Reconciling the No Decoupling Approach and the Inbetweenness Approach to Constitutive Relevance Relation

在生物科学领域，解释事物运作方式最有力的方法是描述其背后的“机器”。科学家不仅会说鸟在飞，还会通过描述使飞行成为可能的跳动的心脏、收缩的肌肉和放电的神经来解释飞行。这被称为“机械论解释”（mechanistic explanation）。但要使这种解释成立，所提到的每一个部分都必须确实属于这台机器。如果研究人员指向树上的一片随机叶子，并声称它是鸟类飞行机制的一部分，那么这种解释就是失败的。科学哲学家长期以来一直致力于精确定义究竟是什么让一个部分对整体具有“相关性”。他们追问：我们如何能确定一个特定的组件是拼图中必不可少的碎片，而不仅仅是恰好出现在附近的物体？

多年来，两种不同的学派一直在争论寻找这些部件的最佳方法。其中一派认为，应该将整个现象视为一个单一且不可分割的事件，并观察改变一个部分是否会改变整体。另一派则认为，应该将现象视为一个链条事件，从一个触发点开始，以一个结果结束，并寻找位于该链条中间的部分。这两种观点一直被视为竞争对手，科学家和哲学家们就哪一种才持有正确答案展开了辩论。然而，一项新的分析表明，这场争论是基于一种误解。这两种方法并非在争夺真理，它们只是为发现之旅的不同阶段设计的不同工具。

由爱丁堡大学的 Yichu Fan 撰写的这篇论文提出，这两种方法实际上是兼容且互补的。作者认为，分歧源于科学家如何描述他们正在研究的现象。有时，科学家观察一种复杂的生物节律（例如果蝇的昼夜睡眠周期），并将整个周期视为一个巨大的、单一的事件。在这种视角下，该现象由单个变量表示。当研究人员使用这种“单变量”图像时，最有效的方法是“无解耦”（no decoupling）法。这种方法检查一个特定部分是否与整体紧密相连，以至于你无法在改变该部分的同时不改变整体。如果这种联系是不可打破的，那么该部分就是机制的一个真实组成部分。

而在其他时候，同一位科学家可能会放大周期内的某个特定步骤，例如一种蛋白质如何阻止另一种蛋白质发挥作用。在这里，现象不再被视为一个单一的块状物，而是一个具有明确起点和明确终点的过程。研究人员看到了输入、一系列事件链和输出。当现象以这种方式被看待时，即作为“节点链”（chain of nodes）时，“中间性”（inbetweenness）方法就变得最为有用。这种方法寻找位于起始与结束之间的部分。如果一个组件被发现是连接输入与输出的桥梁，它就被证实为机制的一个相关部分。

Fan 证明了这两种方法并不矛盾；它们只是应用于观察同一现实的不同方式。如果研究人员从将现象视为单一事件转向将其视为一条链条，他们并不是在改变生物学的客观事实，而是在改变观察它的透镜。论文显示，当两种方法被正确地应用于同一个生物系统时，它们总是指向相同的组件。即使使用不同的逻辑，它们在本质上也是一致的，对于什么是核心要素达成了共识。

为了证明这一点，作者转向了关于科学家如何发现果蝇昼夜节律时钟机制的真实历史。这个时钟是果蝇内部的计时器，告诉它何时活跃以及何时休息，这种节律大约每二十四小时重复一次。这个时钟运作方式的发现并非一蹴而就，而是经历了两个截然不同的阶段，每个阶段都需要不同的概念工具。

第一阶段是“定位”（localizing）阶段。在研究初期，科学家知道果蝇拥有内部时钟，但不知道它在哪里，也不知道它是由什么构成的。他们将果蝇的整个每日节律视为一个单一且神秘的现象。由于这是一种连续且自我维持的循环，他们很难轻易指出节律的特定“起点”或“终点”。在这种背景下，“无解耦”法是完美的指南。研究人员会操纵果蝇的一个特定部分（如腺体或基因），观察每日节律是否停止或发生变化。如果节律保持不变，则说明该部分并非核心组件；如果节律中断，则该部分是核心组件的候选者。在这个阶段，现象过于宏观，无法被视为一条链条，因此单变量法是寻找源头的唯一途径。

一旦发现了 period 基因，研究便进入了第二阶段：“丰富化”（enriching）阶段。科学家现在已经找到了机器的一个零件，但他们不知道它是如何运作的。他们需要填补机制中的空白。他们开始观察由该基因产生的蛋白质之间的具体相互作用。在这里，现象发生了变化。研究人员不再关注整个一天，而是关注一个特定的相互作用：period 基因产生的蛋白质如何阻止该基因产生更多自身。这种相互作用有一个明确的开始（蛋白质的产生）和一个明确的结束（基因活动的停止）。因为有了明确的起止， “中间性”法成为了理想的工具。研究人员现在可以追问：在蛋白质和基因之间存在着什么？他们测试了其他蛋白质（如 TIM 和 dCLOCK），以观察它们是否在这一链条中充当桥梁。通过确认这些蛋白质在相互作用的起始与结束之间具有因果关系，科学家们成功绘制出了驱动时钟的整个反馈回路。

论文总结道，这一发现的历史表明，这两种方法并不是争夺“真理”头衔的对手，而是一套工具箱。当科学家试图在一个复杂系统中寻找机制的位置时，“无解耦”法是正确的工具。当科学家找到了位置并需要理解内部连接时，“中间性”法便接管了工作。作者指出，这种模式很可能适用于生物学的许多其他领域，而不不仅仅是果蝇时钟。通过接受不同阶段的发现需要不同的概念工具，科学家可以避免陷入理论争论，转而专注于揭示生命运作方式的实际工作。该论文并不声称已经解决了关于机制如何运作的所有谜团，但它确实为一种更具实践性、更灵活的思考方式扫清了障碍，允许研究人员根据他们此刻所提出的特定问题来选择合适的方法。