为一个新物种命名的成就感了。
年轻学者的选择将决定学科的未来。Judd这样资深的分类学家,正面临退休,但佛罗里达大学并没有计划再聘请新的分类学家。中国医科院药用植物所只剩不到10个经典分类学者,且都没有兼负教学任务。英国皇家植物园的最后一位裸子植物分类学家和最后一位蕨类植物分类学家相继在2006年和2007年退休,他们的位子从那时就一直空着。
发现新物种要靠老方法
Judd是研究热带开花植物的形态学的专家,他曾说,年轻的植物学家使用分子分析方法作为研究工具之后,他们会将研究重点放在已经有研究成果的植物种类上,而丧失了去发现新的类群的动力。
因此,为了避免几代之后没有人会根据形态特征鉴别物种,即使经典分类日渐式微,国内外仍有一批学者坚守最后的阵地,“传统进化知识体系的框架都是通过形态鉴定的方式建立起来的,目前,认识一个物种基本都是从形态学入手,它是基础。”这是他们坚守的理由。
因为这个理由,世界权威的分类学家Montgomery Wood,即使在投身研究之初被同事说是“浪费时间”也不曾犹豫。50年来,Wood研究一种全球分布的黑蝇,现在,他仅凭双眼就可以鉴别近万种寄生蝇科中的很多个属。被同行泼冷水,在恶劣环境下进行野外调查,经费不足成为家常便饭,这就是Wood成为著名分类学家之前所要经历的磨练。
中科院植物所博导傅德志也是经历了同样的磨练,“1 992 年的时候没什么课题,没课题也就没经费,于是就凭自己的兴趣做研究,最少的时候,每个月就200块。”即使在这样的情况下,傅德志依然完成了了裸子植物新系统的研究。2009年,他即将完成维管束植物科属分类编码的研究。这个维管束项目已经用掉了他20多年时间,需要彻底清算根茎部含有维管束构造的植物的名称、分布区域和含有的物种数目,相当于彻查蕨类、裸子和被子植物。关于该项目,光参考书就能摞起两人高。
有趣的是,每当傅德志每完成一个项目,都会衍生出一些新的工作和项目。完成了维管束植物(见本期辞典)科属分布编码,现在他又对世界被子植物的科属志产生了兴趣。他对将要展开的新项目很有信心。事实上,裸子植物的成员家谱,就是运用传统的形态和地理学方法在2004年被其研究组攻克的。根据志书,进行大量的野外观察、标本识别和数据库的查阅,傅德志认为那样并不过时。
在他看来,“标定物种最终还是要回到经典分类”,因为形态分类法是统计学,而现代分子技术是标量科学,标量科学是建立在统计学基础上的。比如,“用形态和地理学方法已经分出20个种了,而DNA条码鉴定所能做的工作充其量只是看我分的种准确不准确,或者看看能不能合并其中的几个种。可要是没有我们事先分的这20个种,一切都白搭”。
选择一门关于花鸟鱼虫的学问
“分类学的灵魂是形态和地理学”,老祖宗达尔文的话已经无数次被验证。密歇根州立大学的昆虫学家Anthony Cognato和他的学生Jiri Hulcr在巴布亚新几内亚的热带雨林里花了18个月调查树皮甲虫,发现一种浅黄色的小型树皮甲虫只能通过其他较大型的长腿甲虫得到真菌,验证了一种新的生态学现象—真菌窃取(mycocleptism)。
如果没有18个月的野外调查和后期的形态鉴别,我们永远也不会知道什么是“真菌窃取”。既是基础,又是灵魂,经典分类学却一直往冰点跌。PEET的毕业生调查报告中显示,47%的学生毕业后并没有从事分类学工作,而6%的毕业生正处于失业状态,中国那么多科研基金中,也只有自然科学基金向经典分类的研究工作倾斜。“因为分子生物学领域的研究消耗了大量经费,经典分类这一块的确受到威胁。”就连项目都是通常先做,成果出来后,再看能不能申请基金。
而做分子系统研究的学者们手上的项目根本忙不过来,国家基金委项目、国家杰出青年科学基金项目、国家 973项目以及科学院分配的项目通常都是在同步进行着。
当分子生物学的学者们忙得不亦乐乎时,其实经典分类学家也没闲着,只是他们由专职研究变成了兼职鉴定。从事DNA条形码鉴定中药材的宋经元说:“当他们在采样的时候,需要专业的形态分类学家,以避免采错样,而在有了鉴定结果的时候,也会让形态学家判断对不对。”因此,在做中药材鉴定的过程中,分类学家也是必不可少的。可也有看法是,这样一来分类学家只需要适时提供一些科属种的数据,变得工具化了,与之前的辉煌时代相比,无异于从法官变成了被随意抽调出场的陪审团成员。
“前景的确不容乐观,但我也不会为此担心得夜不能寐。”现在,Wood将更多精力放在研究和保存更多物种上。而其他科学家也试图找出延长经典分类方法的寿命的办法。亚利桑那州立大学的昆虫学家QuentinWheeler就希望通过网络基础设施,通过数字图像和虚拟网络方便研究者了解放在国家历史博物馆中30多年前的标本。宋经元参与的DNA条形码鉴定中药材研究项目就是为了通过那些像超市认知码一样的基因序列和射频技术,让任何人都能识别物种。DNA条形码物种分类计数已经用来识别动物了,但是植物因为不同科属之间的基因变化很小,还在等待最终的标准基因序列。
这些方法都在上手的门槛和鉴别时间上下功夫,一个分类学新手甚至可以省去野外调查的步骤。这也是一些分类学家真正担心的地方,人们似乎不愿过多地停留在对物种感性认识的阶段,说得直白点,就是对生物多样性失去了兴趣。密歇根州立大学的昆虫学家Ralph Holzenthal发现在巴西东南部的一角,至少还有850个物种等待被分类鉴定,而他的项目申请书修改到第四轮仍然通不过。
经费和就业率让学生对94%的未知物种失去兴趣,即使小时候像达尔文一样,热衷认识植物、收集鸟巢和捕捉昆虫,但学生一旦发现从事分子生物学的研究才可能拿到比国家自然基金多4倍的国立卫生研究院资金,他们还是会义无反顾地丢下镊子、放大镜,拿起PCR仪和DNA测序仪。
初到马里兰大学读研究生的P r i c i laChaverri贴出一张招募启事,她得到了PEET(经典分类专业加强训练)计划的资助,现在想要寻找和自己意愿相同的本科生,共同开展关于美国肉座菌(见本期辞典)的分类学研究。启事贴出,竟然无人回应,无奈之余,她只得更改启事内容,补充说明还可以学习PCR仪和DNA测序等分子生物学技术,在这之后,她收到了100份申请。
1比100,这就是经典的物种分类学与分子分类学在学科天平两端的分量。
经典分类学没落
在中国科学院植物所,有这样一个段子:“读研究生敢于选择分类学专业的是‘猛士’;毕业后敢于选择这个专业做职业的是‘勇士’,选择在科研圈内为分类学奋斗,不与科研圈内游戏规则妥协的人是‘壮士’;死不悔改被淘汰的人遂成‘烈士’。”
其中所谓的分类学专业指的就是经典分类学,用形态和地理的方法来分类物种。
在植物所学习了5年经典分类的金效华博士,是兰科植物专家,他曾经遍访云南的山寨和沟壑,根据兰科的地理分布和花、叶、果等部位的形态特征对它们进行分类。然而,当他从昆明植物所学习了细胞学、遗传学和分子系统学等物种分类的现代方法之后,他就改变了研究方法,实验室于是取代了田野,精密仪器则代替了标本。
现在,植物所里做分子系统学物种分类的学者一大半都是像金效华那样搞经典分类出身的。他们目前手上的四五个项目都和分子系统学有关,而且,在他们看来,似乎“经典分类已经做得差不多了,只剩一些完善的工作,而生物进化、遗传机制还要深入研究,我们要往下走”。
“往下走”的意思也就是佛罗里达大学植物学家Walter Judd所谓的“进化”。Judd是世界上首批体验分类学“进化”的科学家之一,他承认“分子分析带来了令人兴奋的成果”。很多年轻的学者却早早把这种兴奋感变为依赖感。有一些人彻底告别了经典分类学,在尝到了仅凭对DNA测序仪和PCR仪等仪器的娴熟操作就能吸引大笔科研经费的甜头之后,再也无法体验到用自己的名字为一个新物种命名的成就感了。
年轻学者的选择将决定学科的未来。Judd这样资深的分类学家,正面临退休,但佛罗里达大学并没有计划再聘请新的分类学家。中国医科院药用植物所只剩不到10个经典分类学者,且都没有兼负教学任务。英国皇家植物园的最后一位裸子植物分类学家和最后一位蕨类植物分类学家相继在2006年和2007年退休,他们的位子从那时就一直空着。
发现新物种要靠老方法
Judd是研究热带开花植物的形态学的专家,他曾说,年轻的植物学家使用分子分析方法作为研究工具之后,他们会将研究重点放在已经有研究成果的植物种类上,而丧失了去发现新的类群的动力。
因此,为了避免几代之后没有人会根据形态特征鉴别物种,即使经典分类日渐式微,国内外仍有一批学者坚守最后的阵地,“传统进化知识体系的框架都是通过形态鉴定的方式建立起来的,目前,认识一个物种基本都是从形态学入手,它是基础。”这是他们坚守的理由。
因为这个理由,世界权威的分类学家Montgomery Wood,即使在投身研究之初被同事说是“浪费时间”也不曾犹豫。50年来,Wood研究一种全球分布的黑蝇,现在,他仅凭双眼就可以鉴别近万种寄生蝇科中的很多个属。被同行泼冷水,在恶劣环境下进行野外调查,经费不足成为家常便饭,这就是Wood成为著名分类学家之前所要经历的磨练。
中科院植物所博导傅德志也是经历了同样的磨练,“1 992 年的时候没什么课题,没课题也就没经费,于是就凭自己的兴趣做研究,最少的时候,每个月就200块。”即使在这样的情况下,傅德志依然完成了了裸子植物新系统的研究。2009年,他即将完成维管束植物科属分类编码的研究。这个维管束项目已经用掉了他20多年时间,需要彻底清算根茎部含有维管束构造的植物的名称、分布区域和含有的物种数目,相当于彻查蕨类、裸子和被子植物。关于该项目,光参考书就能摞起两人高。
有趣的是,每当傅德志每完成一个项目,都会衍生出一些新的工作和项目。完成了维管束植物(见本期辞典)科属分布编码,现在他又对世界被子植物的科属志产生了兴趣。他对将要展开的新项目很有信心。事实上,裸子植物的成员家谱,就是运用传统的形态和地理学方法在2004年被其研究组攻克的。根据志书,进行大量的野外观察、标本识别和数据库的查阅,傅德志认为那样并不过时。
在他看来,“标定物种最终还是要回到经典分类”,因为形态分类法是统计学,而现代分子技术是标量科学,标量科学是建立在统计学基础上的。比如,“用形态和地理学方法已经分出20个种了,而DNA条码鉴定所能做的工作充其量只是看我分的种准确不准确,或者看看能不能合并其中的几个种。可要是没有我们事先分的这20个种,一切都白搭”。
选择一门关于花鸟鱼虫的学问
“分类学的灵魂是形态和地理学”,老祖宗达尔文的话已经无数次被验证。密歇根州立大学的昆虫学家Anthony Cognato和他的学生Jiri Hulcr在巴布亚新几内亚的热带雨林里花了18个月调查树皮甲虫,发现一种浅黄色的小型树皮甲虫只能通过其他较大型的长腿甲虫得到真菌,验证了一种新的生态学现象—真菌窃取(mycocleptism)。
如果没有18个月的野外调查和后期的形态鉴别,我们永远也不会知道什么是“真菌窃取”。既是基础,又是灵魂,经典分类学却一直往冰点跌。PEET的毕业生调查报告中显示,47%的学生毕业后并没有从事分类学工作,而6%的毕业生正处于失业状态,中国那么多科研基金中,也只有自然科学基金向经典分类的研究工作倾斜。“因为分子生物学领域的研究消耗了大量经费,经典分类这一块的确受到威胁。”就连项目都是通常先做,成果出来后,再看能不能申请基金。
而做分子系统研究的学者们手上的项目根本忙不过来,国家基金委项目、国家杰出青年科学基金项目、国家 973项目以及科学院分配的项目通常都是在同步进行着。
当分子生物学的学者们忙得不亦乐乎时,其实经典分类学家也没闲着,只是他们由专职研究变成了兼职鉴定。从事DNA条形码鉴定中药材的宋经元说:“当他们在采样的时候,需要专业的形态分类学家,以避免采错样,而在有了鉴定结果的时候,也会让形态学家判断对不对。”因此,在做中药材鉴定的过程中,分类学家也是必不可少的。可也有看法是,这样一来分类学家只需要适时提供一些科属种的数据,变得工具化了,与之前的辉煌时代相比,无异于从法官变成了被随意抽调出场的陪审团成员。
“前景的确不容乐观,但我也不会为此担心得夜不能寐。”现在,Wood将更多精力放在研究和保存更多物种上。而其他科学家也试图找出延长经典分类方法的寿命的办法。亚利桑那州立大学的昆虫学家QuentinWheeler就希望通过网络基础设施,通过数字图像和虚拟网络方便研究者了解放在国家历史博物馆中30多年前的标本。宋经元参与的DNA条形码鉴定中药材研究项目就是为了通过那些像超市认知码一样的基因序列和射频技术,让任何人都能识别物种。DNA条形码物种分类计数已经用来识别动物了,但是植物因为不同科属之间的基因变化很小,还在等待最终的标准基因序列。
这些方法都在上手的门槛和鉴别时间上下功夫,一个分类学新手甚至可以省去野外调查的步骤。这也是一些分类学家真正担心的地方,人们似乎不愿过多地停留在对物种感性认识的阶段,说得直白点,就是对生物多样性失去了兴趣。密歇根州立大学的昆虫学家Ralph Holzenthal发现在巴西东南部的一角,至少还有850个物种等待被分类鉴定,而他的项目申请书修改到第四轮仍然通不过。
经费和就业率让学生对94%的未知物种失去兴趣,即使小时候像达尔文一样,热衷认识植物、收集鸟巢和捕捉昆虫,但学生一旦发现从事分子生物学的研究才可能拿到比国家自然基金多4倍的国立卫生研究院资金,他们还是会义无反顾地丢下镊子、放大镜,拿起PCR仪和DNA测序仪。