Ronn Altig教授是國際名名蝌蚪發育研究者,他提出關於蝌蚪齒列順序發育的模式。對科學教育研究者而言,Ronn Altig教授的學思歷程最具教育意義之處,不只是蝌蚪的齒列發育模式,而是他如何得到令型態發育研究者覺得相當珍貴的結論。
最初Ronn Altig教授的研究是按照型態發育研究的傳統:假定在固定的胚胎發育階段,可發現不同排的牙齒出現。理論上,應該會得到下列的記錄圖中黑色或虛線的紀錄線。
但他常會得到紅色線條標示的紀錄結果。黑色線或虛線的紀錄,代表隨著胚胎進入愈後面的發育階段,被取樣的胚胎所出現的齒列數目,或者位置應該會愈多;紅色線是他自己的研究經常看到的現象,意味著不一定是屬於較後面的胚胎發育階段的蝌蚪出現較多的齒列數目。因此他推論,依照一般的胚胎發育研究慣例所定下的胚胎發育階段,不一定與齒列發生的次序有必然的關係。所以他大膽地捨棄慣用的紀錄方式,重新從自己的研究記錄中找可能的規則。
他重新檢視一次實驗紀錄,發現如果把上唇和下唇的齒列分別標示為An(前列第n排)和Pm(後列第m排),他發現在紀錄當中,僅僅看過A1、A1P1、A1P1A2,而沒看過A1P2或是A1A2;有A1P1A2P2及A1P1A2P2A3的情況,但是卻沒有看過A1P1A2A3、A1P1P2A3、A1P2P3A3的狀況。
再檢視其他齒列數超過3排的記錄,他歸納出蝌蚪在胚胎發育過程中,齒列發生順序的可能模式為:屬於前列的An(n=1,至少為1,最多可能有n排)先發育出來,而屬於後列的Pm(m=n或n-1)會晚於同一相對列序的前排,即P1發育後A1發育,再來是P2,接著是A2,以此類推。齒列多的種類可能是這個齒列發育的時間停止得較晚,而齒列少的種類則是在P類的最後一個齒列發育出後便停止。Altig教授由他蒐集到的蝌蚪種類中符合前述齒列發育模式的比例推測,應該有百分之八十七的蝌蚪發育符合此模式。
在前十五年間,Altig教授並非機械地重複著蒐集蝌蚪齒列發生的資料而已,他及參與研究的學生,盡力地試著從每個實驗步驟中修正,試圖尋找能讓蒐集的資料呈現規律化的關鍵。然而這些嘗試何以無效?Altig教授認為在胚胎發育階段22時,多數蝌蚪的口部構造發育於此時發生,但22-23之間缺乏明確的細分標準如22.1、22.5、……等,因此階段區分無法提供夠好的解析度配合齒序出現的觀察。他相信,若能找出在階段22-23之間進行次分段的方式,齒序的發展仍與胚胎發育階段有密切的關係,而結果也可能不會是以現在這種方式來呈現蝌蚪發育的齒列序模式。
Ronn Altig教授的研究歷程對東方的研究者來說,可能相當匪夷所思,因多數研究在初期蒐集的資料無法看出固定的趨勢或模式時,最常認為這個題目作不下去,為了維持研究經費申請之便,常選擇換個研究題目。
Altig教授的研究歷程對我有著相當大的衝擊,特別是他對於假說檢定的嚴謹態度,及從大量渾沌未明的資料中釐出秩序時,無比的耐性及豐富的創意。也許你會覺得一個人的30年在這麼短短的篇幅中就敘述殆盡,好像對科學既沒有很多貢獻,也沒有很重要的貢獻。然而震撼人心之處,就在於其平凡。
我不禁要問:為什麼能養成這樣嚴謹、縝密的思維?為什麼在漫長、規律的研究程序不斷反覆之中,仍能保有耐性、仍能激盪出新創意?在目前的科學教育情境下,只訓練學生按著既有的方法反覆操作,以達成器材操作技能的純熟,卻忽略了嚴謹不只是按步就班,還包括對於為什麼要這麼做最基本的了解與信賴,唯有基於了解所產生的信賴,方能驅使研究者盡其所能地窮盡每個變因可能的影響。在嘗試之中,創意於焉誕生。
註:Dr. Ronn Altig ,professor of Mississippi State University