這是「生理學講義」的第一篇,日後將不定期刊出。我想盡量不用圖表公式,而以文字說明為主,希望學過高中生物學的人都可以看得進去。也希望網友看到不通不懂之處,不吝告知,我也可以隨時修正。
「生理學」是英文 physiology 的譯名,由 physio- 及 -logy 兩個字根組成,原義是「研究自然的學問」,與物理學(physics)有相同的字源,後經衍申為「研究生物及其組成如何運作的學問」。當初將 physiology 譯成「生理學」的先賢,可謂極其高明,因為「生理」除了有「生計、活路」之意,還可以拆解成「生之理」,也就是「生命的道理」,與 physiology 的本意十分貼近。
「生理」一詞,出自魏晉竹林七賢稽康(223-262 AD)的《養生論》(注),他是這麼說的:「君子知形恃神以立,神須形以存,悟生理之易失,知一過之害生。」文裡的「生理」一詞,接近「生存之理」,而非「生命之道」;只不過兩者界線不是那麼清楚,轉借亦無妨。
1993 年,國際生理學會(International Union of Physiological Sciences, IUPS)於英國格拉斯哥舉行四年一度的大會,就把中文的「生理」轉譯回英文「The Logic of Life」,作為大會主題,會後並出版專書:「生之理:整合生理學的挑戰」(Logic of Life: the Challenge of Integrative Physiology, Oxford University Press, 1993)。顯然,歐美生理學家也認同 physiology 的主題,就是「生之理」。
那究竟什麼是「生之理」呢?要回答這個問題,我們得先從「生命是什麼?」這個問題著手,方能有真正的了解。
一般人談到生命,總受到「人」的本位主義影響,以為活著就是有知覺、有思想,能吃、能拉、能動、能睡,卻不見得想到,世間多的是不會自己移動、也不見得會思想,但卻符合生命要求的生物。如果我們往細處看,最簡單的生物是單細胞生物(unicellular organism),它們會吸收能源,進行新陳代謝、排泄、生長、生殖等任務,並適應環境變化,這些也就是成為生命的基本要求。
單細胞生物的好處,是家裡人口簡單,一人吃飽全家也就飽了;同時,一個細胞最多就那麼丁點大(直徑在幾個微米 10-6 m),養分廢物的運輸,靠單純的分子擴散(diffusion),就綽綽有餘,不需要什麼特別的系統。然而,對多細胞生物而言,事情就不那麼簡單了。
十九世紀的科學家已經知道,體積再怎麼巨大的動植物,也都是由一個個小細胞堆積而成,這也就是所謂的「細胞理論」(cell theory)。人全身上下由幾十兆個(billion)細胞組成,每個細胞都有能源、代謝及排泄的需求,與單細胞生物無異;只不過人體細胞還多了分化這一層,各司不同職責。再來,功能相同的細胞會聚集成組織(tissue),各種組織再形成器官(organ),不同器官又連結成系統(system),分別負責循環、呼吸、消化、泌尿、運動、防禦、傳訊、生殖等功能,如此也才形成完整的人體。
相對於一人飽全家飽的單細胞生物而言,人體這個多細胞生物的負擔,要大上太多,得養活幾十兆人口。不過人體每個細胞也都沒閒著,套句大仲馬的小說《三劍客》(Three Musketeers)裡國王火槍隊的座右銘「人人為我,我為人人」(One for all and all for one),那也正是人體細胞的寫照:每個細胞都為整個人體的存活盡份心力,而整個人體也照顧了每個細胞的生存。
至於這一點又是怎麼辦到的,就成了生理學這門學問的內容。舉凡多細胞生物的循環、呼吸、消化、泌尿、運動、防禦、傳訊以及生殖等功能,都屬於生理學家感興趣並想辦法了解的問題,我也將於後文陸續道來。
注:稽康的《養生論》一文,是中國文人養生之道的代表作;目前流傳於世的一篇並不長,文字也不算難懂,從現代生理學的角度來看,頗有意思,當另為文詳述。