自達爾文以來,生物學家忽然意識到,原來司空見慣的生命現象——親緣的相似性,也就是常說的遺傳與變異,有著一套既明顯又巧妙的機制,這讓他們非常興奮。
在此之前,在醫生、牧師、哲學家和博物學家還在承擔生物學工作的時代,人們一直認為,遺傳就是本質上的一成不變,而所謂變異,其實乃是環境影響的結果。比如氣候變化,又比如用進廢退。直到18世紀,一些著名的生物學家仍然堅信,白人長期生活在熱帶就成了黑人——強烈的陽光作用于白人的肝臟,膽汁就會變黑,進而色素沉著,黑人就是這麼出現的。然而,當達爾文提出,變異和遺傳一樣,環境的影響必須通過內在的機制起作用,幾乎所有關心生命現象的學者都被他吸引,並投身於這一場大討論。其中活躍的身影,不乏統計學家們。
就最基本的哲學觀而言,統計學家天然地與生物學家親近。作為生物學研究的物件,生命是一種永遠無法排除例外的現象。假如一個研究者說,產後的母貓為了躲避入侵者,會叼著幼崽尋找更秘密的隱匿。任何一個內行都懂得,這個說法只在概率意義上成立。因此有人總結,生物學只有一條普遍定律,那就是一切生物學定律都有例外。正是這樣的例外,令一直夢想馴服偶然的統計學家感興趣。
在生物進化的問題上,達爾文本人很謹慎。為了避免價值上的誤判,他長期拒絕使用「進化」(evolution)這個詞彙。據說,他還拒絕了馬克思將《資本論》第二卷題獻予他的請求。但是,信徒總是狂熱的,他們用各種方式表達自己對進化論的熱忱。
統計學家試圖用一種不同的方法來捍衛達爾文。特別是為遺傳與變異的內在機制——自然選擇提供數學證明。這一動機最直接的成果,就是高爾頓、皮爾遜和費希爾等人創立了生物統計學派。
這幫人的思路是,將不可觀測的生命現象,例如某個物種長時段的遺傳變異,轉換成這個物種在不同環境下特定「表型」(Phenotype)或「性狀」(traits)的測量。然後,計算這些參數的概率分佈,繼而推斷出自然選擇與遺傳變異之間的相關度。
這一思路在韋爾登(Rerhael Weldon)那裡形象化了。這位統計學家從河道的淤泥中抓了數百隻螃蟹,一半封在裝有淤泥水的廣口瓶裡,另一半封在裝著乾淨河水的瓶子中。隔段時間他打開瓶子,測量兩組螃蟹的存活數,以及蟹殼的大小,來計算它們的概率分佈。
由於韋爾登死於一場滑雪事故,皮爾遜接替了他的工作。在後來的報告中皮爾遜表示,這個統計實驗足以證明,在含有淤泥的水中,大螃蟹比小螃蟹更容易存活。並且,經過許多代後,選擇的累積效應將對群體產生持續的影響。