[作品相关]关于达尔文

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　　关于达尔文

　　达尔文之前生物变化思想的发展和关于万物互相转化和演变的自然观可以追溯到人类文明的早期。例如，中国《易经》中的阴阳、八卦说，把自然界还原为天、地、雷、风、水、火、山、泽八种基本现象，并试图用“阴阳”、“八卦”来解释物质世界复杂变化的规律。古希腊阿那克西曼德（约公元前6世纪）认为生命最初由海中软泥产生，原始的水生生物经过蜕变（类似昆虫幼虫的蜕皮）而变为陆地生物。

　　特创论

　　中世纪的西方，基督教圣经把世界万物描写成上帝的特殊创造物。这就是所谓特创论。与特创论相伴随的目的论则认为自然界的安排是有目的性的，“猫被创造出来是为了吃老鼠，老鼠被创造出来是为了给猫吃，而整个自然界被创造出来是为了证明造物主的智慧”。

　　不变论

　　从15世纪后半叶的文艺复兴到18世纪，是近代自然科学形成和发展的时期。这个时期在科学界占统治地位的观点是不变论。当时这种观点被牛顿和c.v林奈表达为科学的规律：地球由于所谓第一推动力而运转起来，以后就永远不变地运动下去，生物种原来是这样，现在和将来也是这样。

　　活力论及其他

　　到了18世纪下半叶，i.康德的天体论首先在不变论自然观上打开了第一个缺口；随后，转变论的自然观就在自然科学各领域中逐渐形成。这个时期的一些生物学家，往往在两种思想观点中入门徬徨。例如林奈晚年在其《自然系统》一书中删去了物种不变的词句；法国生物学家g.－l.de布丰虽然把转变论带进了生物学，但他一生都在转变论和不变论之间徘徊。j.－b.de拉马克在1809年出版的《动物哲学》一书中详细阐述了他的生物转变论观点，并且始终没有动摇。18世纪末—19世纪后期，大多数动植物学家都没有认真地研究生物进化，而且偏离了古希腊唯物主义传统，坠入唯心主义。“活力论”虽然承认生物种可以转变，但把进化原因归于非物质的内在力量，认为是生物的“内部的力量”即活力驱动着生物的进化，使之越来越复杂完善。但活力论缺乏实际的证据，是一种唯心的臆测。最有名的活力论者就是法国生物学家拉马克。19世纪后期出现的终极目的论或直生论，认为生物进化有一个既定的路线和方向而不论外界环境如何变化。后人把拉马克对生物进化的看法称为拉马克学说或拉马克主义，其主要观点是：

　　（1）物种是可变的，物种是由变异的个体组成的群体。

　　（2）在自然界的生物中存在着由简单到复杂的一系列等级（阶梯），生物本身存在着一种内在的“意志力量”驱动着生物由低的等级向较高的等级发展变化。

　　（3）生物对环境有巨大的适应能力；环境的变化会引起生物的变化，生物会由此改进其适应；环境的多样化是生物多化的根本原因。

　　（4）环境的改变会引起动物习性的改变，习性的改变会使某些器官经常使用而得到发展，另一些器官不使用而退化；在环境影响下所发生的定向变异，即后天获得的性状，能够遗传。如果环境朝一定的方向改变，由于器官的用进废退和获得性遗传，微小的变异逐渐积累，终于使生物发生了进化。拉马克学说中的内在意志带有唯心论色彩；后天获得性则多属于表型变异，现代遗传学已证明它是不能遗传的。

　　编辑本段达尔文理论

　　1858年7月1日c.r.达尔文与a.r.华莱士在伦敦林奈学会上宣读了关于物种起源的论文。后人

　　达尔文

　　称他们的自然选择学说为达尔文?华莱士学说。达尔文在1859年出版的《物种起源》一书中系统地阐述了他的进化学说。其核心自然选择原理的大意如下：生物都有繁殖过剩的倾向，而生存空间和食物是有限的，所以生物必须“为生存而斗争”。在同一种群中的个体存在着变异，那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来，并繁殖后代，不具有有利变异的个体就被淘汰。如果自然条件的变化是有方向的，则在历史过程中，经过长期的自然选择，微小的变异就得到积累而成为显著的变异。由此可能导致亚种和新种的形成。

　　三大困难

　　达尔文自己把《物种起源》称为“一部长篇争辩”，它论证了两个问题：第一，物种是可变的，生物是进化的。当时绝大部分读了《物种起源》的生物学家都很快地接受了这个事实，进化论从此取代神创论，成为生物学研究的基石。即使是在当时，有关生物是否进化的辩论，也主要是在生物学家和基督教传道士之间，而不是在生物学界内部进行的。第二，自然选择是生物进化的动力。当时的生物学家对接受这一点犹豫不决，因为自然选择学说在当时存在着三大困难。缺少过渡型化石按照自然选择学说，生物进化是一个在环境的选择下，逐渐地发生改变的过程，因此在旧种和新种之间，在旧类和新类之间，应该存在过渡形态，而这只能在化石中寻找。在当时已发现的化石标本中，找不到一具可视为过渡型的。达尔文认为这是由于化石记录不完全，并相信进一步的寻找将会发现一些过渡型化石。确实地，在《物种起源》发表两年后，从爬行类到鸟类的过渡型始祖鸟出土了，以后各种各样的过渡型化石纷纷被发现，最著名的莫过于从猿到人的猿人化石。在现在被称为过渡型的化石已有上千种，但是与已知的几百万种化石相比，仍然显得非常稀少。这有两方面的原因。一方面，生物化石都是偶然形成的，因此化石记录必然非常不完全；另一方面，按照现在流行的“间断平衡”假说，生物在进化时，往往是在很长时间的稳定之后，在短时间内完成向新种的进化，因此过渡形态更加难以形成化石。地球的年龄问题既然自然选择学说认为生物进化是一个逐渐改变的过程，它就需要无比漫长的时间。达尔文认为这个过程至少需要几亿、十几亿年。但是当时物理学界的泰斗威廉?汤姆逊（即开尔文勋爵，一个神创论者）用热力学的方法证明地球只有一亿年的历史，而只有最近的最多两千万年地球才冷却到能够让生命生存。对于物理学家的挑战，达尔文无法反击，只能说“我确信有一天世界将被发现比汤姆逊所计算而得的还要古老”。我们今天已知道达尔文是对的，而汤姆逊算错了，现在的地质学界公认地球有四十几亿年的历史，而至少在三十亿年前生命就已诞生。但是在当时，在地球的年龄问题上，人们显然更倾向于相信物理学权威。无法解释达尔文找不到一个合理的遗传机理来解释自然选择。当时的生物学界普遍相信所谓“融合遗传”：父方和母方的性状融合在一起遗传给子代。这似乎是很显然的，白人和黑人结婚生的子女的肤色总是介于黑白之间。汤姆逊的学生、苏格兰工程师简金(f.jenkin)据此指出：一个优良的变异会很快地被众多劣等的变异融合、稀释掉，而无法象自然选择学说所说的那样在后代保存、扩散开来，就象一个白人到一个非洲黑人部落结婚生子，几代以后他的后代就会完全变成了黑人。达尔文虽然从动植物培养中知道一个优良的性状是可以被保留下来的，但是他没有一套合理的遗传理论来反驳简金。达尔文被迫做出让步，承认用进废退的拉马克主义也是成立的，可以用来补充自然选择学说。事实上，在达尔文逝世（1882年）前后，生物学界普遍接受拉马克主义，而怀疑自然选择学说。如果达尔文知道奥地利遗传学家孟德尔的实验，就不会在遗传问题上陷入绝境了。孟德尔在1865年就已经发现了基因的分离定律和独立分配定律。生物遗传并不融合，而是以基因为单位分离地传递，随机地组合。因此，只要群体足够大，在没有外来因素（比如自然选择）的影响时，一个遗传性状就不会消失（肤色的融合是几对基因作用下的表面现象）。在自然选择的作用下，一个优良的基因能够增加其在群体中的频率，并逐渐扩散到整个群体。很显然，孟德尔主义正是达尔文所需要的遗传理论。可惜，孟德尔的发现被当时的科学界完全忽视了。具有讽刺意味的是，当孟德尔主义在1900年被重新发现时，遗传学家们却认为它宣告了达尔文主义的死亡，在他们看来，随机的基因突变，而不是自然选择，才是生物进化的真正动力。只有一些在野外观察动植物行为的生物统计学家仍然信奉达尔文主义，因为他们所观察到的生物对环境的奇妙适应性，是无法用随机的突变来解释的。

　　明显缺点

　　达尔文的进化理论，从生物与环境相互作用的观点出发，认为生物的变异、遗传和自然选择作用能导致生物的适应性改变。它由于有充分的科学事实作根据，所以能经受住时间的考验，百余年来在学术界产生了深远的影响。但达尔文的进化理论还存在着若干明显的弱点：

　　1他的自然选择原理是建立在当时流行的“融合遗传”假说之上的。按照融合遗传的概念，父、母亲体的遗传物质可以像血液那样发生融合；这样任何新产生的变异经过若干世代的融合就会消失，变异又怎能积累、自然选择又怎能发挥作用呢。

　　2达尔文过分强调了生物进化的渐变性；他深信“自然界无跳跃”，用“中间类型绝灭”和“化石记录不全”来解释古生物资料所显示的跳跃性进化。他的这种观点近年正越来越受到间断平衡论者和新灾变论者的猛烈批评。

　　编辑本段理论发展

　　孟德尔定律

　　1865年奥地利植物学家g.j.孟德尔从豌豆的杂交实验中得出了颗粒遗传的正确结论。他证明遗传物质不融合，在繁殖传代的过程中，可以发生分离和重新组合。20世纪初遗传学建立，t.h.摩尔根等人进而建立了染色体遗传学说，全面揭示了遗传的基本规律。这本应弥补达尔文学说的缺陷，有助于进化论的发展；但当时大多数遗传学家，都反对达尔文的自然选择学说（摩尔根反对的是达尔文的性选择学说sexual‘ion）。人们对达尔文进化论的信仰，发生了严重的危机。

　　新拉马克主义

　　在19世纪末到20世纪初这个时期出现过一些新的进化学说。荷兰植物学家h.德弗里斯(hugomariedevrier）在20世纪初根据月见草属的变异情况提出“物种通过突变而产生”的突变论，而反对渐变论。这个理论得到当时许多遗传学家的支持。某些拉马克学说的追随者们虽然抛弃了拉马克的内在意志概念，但仍强调后天获得性遗传，并认为这是进化的主要因素。50年代在苏联由t.d.李森科所标榜的米丘林学说，强调生物在环境的直接影响下能够定向变异、获得性能够遗传。所有这些观点被称为新拉马克主义。a.f.l.魏斯曼在1883年用实验来证明获得性遗传的错误，强调自然选择是推动生物进化的动力，他的看法被后人称为新达尔文主义。

　　现代综合进化学说

　　20世纪20～30年代首先由r.a.费希尔、s.赖特和j.b.s.霍尔丹等人将生物统计学与孟德尔的颗粒遗传理论相结合，重新解释了达尔文的自然选择学说，形成了群体遗传学。以后c.c.切特韦里科夫、t.多布然斯基、j.赫胥黎、e.迈尔、f.j.阿亚拉、g.l.斯特宾斯、g.g.辛普森和j.w.瓦伦丁等人又根据染色体遗传学说、群体遗传学、物种的概念以及古生物学和分子生物学的许多学科知识，发展了达尔文学说，建立了现代综合进化论。现代综合进化论彻底否定获得性状的遗传，强调进化的渐进性，认为进化是群体而不是个体的现象，并重新肯定了自然选择的压倒一切的重要性，继承和发展了达尔文进化学说。

　　中性学说和间断平衡论

　　1968年，日本学者木村资生根据分子生物学的材料提出了分子进化中性学说（简称中性学说）。认为在分子水平上，大多数进化改变和物种内的大多数变异，不是由自然选择引起的，而是通过那些选择上中性或近乎中性的突变等位基因的随机漂变引起的，反对现代综合进化论的自然选择万能论观点（见分子进化的中性学说）。1972年n.埃尔德雷奇和s.j.古尔德共同提出“间断平衡”的进化模式来解释古生物进化中的明显的不连续性和跳跃性，认为基于自然选择作用的种以下的渐进进化模式，即线系渐变模式，不能解释种以上的分类单元的起源，反对现代达尔文主义的唯渐进进化观点。

　　社会达尔文主义：有些人认为，应该把自然界无情的生存竞争引入人的社会生活中来。他们认为纯粹的竞争才能促进人类的进步，应该提倡个人和国家的竞争（包括终极的毁灭战争），从而淘汰失败者和一些“不适合再生存下去”的一部分人。从而达到净化人类基因，优化人种的效果。是一种极端思想的体现。是否认人的社会性这个基本概念，只是赞同“人来源于动物”，否认“却高于动物”这一人类基本属性。

　　自然诱导

　　2011年，姬厚元在其《生物进化律》一书中，提出了自然诱导—生物自组织的进化机制。该学说将自然环境和生物自身在生物进化中的作用紧密结合起来，认为生物的进化是在自然环境变化的诱导下生物重新自组织的结果，认为生物的有序变异构成了生物进化的原材料作，反对达尔文的自然选择学说。在解释生物进化的速率上，认为生物进化的速率由自然环境变化的快慢决定。在此基础上提出了协调性遗传的观点，解决了变异性状是如何进行遗传的进化难题。

　　编辑本段进化层次

　　专家观点

　　美国遗传学家r.b.戈德施米特认为，通常的自然选择，只能在物种的范围内，作用于基因而产生小的进化改变，即小进化；而由一个种变为另一个种的进化步骤则需要另一种进化方式，即大进化。他认为大进化就是通过他所假设的系统渐变（涉及整个染色体组的遗传渐变）而实现的。这样就可以一下子产生出一个新种甚至一个新属或新科。美国古生物学家辛普森同意把进化的研究分成两大领域：研究种以下的进化改变的小进化和研究种以上层次的进化的大进化，但并不同意戈氏的观点，他并不认为小进化与大进化是各自不同的或彼此无关的进化方式。

　　两者关系

　　小进化研究种以下的进化改变，包括：1小进化的因素和机制，研究遗传突变、自然选择、随机现象（如遗传漂变）等因素如何引起群体的遗传组成的改变等。2种形成，研究新种的形成方式和过程，研究小进化因素如何导致同种的群体之间的隔离的形成和发展，研究种内分化和由亚种、半种到完全的种的发展过程等。

　　大进化研究种以上的分类单元在地质时间尺度上的进化改变，其对象主要是化石，最小研究单位是种。主要研究内容包括：1种及种以上分类单元的起源和大进化的因素。2进化型式，在时间向度上进化的线系的变化和形态。3进化速度，形态改变的速度和分类单元的产生或绝灭速度，种的寿命等。4进化的方向和趋势。5绝灭的规律、原因及其与进化趋势、速度的关系等。小进化与大进化在物种这一层次上相互衔接，事实上小进化与大进化都研究物种形成。关于小进化与大进化的关系问题，近年学术界展开了激烈的争论。间断平衡学派认为不能以小进化的机制来解释大进化的事实；而现代综合进化论则认为小进化是大进化的基础，小进化的机制在一定程度上是可以说明大进化的现象的。

　　微观进化考察的是物种内随时间的推移而发生的变化，这类变化可能是新物种形成的前兆。宏观进化则研究物种这一层次以上的分类学族群是如何演变的。它的证据通常来自化石资料以及重构各种有机物之间的关系而进行的dna比较。如今连大多数创世说者都承认，实验室中的试验（如对细胞、植物和果蝇所作的研究）以及实地进行的考察（如grant对加拉帕戈斯鸣鸟嘴部形状演变所进行的考察）都证实了微观进化的存在。自然选择及其它机制（包括染色体改变、共生和杂交等）都可以促使生物群体发生深刻的变化。宏观进化的历史性研究所涉及的是根据化石和dna而不是直接观测作出的推论。但是，对于历史科学（包括天文学、地质学和考古学和进化生物学），科学家仍然可以对假说进行检验，看这些假说是否与物理证据相符，是否能对未来的科学发现作出具有检验性的预测。例如，进化意味着在人类最早的祖先（距今大约500万年）以及解剖结构上最早的现代人类（距今约10万年）之间，应该存在一系列其他原始人，它们身上猿的特点越来越少，而人的特点越来越多，这恰好与化石资料完全吻合。但是我们不会（也的确没有）在侏罗纪（距今约6500万年）的地层中找到现代人类的化石。进化生物学的常规研究作出的预测比这精细得多、准确得多，而且研究人员也不断对这些预测进行检验。创世说者也可能通过其他方式来反驳进化论。如果能够找到资料证明哪怕仅仅一种复杂的生命形式是从无生命物质中自发产生的，那么至少在化石中看到的几种生物可能是通过这种方式进化而来的。如果曾有超级智能外星人出现并创造了地球上的生命（甚至创造了特定的物种），那么纯粹进化论的解释将遭受怀疑。但是迄今没人提出这类证据。应该指出，把可伪证性当作界定科学的特性这一观点是哲学家karlpopper在20世纪30年代提出来的。因为他的思想准则中狭隘的解释将很多货真价实的科学研究分支排除在外，直到最近一些年来，他的思想观点才逐渐被广义化了。

　　没有证据表明进化论的支持者在逐渐减少。随便翻开任何一期生物学的专业杂志，你都会找到支持并发展进化论研究或者赞同进化是一种根本的科学概念的文章。与创世说的观点相反，严肃的科学杂志更没有否定进化的报导。上世纪90年代中期，美国华盛顿大学的www.qrge.com调查了列入原始文献的数千种期刊，想要找到关于神力设计或创世说的文章。他查遍了数十万个的科学报告，也没有发现一篇关于创世说的报告。过去两年中，由东南路易斯大学的barbaraforrest和凯斯西部保留地大学的la.krauss分别独立进行了同样的调查，结果也是无功而返。创世说者则反唇相讥，声称思想封闭、顽固排外的科学界拒不接受他们的证据。然而，据《nature》、《sce》及其他重要杂志的编辑们讲，他们几乎没有见过有关反对进化论的投稿。有些反对进化论的作者曾在严肃的科学杂志上发表过论文。但这些论文极少直接攻击进化论，也从不旗帜鲜明地举出创世说的论点。它们最多不过是指出进化论存在某些未解决的问题（这一点并没有人反对）。简而言之，创世说者拿不出充足的理由使科学界能够认真地对待他们的说法。

　　生命的起源在很大程度上仍是一个不解之谜，但是生物化学家已经弄清楚原始核酸、氨基酸及构成生命的其他各种基本元素是如何形成并实现自我复制的，从而奠定了细胞生化过程的基础。天体化学分析表明，这类化合物最初可能大量地在太空中形成，然后随彗星来到地球上。这一理论或许可以解释，在地球年轻时的各种条件下，这些生命组成要素是如何出现的。创世说者有时抓住科学家当前暂时无法解释生命的起源这一点大作文章，试图以此全盘否定进化。其实，即使地球上的生命真的通过进化以外的途径诞生的（如外星人在数十亿年前将首批细胞带到了地球上），不计其数的微观进化与宏观进化研究有力地证明了生命的进化是一个确凿的事实。

　　数学的分析表明，像蛋白质这样复杂的东西随机产生是不可思议的，更不用说活细胞乃至人类。机遇在进化中起着一定的作用（例如通过随机突变而使物种获得新的特性），但进化过程并不是靠运气来产生有机物、蛋白质或其他生命实体的。恰恰相反，自由选择（应为人知的主要进化机制）通过保留有益的（适应性）特征并淘汰无益的（非适应性）特征而实现非随机的变化。只要选择的力度保持稳定，自然选择就可以推动进化朝着一个方向前进，在出人意料的短期内产生出复杂的结构。

　　热力学第二定律认为，随着时间的推移，系统必定朝着越来越无序的方向发展。因此，活细胞不可能从无生命的化学物质中进化出来，而多细胞生物也不可能从原生动物进化而来。这种说法错在误解了热力学的第二定律。如果这种说法站得住脚的话，那么矿物晶体和雪花应该也属于不可能成形的物质，因为它们同样是从无序的组分中形成的复杂结构。热力学第二定律实际上是说，一个封闭系统（即不与外界发生能量和物质交换的系统）的总熵不会随着时间的推移递减。熵是一个物理学概念，常常被说成是“无序”。然而这个术语与惯用的词还是有很大的差别。更重要的是，热力学第二定律允许一个系统的某部分的熵减少，只要该系统其他部分的熵有相应的增加。因此，我们的地球作为一个整体可能会变得愈加复杂，因为太阳不断把热和光散射到地球上，而太阳内部热核反应所导致的熵增大足以抵消散射到地球的熵。简单的有机体可以通过耗用其他的生命形式以及非生命物质而朝着越来越复杂的方向发展。

　　生物学资料已经证明，许多特性是通过点突变（pointmutation）产生的（所谓点突变就是在一种有机体的dna中确切的位置上出现的变化）。细菌对抗生素的耐受性便是一个很好的例子。动物体内调节发育的同源盒结构基因（homeobox）的突变也可以产生复杂的效应。hox基因决定腿、翼、触角以及躯体的各部分应该在何处长出来。例如，果蝇的触角足突变（antennapedia）使在本该长触角的地方长出了腿。这些异常的肢体不起甚么作用，但是它们的存在证明了遗传基因出现了错误，可以产生复杂的结构，而自然选择可以借此对这些结构进行试验，看其是否有用。此外，分子生物学研究已经发现了一些比点突变更高级的遗传变化机制，这些机制扩大了物种新特性出现的途径。基因内的功能分子可以通过各种新颖的方式拼接在一起。整个的基因也可能意外地在一种有机物的dna内被复制，而复制的基因则可以突变成新的具有复杂特性的基因。对多种有机物的dna所作的比较表明，血液中的珠蛋白就是以这种方式在数百万年中进化的。

　　进化生物学家对于自然选择如何产生新物种已经作过广泛的论述。例如，哈佛大学的ernstmayr建立了一个名为“不重叠分布区”（allopatry）的模型。该模型认为，如果通过地理边界把某一群体的有机物同其余群体隔绝开来，那么它就可能面临不同的选择压力。被隔绝的群体内将逐渐积累起变异的因素。等到这些变异因素积累到相当显著的地步，以致这个分化出来的群体不可能（或者通常情况下不会）同原始的种配而繁殖后代时，该群体就会独立地进行繁殖，并沿着这条道路发展下去直至最终变成一个新物种。自然选择是研究得最为详尽的一种进化机制，但是生物学家也同时考虑了其他各种可能的进化机制。生物学家一直在评估引起物种形成或产生有机物复杂特性的若干不寻常遗传机制的潜力。美国阿默斯特马萨诸塞大学的lynnmargulis及其他研究人员令人信服地证明了某些细胞器（如产生能源的线粒体）是通过古代有机体的共生融合而进化来的。因此，关于进化可能是由自然选择以外的其他力量所引起的研究，科学界表示欢迎。但是这些力量必须源于自然界，而不能归功于神秘莫测的创世天使的神力作用，因为这类作用的存在根据没有得到科学的证明。

　　物种形成可能是相当罕见的，在某些情况下可能要花费若干世纪的时间。此外，识别一个处于形成阶段的新物种可能比较困难，因为生物学家对于如何界定新物种的概念有时持不同看法。目前应用最广