达尔文发现进化论
查尔斯·罗伯特·达尔文
查尔斯·罗伯特·达尔文(1809.2.12-1882.4.19),英国生物学家,生物进化论的奠基人。他以博物学家的身份,参加了英国派遣的环球航行,做了五年的科学考察。在动植物和地质方面进行了大量的观察和采集,经过综合探讨,形成了生物进化的概念。1859年出版了震动当时学术界的《物种起源》。
他用大量资料证明了所有的生物都不是上帝创造的,生物必须同它的生存环境做斗争,生物之间也存在着生存争斗,适应者生存下来,不适者则被淘汰,直至灭种。这就是自然的选择。生物正是通过遗传、变异和自然选择。从低级到高级,从简单到复杂,种类由少到多地进化着、发展着。这就是我们常听到的“物竞天择,适者生存”,为现代基因学的诞生提供了重要的证据,事实上,物竞天择,竞的是“基因”。从而摧毁了唯心的“神造论”和"物种不变论"。恩格斯将“进化论”列为19世纪自然科学的三大发现之一(其他两个是细胞学说、能量守恒定律)。
天才降生
查尔斯·罗伯特·达尔文 于1809年2月12日出生在英国。达尔文的祖父曾预示过进化论,但碍于声誉,始终未能公开其信念。他的祖父和父亲都是当地的医生,家里希望他将来继承祖业。
求学之路
1825年16岁时便被父亲送到爱丁堡大学学医。
因为达尔文无意学医,进到农学院后,他仍然经常到野外采集动植物标本并对自然历史产生了浓厚的兴趣。父亲认为他“游手好闲”、“不务正业”,一怒之下,于1828年又送他到剑桥大学,改学神学,希望他将来成为一个“尊贵的牧师”,这样,他可以继续他对博物学的爱好而又不至于使家族蒙羞,但是达尔文对自然历史的兴趣变得越加浓厚,完全放弃了对神学的学习。在剑桥期间,达尔文结识了当时著名的植物学家J.亨斯洛和著名地质学家席基威克,并接受了植物学和地质学研究的科学训练。
创立进化论
1831年毕业于剑桥大学后,他的老师亨斯洛推荐他以“博物学家”的身份参加同年12月27日英国海军“小猎犬号”舰环绕世界的科学考察航行。先在南美洲东海岸的巴西、阿根廷等地和西海岸及相邻的岛屿上考察,然后跨太平洋至大洋洲,继而越过印度洋到达南非,再绕好望角经大西洋回到巴西,最后于1836年10月2日返抵英国。
1835年9月,“小猎犬号”航行到太平洋上的科隆群岛。这个群岛离南美洲的厄瓜多尔海岸约有1000公里。在这些远离大陆的小岛上,达尔文发现了14种不同的燕雀。这些燕雀初看起来和美洲大陆上的燕雀十分相似,但仔细观察之后却发现存在不少差异。达尔文经过研究认为这些燕雀都源于一个共同的祖先,并推断它们都从南美大陆迁徙而来。可为什么会有这些变化呢?达尔文想到也许有些燕雀喙的变化是先天的,生来就有,并且又将这些先天的特征传给了后代。而且,由于岛上的气候和生活环境与大陆迥然不同,燕雀的习性和形态也就渐渐地随之变化。不过,这是不是一种偶然的变化?能不能用于解释其他动物的演变?
例如,如果加拉帕戈斯雀种有一个共同的祖先,那么它们之间应该有广泛的相似性(而大陆雀种可能有一个共同的祖先)。然而,如果一群雀被隔离在不同的岛屿上许多代,那么每一群雀都将生存在不同的环境中。在这种情况下,不同环境中有益的特征不同,比如不同大小和形状的喙,以利用不同的食物资源。这些因素可能导致了每个岛屿上不同物种的形成。
达尔文联想到大西洋马德拉岛上的昆虫,它们中间多数翅膀退化,失去飞的能力;而少数昆虫的翅膀又特别发达。为什么同一个岛上的昆虫差异这么大呢?很快,达尔文找到了合理的解释。原来,海岛上风大浪高,会飞的昆虫大部分被风刮到海里淹死了。仅有少数翅膀特别发达和爬在地上不善飞行的昆虫能侥幸地存活下来。这样,自然环境渐渐地使一般会飞的昆虫灭种,只剩下翅膀发达特别能飞的和干脆不能飞的昆虫。
在一个种群中,一些个体遗传了一些特征来帮助它们生存和繁殖(考虑到环境因素,比如天敌和食物来源)。具有有益性状的个体在下一代会比同类留下更多的后代,因为这些性状使它们更有效地生存和繁殖。
因为有益的性状是可遗传的,而且有这些性状的生物体会留下更多的后代,这些性状在下一代中将变得更普遍(在种群中出现比例更大)。
几代之后,种群会逐渐 适应 周围的环境(因为在这种环境中具有某些有益特征的个体,其繁殖成功率始终高于其他同类个体)。
这次航海改变了达尔文的生活。回到英格兰后,他一直忙于研究,立志成为一个促进进化论的严肃的科学家。1838年,他偶然读了T.马尔萨斯的《人口论》,从中得到启发,更加确定他自己正在发展的一个很重要的想法:世界并非在一周内创造出来的,地球的年纪远比《圣经》所讲的老得多,所有的动植物也都改变过,而且还在继续变化之中,至于人类,可能是由某种原始的动物转变而成的,也就是说,亚当和夏娃故事根本就是神话。达尔文领悟到生存斗争在生物生活中意义,并意识到自然条件就是生物进化中所必须有的“选择者”,具体的自然条件不同,选择者就不同,选择的结果也就不相同。
什么是进化,实际上,我更喜欢用的词是:自然选择。 从字面上理解是:在任何活着的有机体的物种里,都会存在一些差异。 如果你在学校看见孩子们,你就会看到差异。 一些人比较高,一些人比较矮,一些人有金色的头发,一些人有黑色的头发。 如此等等,哪都有差异。 什么是自然选择,是这样的过程, 就是有时候环境因素将选择一些特定的差异。一些差异也许根本没关系,但一些差异却非常重要。
为了使自然选择更具体,让我们考虑一个简化的假设。 在这个例子中,一群有着可遗传的皮毛颜色(黑色和褐色)的老鼠刚刚进入了一个新的区域,那里的岩石是黑色的。这种环境的特点是老鹰的存在,它们喜欢吃老鼠,比起黑色的老鼠,老鹰更容易看到褐色的老鼠。
因为老鹰更容易看到并抓住褐色的老鼠,所以吃掉了相当大一部分褐色的老鼠,而被吃掉的黑老鼠很少。如果我们观察幸存组(“未被吃掉”组)的黑老鼠和褐老鼠的比例,会发现黑老鼠比例比开始的种群中要高。
皮毛的颜色是可遗传的(可以从父母传给孩子)。因此,存活组中黑色小鼠比例的增加意味着下一代中黑色幼鼠比例的增加。经过几代的自然选择,种群可能几乎全部由黑老鼠组成。这种群体遗传特征的变化是进化的一个例子。
自然选择是为了保护和积累少数有利的基因突变。 假设某物种的成员发展了一种有益的功能(长出翅膀而且学习飞行)。其后代继承这一优势,并代代相传。同一物种的劣势(不利)群体的成员将逐渐消失,只留下该物种的高级(有利)的成员。自然选择是一个功能优势的保护,使一个物种在野外有更强的竞争力。自然选择相当于家庭饲养。几个世纪以来,人类饲养者只需通过个体选择饲养就使得家禽畜的数量发生了巨变。饲养者逐渐淘汰了不利的特征。同样地,自然选择随着时间淘汰了劣势物种。
达尔文第一次把生物学建立在完全科学的基础之上。此前许多博物学家都认为,生物各有它们自己的祖先。但达尔文却认为世界万物都出于一个本。即所有生之物起初都是一个本源,以后经过很久很久的年月,生物渐渐由简到繁,由微生物慢慢进化为万物。虽然它们的变化很小,不是几十年能观察出来的,但是一代一代地接连下去,总有些变化。例如我们同一祖先的人,基本结构是一样的,但随着环境的变化,也表现出许多明显的差别。
各种物种在生存下去的岁月中,必然是逐代繁殖,但因地方有限,又为了各自求生存,就要发生竞争,这就叫做“物种竞争”。既然要竞争就不可能全部生存下来,竞争的结果要看它们的环境情况,如果条件适宜,又能供它们的后代一代胜过一代,就要把别的物种驱逐出去,从而自己发展繁殖下去。反过来说,那些不适合环境的生物,就要一天天减少,以至于灭亡,这叫做“自然选择”。“自然选择”的结果,是适宜者才得以生存。
1871年2月,达尔文出版了《人类由来》一书。它以大量的事实说明了人类也是从低级动物渐次进化而来的。这个学说发表之后立即引起了轰动,因为他打破了“上帝造人”的传说,打破了物种是一成不变的谬论。教会及反动保守势力大力围攻达尔文,甚至叫达尔文承认自己的祖先是猴子,借以嘲笑他,但是达尔文不为反动势力的打击所低头,坚信自己的观点有科学依据,是正确的。
然而,他对发表研究结果抱着极其谨慎的态度。1842年,他开始撰写一份大纲,后将它扩展至数篇文章。1858年,出于年轻的博物学家R.华莱士的创造性顿悟的压力,加之好友的鼓动,达尔文决定把华莱士的文章和他自己的一部分论稿呈交专业委员会。1859年,《物种起源》一书问世,初版1250册当天即告售罄。以后达尔文费了二十年的时间搜集资料,以充实他的物种通过自然选择进化的学说,并阐述其后果和意义。
达尔文进化论的主要内容
达尔文进化论主要包括四个子学说:
一,一般进化论:物种是可变的,现有的物种是从别的物种变来的,一个物种可以变成新的物种。这一点,早已被生物地理学、比较解剖学、比较胚胎学、古生物学和分子生物学等学科的观察、实验所证实,甚至在实验室、野外都可以直接观察到新物种的产生。
二,共同祖先学说:所有的生物都来自共同的祖先。分子生物学发现了所有的生物都使用同一套遗传密码,生物化学揭示了所有生物在分子水平上有高度的一致性,最终证实了达尔文这一远见卓识。
三,自然选择学说:自然选择是进化的主要机制。自然选择的存在,是已被无数观察和实验所证实的,所以,这也是一个科学事实。但是,现在学术界一般认为,自然选择的使用范围并不象达尔文设想的那么广泛。自然选择是适应性进化(即生物体对环境的适应)的机制,对于非适应性的进化,有基因漂移等其他机制。也就是说,不能用自然选择来解释所有的进化现象。考虑到适应性进化是生物进化的核心现象,说自然选择是进化的主要机制,也是成立的。
四,渐变论:生物进化的步调是缓慢渐变式的,是一个在自然选择作用下累积微小的优势变异的逐渐改进的过程,而不是跃变式的。达尔文写道:“...自然选择,只能利用微小的连续的变化,她永远不能有一个突然的大的飞跃,但一定有小的,稳步的进化,尽管步履缓慢。”
作为一个不求功名但具创造性的人,达尔文回避了对其理论的争议。当宗教狂热者攻击进化论与《圣经》的创世说相违背时,达尔文为科学家和心理学家写了另外几本书。《人类的由来及性选择》一书报告了人类自较低的生命形式进化而来的证据,报告了动物和人类心理过程相似性的证据,还报告了进化过程中自然选择的证据。
1882年4月19日,这位伟大的科学家因病逝世,人们把他的遗体安葬在牛顿的墓旁,以表达对这位科学家的敬仰。
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