第十章 细胞来自细胞:发生问题取代静态分类
一 谁先看到了分裂
“细胞来自细胞”是一句容易记住的话,也容易因为过于简洁而遮蔽它所压缩的工作。看见某个单位中出现两个内部区域,追踪一个细胞分成后继细胞,主张正常组织增长依赖已有细胞,再把这一原则推广到病变,分别需要不同证据。若把这些任务合并成一次发现,思想史便会变成一句口号寻找一个署名者的故事。
雷马克与魏尔肖的贡献首先需要在这一点上拆开。亚利桑那州立大学的胚胎学史资料明确指出,雷马克在一八五二年已经提出新细胞来自已有细胞的结论;魏尔肖随后将这一原则推向更广的细胞病理学论证。[10-1]这里可以确认先后与研究分工,却不据此断言某一个人是所有分裂观察的绝对第一。不同植物、动物和组织中的观察前史,不应被一个笼统优先权吞并。
魏尔肖的《细胞病理学》把细胞连续性写成一般要求。本章所据英译本的相关段落反对从非细胞物质直接建起新细胞,并以已有细胞为新细胞发生的前提。[10-2]这一原则将“从哪里来”置于细胞身份的核心。一个形态符合某种类型的新单位,还须能够与已有组织建立发生联系;它不能仅因出现在渗出物或颗粒之间,就被解释为这些颗粒自行聚合的产物。
为了理解原则如何被讨论,威廉·特纳一八六三年的细胞病理学讲演提供了接近当时争论的材料。特纳回顾了细胞通过既有细胞产生与在无定形形成物质中自由产生的两种解释,并明确区分已有细胞内的增殖和分裂繁殖。他同时承认古德瑟对病变中已有细胞及核作用的研究,称赞魏尔肖的论述、观察与学生研究扩大了这一思想的应用。[10-3]这类当时人的分账,比后来只列一个奠基者更接近知识形成的实际结构。
不过,特纳是争论参与者,他对英国贡献的强调本身也有立场。把他的讲演作为史料,意味着读取当时如何分配贡献、怎样组织证据,而不是把其中每一项优先权判断直接当作最后裁决。对于本章的主问题,更重要的是:观察、归纳、推广与教学传播确实并非同一种工作;一个思想能成为研究共同体的普遍要求,依靠的也不仅是最早一次看见。
分裂问题还会改变“同一细胞”的理解。静态分类关心某单位属于哪一类;发生追踪关心此刻的单位与此前单位怎样接续。一个细胞分裂以后,不能说两个后继者都在数量上等同于原来的一个,也不能说因为数目改变,前后便毫无连续性。连续性指向有证据的发生过程,而非单位数目的不变。这一区别为后来的谱系研究打开空间。
从这个角度看,细胞连续性原则既缩小又扩大了对象边界。它缩小了可接受的起源解释:不能随意诉诸无结构材料中突然出现的新细胞;它又扩大了研究时间范围:要理解现在的细胞,就必须追问此前阶段。这个扩大不是把邻近所有材料都并进一个无限整体,而是把能够承担发生联系的前后过程纳入证据。
雷马克的工作因而不能只在脚注中被补偿性提名。若研究者已经用分裂证据反对自由形成,那么后来的一般表达就应说明它接收了什么材料与问题。魏尔肖的贡献也不必因为这一先行工作而被抹去。将连续性原则组织成病理学研究要求,涉及新的适用范围和解释责任。公平的历史不是从一个英雄换成另一个英雄,而是给不同工作以适当位置。
这种区分还会改变我们评价理论创新的方式。一句表达简洁的原则可以非常有力,但它的力量来自所概括的证据、所排除的解释以及所要求的新研究。离开这些条件,口号既不能替代分裂记录,也不能证明所有病变都已经得到说明。它应成为继续追踪的起点,而不是停止追问的终点。
二 旧自由细胞形成说的困难
自由细胞形成说并不只是毫无材料支持的任意想象。在显微观察中,研究者确实能够在液体或细胞间材料里看到大小不同的颗粒、核样区域和细胞。有时看不见明确的先前细胞,有时新出现的结构又与周围物质连续。若把这些不同状态排列成从简单到复杂的序列,便容易推断新细胞由颗粒聚集、核形成和外层生成而来。困难在于,排列相容不等于发生已被证实。
特纳指出,在炎症渗出物中可以看到颗粒,并不能证明细胞由这些颗粒沉积或聚集生成;颗粒也可能是组织解体的产物。[10-3]同样一幅静态图像,因而可能对应方向相反的过程:从颗粒到细胞,或从细胞到颗粒。要区别两者,必须把时间与来源带入观察。增加图像清晰度可能有帮助,却不会自动确定方向。
这个反向可能性使差异序列D成为核心。过去可以按颗粒由小到大排列,现在需要说明先后次序以什么为依据。是同一材料连续变化,还是不同材料按推测阶段排列?若后者,阶段判断有没有独立于待证机制的根据?假如以“较小者必定较早”为前提,再据此证明由小到大形成,就会在证据组织中形成循环。发生解释不能由它自己安排的顺序来独自担保。
已有细胞分裂的解释同样承担取证责任。仅在新生组织附近找到旧细胞,还不能证明新细胞一定由这些旧细胞产生;空间邻近不是谱系。较强证据应连接边界、内部结构与前后阶段,尽可能排除外来细胞进入、切面造成的重复或不同单位重叠。细胞连续性是研究原则,具体某一谱系则是需要逐案建立的结论。
特纳对结缔组织的讨论说明,旧细胞“没有被看到”有时来自辨认条件。他叙述加入试剂以后,纤维变得透明,原先被掩盖的核样结构才显现;还讨论这些核与具有形态的细胞之间的关系。这里不是凭空增加一个隐藏实体,而是通过改变可见性条件,检查原来的无细胞判断是否可靠。观察条件一变,先前被当作自由形成空间的材料,可能重新显露已有细胞成分。
这一变化对两种理论的影响不同。它削弱“这里没有旧细胞,因此新细胞必须自由形成”的论证,却还不能单独证明新生细胞具体来自哪个前体。反驳一个排他前提,与完成一个替代机制,必须分开。若不作此区分,细胞连续性理论也会重复它所批评的错误:用一种看似合理的连接填补全部未见过程。
在SDE语言中,E涉及边界可辨性、核的持续线索与阶段关系的共同成立。试剂使纤维透明,并不是单纯向旧图像增加一个小点;它改变了“该组织没有细胞”这一结论的资格。新的显露S反过来要求D转向既有细胞与新生结构的联系。随着追踪加入,原来以颗粒大小组织的特征关系又被重新安排。由原来未见细胞到重新辨认细胞成分,构成可见性判断的修订;这项修订是否进一步改变了具体研究计划,仍须查明前后记录。
自由形成说的退出也并非一次发生于所有领域。特纳明确说,在正常组织形成中被放弃的解释,在某些病理性新生结构的解释中仍然存在。[10-3]这种不同步说明,一种机制在某类材料中遭到削弱,并不使另一领域立即拥有足够替代证据。病变可能更混杂、更难追踪,其异常形态也容易被认为服从特殊发生方式。理论推广必须在这些困难材料中重新承担证明责任。
更细致地说,自由形成还包含不同版本。施莱登把植物新细胞形成限制在已有细胞内部,却不因此等于正确理解了分裂;施旺对动物细胞间形成物质赋予的作用又有所不同。若把二者一概说成细胞从完全无生命物质中突然出现,便会失去争论的具体层次。需要被检验的是形成机制与谱系关系,而不仅是新结构位于旧细胞里面还是外面。
连续性证据的意义因此在于重新规定了可接受的发生故事。一个故事可以解释图像为何相似,却仍无法解释前后单位怎样接续;可以容纳最终结果,却没有排除相反方向。细胞理论的改造要求从这些不足中前进。共同单位被保留,而允许它在无定形材料中随时重新起源的机制受到约束,这正是上一章提出的选择性继承在时间维度上的展开。
三 疾病单位迁移
将细胞连续性用于病理学,使病变不再只是器官整体的颜色、硬度或体积改变。研究者可以追问其中哪些单位增加、减少或改变,异常结构怎样与已有组织相接。器官病理并未因此失去作用:病变位于哪里、怎样影响一个器官,仍是必须说明的问题。新增的是细胞层级的发生责任,它使同一器官中的不同过程有机会被进一步区分。
疾病单位的迁移首先表现为取样方式的改变。只比较患病器官与正常器官的宏观外形,可能无法知道异常来自哪些组成。若把组织内部单位及其分布纳入比较,就可以区分细胞数目、细胞形态和细胞间材料的变化。三者都可能使组织看起来增厚,却不必由同一机制产生。细胞病理的研究价值之一,就在于把一个相同的宏观结果拆成不同发生问题。
特纳讨论脓、癌和结核性结构时,强调需要考察这些新生结构是否与已有组织成分相接。他同时承认,即使早期变化相似,后来的特定形态仍需解释;单凭观察某种增殖不能决定最终是哪一种病变。[10-3]这段历史材料很适合说明细胞层级的贡献与不足:它可以把发生追问推进到更具体的单位,却不会自动提供所有疾病的特异性。
其中还有一个今天阅读时必须保留的历史距离。特纳和同代作者对若干具体病变起源的说明,不能作为现代病理事实直接沿用。我们使用这些段落,是为了考察当时怎样把自由形成解释改写为已有组织的变化。连续性的一般要求与某个病变究竟起于哪类细胞,仍是不同层次。前者可以在后者的局部错误被纠正之后继续成立。
细胞病理也不能把“病变发生的单位”与“病因所在的单位”合并。若某一细胞受到损伤,它是损伤显露的场所,不表示导致损伤的全部过程都位于其内部。外来作用、运输条件和组织之间的联系,都可能参与发生。把异常细胞辨认得再准确,也不会仅凭这一辨认知道最初扰动从何进入、如何传播以及为什么某些部位更敏感。
可以用一个不指向具体疾病的分析设例说明。两个组织样本都出现细胞体积增大。一种情况下,变化可能与细胞自身物质积累有关;另一种情况下,组织所处的交换条件改变,使细胞呈现相似结果。若只根据外形归为同一种机制,就忽略了产生相似显露的不同差异序列。S相近并不保证D与E相同,这一逻辑限制正是本书三方程分析应坚持的地方。
进一步说,细胞数量增加也不等于病理意义相同。在某种修复过程中,增加可以参与组织恢复;在另一种过程中,增加可能破坏原有排列和功能。判断不能只由数量提供,还要追踪增加发生在何处、怎样与邻近组织相接,以及对整体活动产生什么后果。结构统计与功能评价需要连接,却不能彼此替代。
这使疾病研究中的E具有明确内容。细胞形态、组织排列与局部交换状态不是彼此独立的标签。排列改变会影响细胞之间及其与周围材料的关系,交换条件又可能改变形态,形态变化也可能继续影响组织活动。分析任务是查清其中哪些相互限定有证据,哪些仍只是可能。若将全部关系一概称为纠缠而不区分,反而无法知道干预该瞄准哪一步。
魏尔肖的细胞原则在此是一种重要限制:病理性新生不能成为任意免除发生追踪的例外。但它不是一种万能原因。知道新细胞有前体,不等于知道其异常为什么发生;知道组织由细胞组成,不等于知道器官怎样失去功能。原则的价值正体现在它要求增加哪些研究,而非可以删掉多少问题。
疾病单位的迁移因此是分层的。宏观器官定位继续提供范围,细胞结构提供局部组成,连续性追踪提供前后联系,生理研究则需要解释活动怎样变化。它们共同构成更有约束的判断,却不会自然熔成一个单尺度答案。细胞病理的突破,在于使异常生命过程获得了更具体的追问入口,并迫使某些过于宽泛的发生故事退出。
四 未完成的整体问题
细胞来自细胞,可以约束单位的延续,却不能单独解释多个单位如何维持一个组织。即使每个局部都有连续谱系,我们仍要问它们为什么形成特定排列,怎样交换物质,如何在活动上相互配合。连续性解决的是起源关系的一部分,组织协调则涉及当前构成和功能关系。两种问题有关联,却不存在一个可以直接替代另一个的答案。
这也是细胞理论不能简单写成把生命拆成无数独立小个体的原因。细胞具有一定的局部活动,身处组织时又受到共同条件限制。把它们从组织中分别辨认,是研究操作;是否能够在分离状态下继续维持原有活动,则是另外的问题。研究单位的可分辨,不等于功能上的可分离,更不等于解释时可以省略所有单位间关系。
本书可以在这里明确一个适用于后续章节的区分:形态边界、发生边界与功能边界未必重合。形态边界帮助确定观察的单位;发生边界要求追踪前体与后继;功能边界则可能必须包括多个单位之间的协作。边界不重合,不意味着细胞概念失败,而意味着不同任务需要说明各自怎样划定研究范围。
这种区分同时防止两种过度。一种过度是认为既然细胞是基本单位,所有较高层级都只是细胞清单;另一种是认为既然组织功能依赖共同作用,细胞边界就没有独立价值。前者难以解释排列与协调,后者则可能失去局部变化和谱系追踪的精度。恰当的研究安排需要在具体任务中往返,让较大尺度的问题引导局部取证,让局部证据限制整体叙述。
若在科学实践层从D进入,本章首先比较研究者如何记录分裂与组织变化。这些记录支持细胞连续性的判断S;E则是边界可辨性、内部线索与阶段可比性之间的共同限定。细胞实际分裂属于被追踪的生命过程,与记录序列保持区别。随后,新的功能问题又可能要求扩大比较范围。六路径在这里体现为入口可以改变:追踪来源时由过程进入,解释当前协调时则可能由结构失配进入;两次研究不必使用同一取样尺度。
这种灵活性不是任意切换。每次改变入口,都要说清前一轮留下了什么不足。若细胞谱系已经较明确而组织活动仍无法解释,继续积累相同谱系资料未必是最有效的下一步;若整体调节已提出但受影响的细胞尚不清楚,宏观解释又需要回到局部。方法的价值,在于把下一次取证安排到真正尚未连接的地方,而非为既有答案增加同类例子。
从小室、内部核、共同细胞单位到连续性要求,本编没有讲述一条无误差的上升道路。每一步都带来可保留的成果,也可能把未经充分证明的机制一起带入。细胞核提高内部判同能力,围绕核形成细胞的学说却可能误读时间;共同细胞单位打开跨界比较,自由形成机制又需要修正;连续性排除某类起源故事,疾病特异性和整体协调仍未完成。
这些未完成的问题不是附在成功史后面的遗憾。它们正构成下一阶段研究的动力。一个单位只有能够提出新问题,并接受新问题对其适用范围的修订,才不会僵化成教科书中的图形。细胞理论的持续力量,来自共同单位与发生追踪相互加强,也来自它没有事实上消除器官、组织和整体层级的研究需要。
下一编转向循环、器官功能与生理调节,并不是说这些研究在历史上都由细胞理论之后才开始。哈维的工作更早,具有自己的材料、操作与论证传统。本书在此更换的是问题入口:前面追问单位怎样成立和延续,后面追问不同部分怎样形成有约束的活动系统。两条历史在时间上交错,在解释责任上相互补充,不能强行排列成一个理论自动生出另一个理论的直线。
至此,细胞来自细胞应被理解为一个有力量且有边界的发生要求。它把静态类别推进到前后接续,把正常与病变放在可比较的生命过程中,也将若干自由形成解释置于检验之下。它留下的整体问题,使我们必须继续考察组织之间的联系与活动,才能知道这些有来源的生命单位如何共同维持、改变乃至失去一个活的系统。