生物分类学的还原论困境及其突破的可能方向

吕晓钰　马来平



生物分类学的还原论困境及其突破的可能方向

吕晓钰马来平

摘要：生物分类学的发展濒临危机，与其理论自身的困境不无关系。生物分类学运用归纳方法，以部分代表性特征解释整体种群、以特征对比解释系统发育的研究模式，自然导致其带有一种还原论的特性。这一特性与生物学的整体论思想之间存在着某种紧张关系，造成了分类学发展的内部困境。不同的生物分类学派在存在论、认识论与方法论三个层面表现出不同的还原论或整体论倾向。系统生物学在相当程度上实现了还原论与整体论的融合，为生物分类学走出理论困境带来了曙光。

关键词:分类学； 困境； 还原论； 整体论； 系统生物学

近年来，我国的生物分类学面临着人才匮乏、难以为继的外部困境。为此，生物学家呼吁学界从加强相关人才培养入手解决这一问题*参见李将辉、王硕：《更加侧重基础·更加侧重前沿·更加侧重人才——对话国家自然科学基金委员会主任陈宜瑜院士》，《人民政协报》2010年3月7日，第25版。。然而，从科技哲学的角度看，外部困境的产生往往与其理论自身的困境有关，“危机是科学革命的前夜。所谓‘科学危机’，是旧理念跟不上新事实，实质上只能是认识论危机”*桂起权：《解读系统生物学：还原论与整体论的综合》，《自然辩证法通讯》2015年第5期。。遗憾的是，当前生物分类问题尤其是具体实践中的分类方法问题尚未引起哲学界的重点关注。“忽视对分类活动的关注，的确普遍存在于有关自然类的哲学讨论中，哲学家几乎都没有仔细研究过分类学实践”*董国安：《自然类词项的意义与指称——基于分类学实践的考察》，《长沙理工大学学报(社会科学版)》2015年第5期。。我们认为，鉴于分类学对生物学科的重要意义，科技哲学界积极探索其“突围之路”乃是一件刻不容缓的事情。

一、生物分类学中还原论问题的产生

在分类学发展的初期，生物分类更多表现为一种经验层面的操作，并不涉及太多存在论与认识论层面的问题。随着生物学的飞速发展，分类学的性质发生了改变，其理论问题也变得复杂起来。

1.分类学范式的转变

在生物分类学中，分类的基本阶元是物种。如何认识物种概念是一个非常重要的基础性问题。一般而言，在达尔文进化论出现以前，对物种进行分类是为了理解上帝的“杰作”，分类学实质上类似于生活中的物品分类。19世纪，伴随着进化论的横空出世，物种的概念大为不同，变成了一种不断渐变的进化的产物，探寻生物之间的亲缘关系便成为自然分类学的重要目的。不过，由于没有形成新的分类范式，在很长一段时间内，分类学还停留在模式种概念与“假设—推理—假设”的循环验证层面。“在达尔文《物种起源》(1859)一书发表以后的近一个世纪中，在生物分类学中并不存在方法论上的竞争。分类学家在力图建立一个能反映‘亲缘关系程度’的分类系统方面是没有异议的”*徐炳声：《生物分类学中的方法论》，《自然杂志》1986年第2期。。直到赫胥黎的新系统学出现以后，“分类学从种上分类发展到种下分类，种群的概念代替了模式概念。分类学更进一步深入到了本质，其特点是生物学的物种定义，代替了纯形态学的物种定义，把生理学、生态学、遗传学等诸因素包括在内”*郭天宇、许荣满：《现代科技对生物分类学的影响》，《医学动物防制》1999年第10期。。正是在赫胥黎之后，分类学进入了蓬勃发展期，开展系统发育研究成为其所面临的主要任务，并发展出支序分类学派、进化分类学派和数值分类学派三大分类学派。可以说，经过达尔文和赫胥黎的改造，分类学才逐渐从现象分类阶段进入到本质分类阶段，并在发展中产生了科学的方法论，进而形成了分类学的新范式，实现了与近代科学的接轨，也让分类学的操作基础从朴素的还原过渡到了还原论*还原与还原论并不等同，还原思想自古便存在，如将万物归结为一种或几种物质实体，而还原论是近代以后才逐渐形成与产生的，它主要是指以逻辑经验主义为代表的物理主义思想，试图将关于世界的知识还原为基本的理论或陈述。林奈及其之前的分类学是将一个物种整体还原到几个部分特征，尚谈不上是还原论，仅可称之为一种朴素的还原；在达尔文之后的进化论分类学，作为整体的物种与部分的特征不再只具有形态学意义，而同时成为一种关于进化的陈述，赫胥黎的新系统学进一步赋予了种群与特征在生理、生态、遗传上的意义，在这一意义上，种群(以及种群概念)与特征之间可被理解为两种陈述间的关系。本文主要是在现代科学的意义上看待种群与特征，而非简单的经验层面。。

2.分类学中归纳方法的运用与还原论倾向的产生

在上述过程中，由特征陈述组成的种群概念与“种以上单元一样，都不是客观存在，都是概念”*查汝强：《科学与哲学论丛》，南宁：广西人民出版社，1980年，第89页。，特征陈述可被用来解释后者。然而，在实际操作中，分类学家必须越过种群概念直接用特征来解释种群实体，进而表现出一种还原论的倾向。我们知道，以生物学哲学为代表的整体论与以物理主义为代表的还原论的争论历时弥久，作为生物学基础的分类学，本身却表现出一种还原论倾向，不得不引起我们的好奇。那么，分类学中的还原论是否仅表现为一种倾向性，还原论与整体论的论争与其又有何关系呢？下面，我们将做一考察。

二、生物分类学中不同层面的还原论及相关困境分析

由于在某种意义上，还原论可被粗略地理解为“部分论”，所以如何看待整体与部分的关系，在生物学家、物理学家、科学哲学家们所展开的还原论与整体论的论争中，是一个非常重要的原则性问题。关于二者的论争也一度白热化，生物学者更倾向于生命具有独特的整体性、系统性，物理主义者则豪言生物学不过是基于物理学而进行的“集邮”工作。具体而言，围绕“整体论-整体”与“还原论-部分”的论争在存在论、认识论与方法论三个层面都有展开：“对象之争是关于‘何物存在’的争论，属存在论问题，是世界构成方式、存在对象之争，如世界本质是整体还是部分；路径之争是关于‘从何处入手研究’的方法论之争，是获取知识的方式，涉及方法论原理、准则和策略的争论；而理论根本之争则是典型的认识论之争。论争“关于实在的知识”，讨论不同理论之间的逻辑关系，特别是关于不同领域、不同层次理论之间的关系。从总体上看，真正对立的是强整体论与强还原论，弱整体论与弱还原论是对它们观点的调和”*参见刘劲杨：《论整体论与还原论之争》，《中国人民大学学报》2014年第3期。。如刘劲杨文中所指出的，三个层面都存在着强整体论、强还原论与强整体论/弱还原论三种观点的论争。无论是在哪一个层面，强整体论者都强调整体决定部分，任何时候都不能脱离整体来谈部分；强还原论者则认为部分决定了整体，整体只是一种形式，通过部分可以完全地认识整体；调和论者反对对立的思维模式，认为二者有着各自不可替代的位置，是相互依存与制约的。

1.关于分类学的三个层面的还原论问题分析

在分类学中，自然界的某一种群是在存在论意义上存在的，对这一种群抽象概括后的概念是在认识论意义上存在的，归纳、概括及解释的过程是建立在方法论基础上的。因此，在分类过程中需要回答三个关键性的问题。第一，如何看待作为客观存在的种群，这是一个存在论问题。这一问题需要回答分类方法的出发点是什么，即生物种群本质上是整体性的还是可完全还原到部分的，它能否仅依靠部分特征进行准确的分类(“能否准确分类”并非“能否进行分类”，下同)？能，是一种存在论上的还原论。否，是一种存在论上的整体论。第二，如何认识抽象的种群概念，这是一个认识论问题。这一问题需要回答分类方法的落脚点是什么，即依据特征的集合能否推导出完全准确的种群概念，以对应客观存在的种群？物种概念是否就等于一个个特征相加之和(除原子式特征外，是否还有系统性特征存在，也只是特征范畴内的问题)？也可以说，概念陈述能否完全还原到特征陈述？能，是一种认识论的还原论。否，是一种认识论的整体论。不同的分类方法对这一问题的认识不同。对第一个问题的看法决定了第二个问题的答案。此处需要说明的是，我们认为，认识论意义上的还原，主要是理论之间的还原，在特定语境下也可以是陈述之间的还原，在分类学中主要是指后者。第三，如何得出认识论意义上的种群，这是一个方法论问题。这一问题需要回答分类方法的切入点是什么，即抽象概括的种群概念是如何从经验层面中推导出的，具体操作中是否只是选择由现象归纳出“部分性”特征的集合去推导出种群概念？是，是一种方法论上的还原论。否，是一种方法论上的整体论。对第二个问题的看法并不能完全决定第三个问题中方法的选择(方法论偏于整体论还是还原论并不完全由认识论决定)。进一步讲，前两个问题是有指导意义的认识层面的问题，后一个问题正是上一段中所描述的实践层面的问题。

简而言之，分类学家要运用还原的方法才能开展工作，但若满足于由现象归纳出单子式特征再推导出种群概念，而不去考虑运用整体论思想来选取整体性特征，可称为方法论的还原论(这是一种忽视整体论思想的消极意义上的方法论)；认为对应种群的种群概念可完全还原到特征的集合，即由关于特征集合的陈述可以准确地推导出对应着真实种群的种群概念，是认识论的还原论。与此相对应的，认为作为实体的真实种群能够准确地为作为部分的特征所还原，是存在论的还原论。否定以上观点，分别是方法论、认识论与存在论意义上的整体论，介于两种观点之间便是一种调和论。进一步讲，如果设t1是种，设t2、t3……是属、科等种上单位，认为t2、t3等概念陈述可以还原到种t1的陈述是认识论的还原论，认为t2、t3所对应的生物群体可被还原到特征层面是存在论的还原论。

2.分类学中的还原论困境分析

然而，还原方法的使用，却同时造成了分类学发展的内部困境。人们往往认为，只要不断地校验特征、减少误差，分类学就会日益完善。其实，由于生物体的特征难以穷尽，加之不同特征的进化意义不等权，即便分类学家在存在论与认识论层面具有整体论的思想，分类结果也无法真正体现物种的整体性，只得用部分带有相当主观性的特征来代表所对应的物种。面对这一困境，分类学家应该真正地认识到，“部分性”特征(包括原子式与单元式特征)可以解释整体，但不能代表整体。人类虽无法找出种群的一切特征，却可在选取原子式特征的同时探寻其更能体现整体性的单元式特征。换言之，无论使用还原论还是整体论方法，都只是一种方法上的选择，只有注重二者的结合，方能更好地促进生物分类学的发展。否则，不仅无法解决还原方法所带来的部分性与整体性之间的矛盾，还会从方法论上的还原越界到认识论甚至是存在论的还原，陷入更大的困境。

三、主要生物分类学派还原论强弱分析*因本文的研究重点为分类方法，此处的强弱主要是从方法论层面而言。各学派在方法论层面皆表现为还原论，只有强弱之分，而在存在论、认识论层面，或为还原论或为整体论，呈现出更为复杂的面相。

分类学通过从部分到整体的“跨越”，将物种还原为特征，将物种发育关系还原为特征对比，获得成功的同时也造成了自身发展的困境。不过，具体而言，不同学派对还原方法的运用程度并不相同，在存在论与认识论上的区别则更为显著。下面，我们将以分类学的方法论为考察重点，兼及存在论与认识论层面，就相关问题对各学派进行逐一探析。

1.支序分类学派分类方法的强还原论

支序分类学又叫分支系统学派、分支分类学派。“它主张以进化中的分支作为识别和区分分类单元的标准和确定各分类单元系谱关系的依据”*吴相钰等：《陈阅增普通生物学》，北京：高等教育出版社，2009年，第359页。。该学派摒弃了形态学分类模式，转为注重进化的意义，致力于重建一个像物理学那样的客观而严格的系统发育关系与分类系统。具体操作中，支序分类学家们非常注重采用单一的亲缘标准，严格区分共同祖征、衍征和独立衍征，按照祖征在衍征之前、共同衍征在独立衍征之前的顺序开展分类。因此，这一学派的分类呈现出严密、条理、清晰等特点，最为符合自然科学的标准，这一点往往被看作支序分类学派的优势所在。

然而，该学派虽认可种群进化的真实性，在分类过程中却将具“无限性”的真实种群完全还原到部分单一的特征，在存在论、认识论以及方法论上都表现为一种较强的还原论。“还原论在进行分析研究时还有两个哲学前提，这就是自然有限论和决定论……如果生物体的组成方式是无限的，那么这种研究就难以进行”*李建会：《生命科学哲学》，北京：北京师范大学出版社，2006年，第91页。。这也就意味着，支序分类学派看似是将严格推导的结果作为重建系统发育关系的基础，却缺乏足够的整体意识，很容易陷入决定论或独断论。譬如，这一学派过于追求“统一性”的标准，认为只有根据共同衍征建立的发育关系才是单系，却造成选择衍征时的主观性加大，影响了分类结果。诚然，物种的全体相似性难以把握，分类中的主观性不可规避，但若止步于此，分类学便难以发展。因此，只有兼顾生物的整体性，该学派才能更好地促进分类学的发展。关键是我们对待重要特征，尤其是共同的衍征，如何让它们更具客观性与“生命力”。

2.数值分类学派分类方法的弱还原论

数值分类学派又叫表征分类学派或表象分类学派，其代表人物“Sneath和Sokal(1973)并不讳言数量分类学具有唯名论和经验论的背景，他们认为：“从分类的需要出发，能够通过个体(OTU)的聚合和分划来逐步达到可以定义的类群(表征群)。然而，唯名论在哲学上拒绝本质论关于‘相似的事物都具有相同的本质’的观点，而认为所有相似的事物所具有的只是一个名称”*钟扬等：《分支分类的理论与方法》，北京：科学出版社，1994年，第45页。。因此，一方面，该学派认为“系统发育过程不可能完全追溯，这一点和传统分类学派相同。他们根据相似程度建立分类系统，不明确要求建立的分类系统代表系统发育过程”*袁锋：《昆虫分类学》，北京：中国农业出版社，1996年，第24页。，分类工作只是尽最大可能地接近这一目标。另一方面，他们希望建立没有人为干预、具客观性与可重复性的分类学，尽最大可能体现物种的全体相似性。然而，他们片面选取大量等权的表型特征，将客观性寄希望于计算机技术的做法，却走入了歧途。究其原因，其一，全部特征不可能穷尽，遑论全体相似性；其二，某些特征呈现出中性，缺少了进化上的意义；其三，特征的选择、计算公式的建立多因人而异，虽可运用计算机重复运算、验证，实则仍难避免相似系数的主观性。例如，相似可分为同源相似和同功相似，相似不一定就会有亲缘关系。昆虫和鸟的翅膀是相似的，但结构却完全不同。

总之，数值分类学派坚持唯名论思想，认为真实的种群实体不存在，难以通过部分特征得以准确还原，搁置了存在论问题；他们致力于开展探寻全体相似性的分类工作，是一种认识论上的强整体论；在方法论上却试图用尽可能多的非常片面的部分来解释整体，最终表现为一种弱还原论。该学派虽最重视生物的整体性，但因选取特征太庞杂、主观性太强，最终依然难以避免其方法论的还原论，没能真正实现创建整体论分类模式的初衷。

3.进化分类学派分类方法的弱还原论

进化分类学派是在与支序分类学派的论战中壮大起来的，“有的人把它视为介于表征分类和分支分类之间的一种概念模糊的‘折衷分类’”*陈斌：《生物分类学中的方法论——浅谈三大生物系统学派》，《昆虫知识》1988年第1期。，即对这两种学派的调和。“与支序分类学派一样，进化分类学派承认生物是进化产生的，分类系统要尽可能地反映或拟合进化过程或生物的血亲关系……进化分类学派承认进化论和世系传承，希望在制定分类系统和推导系统发育关系时，除分支过程之外还要尽可能多地结合形态、生态等多方面的特征和信息”*周长发：《生物进化与分类原理》，北京：科学出版社，2009年，第169、183页。。该学派反对支序分类学派的独断行为，试图重建真实的系统发育系统(显然，这是一种存在论与认识论上的还原论思想)，尽可能更多地综合进化中的因素、全面地考虑生物种群的特征。因此，他们认可整体论思想，强调生物体的系统性、整体特性与生态综合因素是生物学研究的重要基础。当然，在具体操作中，进化分类学派并不反对支序分类学派的祖征与衍征选择模式。例如，该学派的代表人物恩斯特·迈尔本人是整体论的积极倡导者，但他并非一味地抵制结构性还原方法，只是更加重视进化性特征的选择。

我们认为，鉴于分类方法自身所具有的还原论特性，在分类过程中引入整体性思路是正确的也是必需的。因此，进化分类学派的做法是值得肯定的，与同样强调整体性研究的博物学相比，该学派彰显了进化的意义，向前迈进了一大步。但有两点需要注意，其一，限于其产生的背景与科技的发展水平，进化分类学派仍主要依靠形态特征进行分类；其二，同时注重分支进化和前进进化的做法，带来了较支序分类学派更多的人为因素。简而言之，进化分类学派认为种群是客观真实存在的，并可通过部分特征进行还原，这是一种存在论、认识论意义上的强还原论；在实践中，该学派强调综合特征的选取，重视整体性特征，拓宽了特征的选取范围，表现出调和的态度，是一种方法论上的弱还原论。这一综合考虑部分与整体的方法，是非常有意义的尝试。

4.分子系统学分类的强还原论

分子系统学分类与上述分类学派不同，并非一种严格意义上的学派，但由于分子生物学发展迅速，在分类学各学派中的应用广泛，特在此单独予以说明。分子生物学的研究证明了物种之间具有巨大的统一性，于是分类学家便设想从生物核酸分子入手探寻生物种群间的亲缘关系，这种分类方法被叫做分子系统学分类。然而，“分子生物学家们曾经以为，如果有了基因组学，有了‘数量充足并且全面准确的活体细胞分子的实验数据集’，也就会有了一切。其实不然，因为‘从这些大规模的数据本身并不能直接理解生命如何运作’”*桂起权：《解读系统生物学：还原论与整体论的综合》，《自然辩证法通讯》2015年第5期。。

实际上，就分类方法的性质而言，运用分子生物学进行分类，贯穿着很强的还原论的运用。其一，分类学家需要将生物体还原到分子水平来归纳、选择分类特征，再通过对比内群、外群来确定某一物种群的属性，表现为一种典型的方法论还原；其二，在分类过程中，用分子水平上的某些重要特征来解释某一类种群，即将该物种还原到这些分子特征上，以此作为分类的主要依据。强还原论者正是这样在分子层面上“解构”生物体，进而去彻底地还原生物科学。因此，分子系统学分类还表现为一种存在论与认识论上的还原论。正如整体论者所指出的：生物学不是“集邮”，生物体更不是各分子相加之和，它有着独特的系统，系统会带来涌现性，仅仅依靠分子学来探究涌现性是难以成功的。所以说，虽然分子水平的分类从宏观领域进入了微观领域，但其指导思想仍停留在还原论层面。在分类操作中，对特征的归纳、选取，也并未突破宏观分类的还原论困境。可以说，分子系统学分类在存在论、认识论、方法论上都具有很强的还原论思想，明显缺乏整体论的思想。

近年来，随着科学的不断进步，几大分类学派在具体的分类操作中各自取长补短，开展了深入的结合。不过，从根本上讲，各学派仍保持着自身的不同侧重点。譬如，将支序分类学作为基础的数值支序学、革新格局支序学和进化支序学，仍属于支序分类学派的范畴，没有从本质上改变分类学自身还原论的困境。

四、系统生物学：分类学走出还原论困境的一种新的可能

我们认为，分类学所面临的危机，除社会因素外，与其自身的理论困境不无关系。在具体的分类实践中，分类学家把分类学的理论术语(分类各单元概念)还原为分类学中的经验观察或经验事实(归纳后的特征)，是一种把理论建立在经验事实基础上的方法论还原。然而，限于人类的认知能力，“对一个真实自然类的完全描述是无法达到的”*董国安：《自然类词项的意义与指称——基于分类学实践的考察》，《长沙理工大学学报(社会科学版)》2015年第5期。，导致这一还原论方法不可规避，进而造成了分类学的先天困境。这一还原一旦逾越了方法论的藩篱，走向认识论、存在论的还原论，必将进一步阻碍分类学的发展。

针对上述问题，本文的第二部分曾指出，一个可能的途径是，分类学家应重视科学哲学的研究进展，高度重视整体论思想和还原论思想相结合的研究方法，以原子式特征为基础，将单元式特征的选取工作引入到分类学中来。究其原因，一方面，虽然还原论与整体论二者在逻辑上是并列的，但如果从方法论的角度看，还原方法才是近代科学发展的利器，没有它的运用，科学在自然界面前完全无能为力。只有在科学发展到一定高度时，整体论研究才真正成为摆在科学家面前的重要议题，而且以系统论为代表的整体论研究方法仍需还原方法的支持。所以，还原方法作为一种必要的研究方法，也肯定会贯穿在生物学的研究中。我们在分类的过程中，应放心地使用还原方法，只是要注意将其限制方法论的领域内。另一方面，在生命科学研究中，整体与部分相互依存，二者都具有片面性，离开部分难以研究整体，缺乏整体的参与，部分也不可能准确解释整体。因此，在当前和今后的很长一段时间内，还原论与整体论之争仍难以避免。解决问题的办法便是必须找到一种调和乃至超越二者矛盾的新的路径。

对分类学来说，就是要找到一种能够兼顾部分和整体的方法，用于分类特征的选择。因为，我们虽不能找出生物体的全部特征，但可以在运用还原方法的前提下，探寻更能体现生命整体性的单元式特征。可喜的是，随着近些年系统生物学的蓬勃发展，科学家已经可以将被分类物种的细胞功能进行模拟，“自然界的生命是在分子、细胞、有机体和人类生态系统层面组织起来的，而人工生命则在日趋复杂的层面上发现足以捕捉生命系统核心概念的建模工具”*董云峰、任晓明：《论人工生命理论在认知科学范式转换中的作用——从“涉身-嵌入”到“涉身-情境”》，《科技技术哲学研究》2015年第2期。，重现了生物体某些整体性的功能*参见Fred C. Boogerd，Frank J. Bruggeman等编著，孙之荣等译：《系统生物学：哲学基础》，北京：科学出版社，2008年。。“系统生物学的最终目的是解析生命的复杂性。它是21世纪初科学革命的产物，出现于代谢通路理论、生物控制论和各种‘组学’的多学科交叉点上，是非线性的‘学科整合’的结果。从科学哲学观点看，单纯的还原论与整体论各有局限性，而还原论与整体论的融合则构成系统生物学的哲学基础。确切地说，系统生物学在主导思想上，实现了整体论与‘彻底还原论’的融合”*桂起权：《解读系统生物学：还原论与整体论的综合》，《自然辩证法通讯》2015年第5期。。

总之，生物分类学各学派在存在论、认识论上多具有还原论倾向，在分类过程中更是需要运用还原方法将物种简化到特征。然而，特征难以穷尽，仅仅使用还原方法，分类学必然囿于还原论的困境。整体论与还原论的论争启示我们，分类方法不是只有“穷尽全部特征”一条路，运用整体论方法是非常必要的，在选取单子式特征(原子特征)的同时，应充分考虑选取单元式特征(系统性特征)。系统生物学的发展为生物学中还原论与整理论之间的冲突消解指出了一条道路，也为生物分类学走出困境提供了一种新的可能性。

[责任编辑：林舒]

收稿日期：2015-10-15

基金项目：教育部人文社会科学研究规划基金项目“中国科研诚信建设现状的社会学分析与对策研究”(12YJAZH089)。

作者简介：吕晓钰，山东大学儒学高等研究院博士研究生(济南250100)；马来平，山东大学儒学高等研究院教授，博士生导师(济南250100)。

The reductionism dilemma in biological taxonomy and the possible solutions

LV Xiao-yuMA Lai-ping

(Advanced Institute of Confucian Studies, Shandong University， Jinan 250100， P.R.China)

Abstract：The development of biological taxonomy has been on the verge of crisis; the plight of its theoretical foundation is closely related. From the perspective of the philosophy of science, the inductive research approaches of biological taxonomy, explaining species with partially representative characteristics and phylogeny with feature comparison, result in a reductionism characteristic of itself. Because of the contradiction between reductionism and holistic ideals of biology, the biological taxonomy is in a development dilemma. Different schools of biological taxonomy have reductionism or holism tendency to one degree or another and perspectives varying in ontology, epistemology and methodology. The development of systems biology beyond holism and reductionism bring a glimmer of hope to settle arguments.

Keywords：Taxonomy; Dilemma; Reductionism; Holism; System biology