生物進(jìn)化的原因(生物教案)

1、第七單元 生物圈中生命的延續(xù)和發(fā)展第三章 生物的進(jìn)化第三節(jié) 生物進(jìn)化的原因教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：概述自然選擇學(xué)說，形成生物進(jìn)化的原因；能力目標(biāo)：模擬保護(hù)色的形成過程，分析生物進(jìn)化的原因；情感、態(tài)度和價(jià)值觀：形成生物進(jìn)化的基本觀點(diǎn)；教學(xué)重點(diǎn)：自然選擇學(xué)說的內(nèi)容；生物進(jìn)化的原因；教學(xué)難點(diǎn)：模擬保護(hù)色的形成過程，分析生物進(jìn)化的原因；自然選擇學(xué)說的內(nèi)容；教學(xué)法：模擬法、講述法、討論法；教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體電子課件；課時(shí)安排：1課時(shí)；教學(xué)過程：【復(fù)習(xí)上堂課內(nèi)容】師：研究生物進(jìn)化的歷程主要采用的是哪種方法？生：比較法。師：生物進(jìn)化的大致歷程是怎樣的呢？生：由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由低等到高等，由水生到陸生。【新課講授】師

2、：為什么一些生物會(huì)不斷變化，另一些生物卻會(huì)絕種呢？推動(dòng)生物不斷進(jìn)化的原因是什么呢？師：我們先來(lái)看一個(gè)真實(shí)的事例。1850年到1950年這100年里，英國(guó)的曼徹斯特由一個(gè)山青水秀，綠樹成蔭的地區(qū)變成了一個(gè)工業(yè)城市。這里的樺尺蠖的顏色在這一百年里也發(fā)生了變化，由淺色變成了深色。為什么會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象呢？學(xué)生討論。師：請(qǐng)同學(xué)們做書P63T1師：這個(gè)現(xiàn)象說明了環(huán)境的改變是生物進(jìn)化的外在動(dòng)力，遺傳和變異是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)，生物只有適應(yīng)不斷變化的環(huán)境才能生存和繁衍。師：請(qǐng)同學(xué)們自行閱讀書P5962的模擬探究：模擬保護(hù)色的形成過程，更好地理解生物進(jìn)化的原因。學(xué)生活動(dòng)。師：那么，為什么環(huán)境變化，就會(huì)使得某些生物能

3、夠進(jìn)化呢?長(zhǎng)期以來(lái)，人們都在進(jìn)行這方面的探索，其中比較著名的科學(xué)家有法國(guó)的拉馬克和英國(guó)的達(dá)爾文。師：簡(jiǎn)要介紹 法國(guó)的拉馬克的“用進(jìn)廢退”和“獲得性遺傳”理論。拉馬克是進(jìn)化論的奠基人。師：介紹 英國(guó)的達(dá)爾文的“自然選擇學(xué)說”和物種起源（書P6465）：過度繁殖、生存斗爭(zhēng)、遺傳和變異、適者生存。師：應(yīng)用達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說解釋長(zhǎng)頸鹿的形成過程。師：自然界中的生物，通過激烈的生存斗爭(zhēng)，適應(yīng)著生存下來(lái)，不適應(yīng)者被淘汰掉，這就是自然選擇。生物通過遺傳、變異和自然選擇，不斷進(jìn)化。師：課后練習(xí)。附：參考答案1.治理環(huán)境，減少工廠排出的煤煙，使曼徹斯特地區(qū)的自然環(huán)境盡量恢復(fù)正常并得到保護(hù)。2.這是因?yàn)槿斯みx擇

4、的結(jié)果，與自然選擇相比，人們根據(jù)自己的需要和愛好有目的的選擇可以加快生物演變的歷程，縮短生物演變的時(shí)間。3.這是自然選擇的結(jié)果。由于這些海島上經(jīng)常刮大風(fēng)，那些有翅能飛但翅膀不夠強(qiáng)大的昆蟲，就常常被大風(fēng)吹到海里，因而生存和繁殖后代的機(jī)會(huì)較少。而無(wú)翅或殘翅的昆蟲，由于不能飛翔，就不容易被風(fēng)吹到海里，因而生存和繁殖后代的機(jī)會(huì)就多。經(jīng)過一段時(shí)間的自然選擇之后，島上無(wú)翅的昆蟲就特別多。4.在青霉素剛被使用的時(shí)候，能夠殺死大多數(shù)類型的細(xì)菌。但少數(shù)細(xì)菌由于變異而具有抵抗青霉素的特性，不能被青霉素殺死而生存下來(lái)，并將這些特性遺傳給下一代。因此，下一代就有更多的具有抗藥性的個(gè)體，經(jīng)過青霉素的長(zhǎng)期選擇，使得有的細(xì)

5、菌已不再受其的影響了。板書設(shè)計(jì)： 第三節(jié) 生物進(jìn)化的原因一 生物進(jìn)化的原因 遺傳和變異是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)； 環(huán)境的改變是生物進(jìn)化的外在動(dòng)力；二 自然選擇學(xué)說 英國(guó) 達(dá)爾文 1859年出版物種起源教學(xué)后記：進(jìn)化·達(dá)爾文（一）方舟子一、巨人出世現(xiàn)代生物學(xué)之父查爾斯·達(dá)爾文（Charles Darwin）于1809年2月12日出生于英國(guó)什魯斯伯里一個(gè)富裕的中產(chǎn)階級(jí)家庭，他的祖父伊拉茲馬斯·達(dá)爾文（Erasmus Darwin，17311802）和父親羅伯特·達(dá)爾文（Robert Darwin，17661848）都是很成功的醫(yī)生，積累了大筆財(cái)產(chǎn)。他的母親來(lái)自英國(guó)著

6、名的制陶世家韋茲伍德（Wedgwood）。很巧的是，伊拉茲馬斯·達(dá)爾文是進(jìn)化論先驅(qū)，在進(jìn)化論歷史上占有一席之地。他在1794年出版的動(dòng)物法則（Zoonomia）一書中簡(jiǎn)略地提出了一種進(jìn)化理論，其主要內(nèi)容與拉馬克稍后更詳細(xì)地提出的進(jìn)化理論相近。但是這些主張?jiān)诋?dāng)時(shí)并未引起科學(xué)界的注意，以后對(duì)達(dá)爾文也無(wú)影響。年輕時(shí)的達(dá)爾文達(dá)爾文在青少年時(shí)代是個(gè)游手好閑的紈绔子弟，而不象是肩負(fù)歷史使命的天才。他的父親有一次指責(zé)他說：“你除了打獵、玩狗、抓老鼠，別的什么都不管，你將會(huì)是你自己和整個(gè)家庭的恥辱?！惫倘?，這時(shí)候他很熱衷于收集礦石和甲蟲標(biāo)本，但這是在男孩子當(dāng)中很普遍的一種愛好，并沒有什么特殊之處，雖

7、然我們現(xiàn)在可以認(rèn)為他未來(lái)的科學(xué)研究乃是兒時(shí)興趣的延續(xù)。1825年秋，老達(dá)爾文準(zhǔn)備讓兒子繼承家庭傳統(tǒng)，把他送進(jìn)了愛丁堡大學(xué)學(xué)醫(yī)。可惜，小達(dá)爾文對(duì)醫(yī)學(xué)毫無(wú)興趣，更要命的是，當(dāng)時(shí)的手術(shù)手段極為殘酷，而他天性脆弱，不敢面對(duì)手術(shù)臺(tái)上的淋漓鮮血。兩年之后，只好從醫(yī)學(xué)院退學(xué)了。醫(yī)生是當(dāng)不成了，當(dāng)牧師也是個(gè)體面的職業(yè)，達(dá)爾文聽從父命，進(jìn)了劍橋大學(xué)學(xué)神學(xué)。雖然他對(duì)神學(xué)也沒有什么興趣，花在打獵和收集甲蟲標(biāo)本上的時(shí)間恐怕比花在學(xué)業(yè)上的要多得多，卻也能應(yīng)付考試，在1831年以非優(yōu)等生中排名第十的成績(jī)畢業(yè)，準(zhǔn)備當(dāng)個(gè)鄉(xiāng)間牧師了此殘生。貝格爾號(hào)達(dá)爾文在晚年回顧他的一生時(shí)，認(rèn)為他的所有這些所謂高等教育完全是一種浪費(fèi)。他覺得正

8、式的課程枯燥無(wú)味，也沒能從課堂上學(xué)到什么。但是在這些年，他在課余結(jié)識(shí)了一批優(yōu)秀的博物學(xué)家，從他們那里接受了科學(xué)訓(xùn)練。他在博物學(xué)上的天賦也得到了這些博物學(xué)家的賞識(shí)。1831年，達(dá)爾文完成學(xué)業(yè)后，隨地質(zhì)學(xué)家、災(zāi)變論者亞當(dāng)·塞奇威克（Adam Sedgwick）到威爾士考察，并夢(mèng)想能有機(jī)會(huì)到熱帶地區(qū)做博物學(xué)研究。沒想到這個(gè)機(jī)會(huì)很快來(lái)了。這一年的8月，他從威爾士考察回來(lái)，發(fā)現(xiàn)劍橋大學(xué)植物學(xué)教授亨斯樓（John Henslow，17691861）給他的一封信，讓他趕快申請(qǐng)當(dāng)貝格爾號(hào)的博物學(xué)家。當(dāng)時(shí)英國(guó)海軍計(jì)劃派貝格爾號(hào)到南美海域考察，制作海圖。船長(zhǎng)羅伯特·費(fèi)茲洛伊（Robert Fi

9、tzroy）希望旅途中能有一名年輕的紳士作陪，于是想到要招一名不付工資的博物學(xué)家。亨斯樓推薦了忘年交達(dá)爾文。達(dá)爾文的父親竭力反對(duì)兒子參加航行，認(rèn)為這會(huì)推遲兒子在神學(xué)職業(yè)上的發(fā)展。在達(dá)爾文的一再懇求下，老達(dá)爾文終于作出讓步，表示他若能找到一個(gè)可敬的人支持他去，他就可以去。達(dá)爾文找到了舅舅、他未來(lái)的丈人喬西亞·韋茲伍德（Josiah Wedgwood，17691861）來(lái)說服父親，并僥幸通過了以苛刻著稱的費(fèi)茲洛伊船長(zhǎng)的面試（費(fèi)茲洛伊迷信面相，認(rèn)為達(dá)爾文的鼻子形狀表明他不會(huì)吃苦耐勞），于1831年12月27日隨貝格爾號(hào)揚(yáng)帆起航，途經(jīng)大西洋、南美洲和太平洋，沿途考察地質(zhì)、植物和動(dòng)物。在旅途中

10、達(dá)爾文也閱讀了許多科學(xué)著作，其中對(duì)他影響最大的是賴爾的地質(zhì)學(xué)原理。他在南美洲觀察到的地質(zhì)現(xiàn)象與賴爾的學(xué)說相符，使他變成了均變論者。貝格爾號(hào)繞地球一圈，于1836年10月2日回到了英國(guó)。這五年間，達(dá)爾文一路上向亨斯樓寫信報(bào)告所見所聞，并采集了無(wú)數(shù)的動(dòng)物、植物、化石和礦物標(biāo)本運(yùn)回英國(guó)，還未回國(guó)就已在科學(xué)界出了名，從一個(gè)業(yè)余愛好者變成了著名的地質(zhì)學(xué)家和博物學(xué)家。他的航行見聞后來(lái)以貝格爾號(hào)之航為名出版，是維多利亞時(shí)代最受歡迎的航海游記。貝格爾號(hào)航行路線，點(diǎn)擊圖片放大當(dāng)達(dá)爾文踏上貝格爾號(hào)的時(shí)候，他是個(gè)言必稱圣經(jīng)的神學(xué)畢業(yè)生、正統(tǒng)的基督教徒，他的虔誠(chéng)常常被海員們?nèi)⌒?。但是?dāng)他返回英格蘭時(shí)，在他看來(lái)舊約不過

11、是一部“很顯然是虛假的世界史”，其可靠性并不比印度教的圣書高。他完全拋棄了基督教信仰，并逐漸成為不相信上帝存在的無(wú)神論者，有幾個(gè)因素促成了這個(gè)思想轉(zhuǎn)變。在環(huán)球航行時(shí)，他親眼目睹了奴隸制的殘酷，難以想像一個(gè)仁慈的上帝怎么會(huì)允許這種制度的存在。更重要的是，他在南美洲，特別是加拉帕格斯群島上觀察到的現(xiàn)象使得達(dá)爾文無(wú)法接受神創(chuàng)論的說教，動(dòng)搖了物種不變的觀念：他挖到的已滅絕物種的化石看上去和在當(dāng)?shù)厣钪奈锓N很相似，然而并不相同；海島上的物種看上去和鄰近大陸的很相似，然而也不相同。他留下的筆記表明，至遲在1837年春天，他已經(jīng)堅(jiān)決相信新物種能夠經(jīng)由地理隔離而逐漸產(chǎn)生，以及所有的生物都是從共同祖先進(jìn)化而來(lái)

12、的。從那以后他開始思考生物進(jìn)化的機(jī)制，并在1838年9月28日為了消遣而閱讀馬爾薩斯的人口論時(shí)，獲得了靈感，開始創(chuàng)建自然選擇學(xué)說。在1839年1月，達(dá)爾文和他的表妹愛瑪·韋茲伍德（Emma Wedgwood，18081896）結(jié)婚。1842年9月從倫敦搬家到肯特的唐恩村，在那里生活直到逝世。達(dá)爾文繼承了一大筆遺產(chǎn)，并有豐厚的經(jīng)濟(jì)收入，這使他可以專心致志從事生物學(xué)研究。他的家庭生活也非常幸福。不幸的是，從30歲開始，達(dá)爾文就備受疾病的折磨，每天通常只能工作兩、三個(gè)小時(shí)。他究竟得的是什么病，至今沒有定論。所有的癥狀都表明他的自主神經(jīng)系統(tǒng)失常，但是病因是什么則眾說紛紜，有的認(rèn)為是在貝格爾之

13、航時(shí)在南美感染上寄生蟲錐體蟲而引起的，有的認(rèn)為是他吃過的藥中含砷引起的重金屬中毒，有的則認(rèn)為是由于精神壓力過大引起的心理疾病。疾病使達(dá)爾文大多數(shù)時(shí)間只能呆在家中過隱居的生活，主要靠通信與外界聯(lián)系，留下了大約一萬(wàn)五千封通信。達(dá)爾文故居Down House達(dá)爾文在有了自然選擇的想法之后，并沒有急著發(fā)表。他在收集了大量的資料之后，到1842年才開始把這個(gè)理論記錄下來(lái)，并把手稿送給一些朋友征求意見。之后他又花了八年時(shí)間研究藤壺的分類，出版了兩本專著。達(dá)爾文為什么突然花這么多時(shí)間去研究一種不起眼的海洋動(dòng)物讓人覺得有些奇怪，現(xiàn)在看來(lái)他實(shí)際上是以這種生物為材料試驗(yàn)是否能用他的進(jìn)化理論研究生物的形態(tài)和分類。1

14、856年4月他才開始寫關(guān)于物種起源的專著。他太清楚一旦自己的理論發(fā)表將會(huì)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生怎樣的震撼了。在1844年，蘇格蘭出版家羅伯特·錢伯斯（Robert Chambers）匿名出版創(chuàng)造的自然史之殘跡一書，提出一種直線性進(jìn)化論，把進(jìn)化機(jī)制歸于累積環(huán)境或營(yíng)養(yǎng)改變引起的變異導(dǎo)致。該書在英國(guó)臭名昭著，不僅受到宗教人士的抨擊，而且也因其中充滿科學(xué)錯(cuò)誤而飽受科學(xué)界人士的批評(píng)。達(dá)爾文很擔(dān)心如果倉(cāng)促發(fā)表自己的進(jìn)化論，也會(huì)遭受同樣的命運(yùn)。做為一個(gè)天性平和的人，這是他想要盡力避免的，做好了在死后才發(fā)表其成果的準(zhǔn)備。他留下了一份遺囑，交代在他死后如何處理他有關(guān)進(jìn)化論的手稿。華萊士但是在1858年夏天，達(dá)爾文

15、收到了華萊士（Alfred Russel Wallace，18231913）的信，迫使他不得不在生前發(fā)表自然選擇理論。華萊士是一個(gè)年輕的生物地理學(xué)家，當(dāng)時(shí)正在馬來(lái)群島考察。和達(dá)爾文一樣，他所觀察到的生物的地理分布特點(diǎn)也促使他思考生物進(jìn)化的問題。那一年的二月，他生了一場(chǎng)間歇熱，在病中突然想到了馬爾薩斯的人口論，并且也因此獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了自然選擇理論。他出身貧寒，又極其反對(duì)基督教，沒有達(dá)爾文做為上層社會(huì)人士的種種顧慮，因此以一股初生牛犢不怕虎的勁頭，用三個(gè)晚上就寫成了一篇論證自然選擇的論文，寄給達(dá)爾文征求意見。他并不知道達(dá)爾文此時(shí)已研究了二十年的進(jìn)化論，之所以會(huì)找上達(dá)爾文，完全是由于達(dá)爾文在生物地理學(xué)

16、學(xué)界的崇高地位；而這個(gè)地位，在達(dá)爾文完成貝格爾號(hào)之航后就確立了。當(dāng)達(dá)爾文讀了華萊士的論文，見到他自己的理論出現(xiàn)在別人的筆下時(shí)，其震驚和沮喪可想而知。他的第一個(gè)念頭，是壓下自己的成果，而讓華萊士獨(dú)享殊榮。但是他的朋友、地理學(xué)家賴爾和植物學(xué)家虎克都早就讀過他有關(guān)自然選擇的手稿，在他們的建議下，達(dá)爾文把自己的手稿壓縮成一篇論文，和華萊士的論文同時(shí)發(fā)表在1858年林耐學(xué)會(huì)的學(xué)報(bào)上。這兩篇論文并沒有引起多大的反響。也是在賴爾和虎克的催促下，達(dá)爾文在1859年發(fā)表了物種起源（篇幅只是他準(zhǔn)備多年的手稿的三分之一左右），這才掀起了軒然大波。由于物種起源的成功，也可能是被達(dá)爾文的人格和智慧所折服，雖然華萊士與達(dá)

17、爾文同享發(fā)現(xiàn)自然選擇理論的殊榮，他卻總是把榮耀歸功于達(dá)爾文一人，并把自然選擇理論稱為“達(dá)爾文主義”這個(gè)稱呼沿用至今。這個(gè)稱呼恰如其分，這不僅是因?yàn)檫_(dá)爾文對(duì)自然選擇的發(fā)現(xiàn)比華萊士早了20年，也不僅是華萊士與達(dá)爾文聯(lián)合發(fā)表的論文未受重視，物種起源才是真正的開山之作，而且，更重要的是，華萊士對(duì)自然選擇理論的理解不如達(dá)爾文那么準(zhǔn)確、深刻。因?yàn)檫_(dá)爾文的緣故，后世很多幻想小說把接觸地外生命的任務(wù)交給一艘名叫貝格爾號(hào)的飛船在物種起源發(fā)表之后，達(dá)爾文又出版了多部著作進(jìn)一步闡明其進(jìn)化理論的各個(gè)方面，其中較重要的包括：1868年出版家養(yǎng)條件下的動(dòng)物和植物的變異，試圖解決遺傳與變異的問題；1871年出版人的由來(lái)與性

18、選擇，研究人類的進(jìn)化并提出性選擇理論；1872年出版人和動(dòng)物的情感表達(dá)，研究動(dòng)物行為和心理的進(jìn)化問題。在其晚年，他出版了多部實(shí)驗(yàn)植物學(xué)的著作，直到逝世的前一天，還在做植物學(xué)實(shí)驗(yàn)。這個(gè)近代史上最富有成果、最激動(dòng)人心的科學(xué)生涯最終在1882年4月19日結(jié)束，他被埋葬在威斯敏斯特大教堂，牛頓的身旁。達(dá)爾文留下了兩個(gè)女兒、五個(gè)兒子，其中四位是著名的科學(xué)家。歐航局的火星著陸器叫做貝格爾2號(hào)?？上嫐г诨鹦潜砻孢_(dá)爾文對(duì)生物學(xué)的貢獻(xiàn)是多方面的，他在進(jìn)化生物學(xué)、生物地理學(xué)、系統(tǒng)分類學(xué)、生態(tài)學(xué)、動(dòng)物行為學(xué)、實(shí)驗(yàn)植物學(xué)等領(lǐng)域所做的開拓性工作，有的在幾十年后才顯示出其先見之明。達(dá)爾文在自傳中曾經(jīng)如此總結(jié)其成功的因素

19、：“我做為一個(gè)科學(xué)人物之所以能夠成功，不管這種成功的程度會(huì)有多大，據(jù)我所能判斷的，是由復(fù)雜和多樣的心理能力和條件所決定的。其中最重要的是對(duì)科學(xué)的熱愛，長(zhǎng)期思索任何問題的無(wú)限耐心，觀察和搜集事實(shí)方面的勤勉，和除了常識(shí)之外，有相當(dāng)?shù)陌l(fā)明能力?！彼舱f：“一個(gè)假說不管是多么可愛（而對(duì)每一個(gè)課題我都忍不住要提出一個(gè)假說），一旦事實(shí)與之相抵觸，我總是盡力讓自己毫不猶豫地拋棄它?！边_(dá)爾文不僅繼承了傳統(tǒng)的博物學(xué)方法，細(xì)心地觀察和勤勉地收集事實(shí)進(jìn)行歸納，而且使用了現(xiàn)代的科學(xué)方法，善于提出可檢驗(yàn)的假說，并用新的觀察和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)它。他完美地把博物學(xué)方法和科學(xué)方法結(jié)合起來(lái)，既是最后一個(gè)大博物學(xué)家，也是第一個(gè)大生

20、物學(xué)家。二、貝格爾號(hào)之航貝格爾號(hào)之航改變了達(dá)爾文的人生，也永遠(yuǎn)地改變了生物學(xué)。達(dá)爾文在物種起源的開頭如此寫道：“當(dāng)我做為一名博物學(xué)家隨貝格爾號(hào)航行的時(shí)候，有關(guān)南美洲棲息生物的分布以及那塊大陸上現(xiàn)存和過去的棲息生物的地質(zhì)關(guān)系的某些事實(shí)，給我留下了深刻的印象。在我看來(lái)，這些事實(shí)多少能夠用于闡明物種的起源這個(gè)我們最偉大的哲學(xué)家之一所說的神秘中的神秘。”中喙地雀，加拉帕戈斯群島上的一種達(dá)爾文雀那么究竟是什么事實(shí)，讓一位初出道的年輕博物學(xué)家敢于懷疑當(dāng)時(shí)絕大多數(shù)博物學(xué)家所信奉的物種不變觀念？達(dá)爾文晚年在自傳中說，有三組事實(shí)給他留下了深刻印象：在南美大草原發(fā)現(xiàn)大型動(dòng)物化石有犰狳一樣的盔甲；從美洲大陸南行，鄰

21、近動(dòng)物物種相互取代的方式；加拉帕戈斯群島上的生物群多數(shù)有著南美生物的特征，特別是每個(gè)島上的生物群相互之間略有差異的情形?！昂苊黠@，只有假定物種是逐漸改變的，才能解釋類似這樣的事實(shí)，以及其他許多事實(shí)?！必惛駹柼?hào)在南美海域來(lái)來(lái)回回開了三年多勘測(cè)南美海岸，其間達(dá)爾文多次上岸做地質(zhì)考察。他在他在岸邊挖到了一些樹懶、犰狳和美洲駝的化石。這幾種動(dòng)物在當(dāng)?shù)囟歼€生存著，但是比化石小多了。顯然這些化石代表的是已滅絕的物種。達(dá)爾文仔細(xì)地探測(cè)了發(fā)現(xiàn)化石的地層和周圍環(huán)境，判斷這些化石的年代并不久遠(yuǎn)，而且沒有發(fā)生過大洪水的任何跡象，也沒有發(fā)生過其它災(zāi)難的跡象。這些生物的滅絕不像是災(zāi)變引起的，那么這些生物為什么會(huì)滅絕？它

22、們與現(xiàn)代樹懶、犰狳和美洲駝是否有親緣關(guān)系，都是從同一祖先分支演變來(lái)的？達(dá)爾文所觀察到的生物地理分布現(xiàn)象更使他疑惑不解。自然神學(xué)為生物的地理分布提供了一個(gè)理由，認(rèn)為上帝為每一個(gè)地區(qū)設(shè)計(jì)了適應(yīng)那里的生存環(huán)境的物種。但是這個(gè)簡(jiǎn)單的解釋難以說明復(fù)雜的生物地理分布現(xiàn)象。達(dá)爾文注意到，在南美海岸，動(dòng)物群和植物群的變化極為明顯。比如從阿根廷的布宜諾斯艾利斯到圣菲，緯度僅僅變了三度，物種卻變了不少。達(dá)爾文在一小時(shí)之內(nèi)，就觀察到有六種鳥是從前在布宜諾斯艾利斯沒見過的，這兩個(gè)地方這么靠近，地理環(huán)境又那么相似，上帝造物時(shí)何必那么慷慨大方，給每一個(gè)地方各造出那么多不同的物種？美洲鴕鳥特別讓達(dá)爾文感興趣，這種無(wú)翅鳥和非

23、洲鴕鳥一樣，都適于在開闊的草原上過類似的生活，然而它們的形態(tài)又非常不同。上帝為什么不為有著相同的生活條件的所有地區(qū)制造同一物種，卻要讓南美和非洲有不同的生物群呢？在南美巴塔哥尼亞大草原旅行時(shí)，達(dá)爾文起初只注意到普通美洲鴕。往南旅行了一段距離之后，達(dá)爾文的伙伴抓了一頭美洲鴕來(lái)吃，達(dá)爾文才注意到那是一個(gè)新物種，與前面見到的普通美洲鴕不同。為什么在北邊草原上生活的是普通美洲鴕，到南邊草原卻變成了新種美洲鴕？二者的地盤并無(wú)明確的界限，在中間地帶同時(shí)生活著兩個(gè)物種。如果說是因?yàn)槟媳狈降沫h(huán)境略有差異，所以上帝為南北方各創(chuàng)造了一種美洲鴕的話，又如何解釋它們?cè)谥虚g地帶相互競(jìng)爭(zhēng)的事實(shí)呢？加拉帕戈斯的巨龜給達(dá)爾文

24、留下了最深刻的印象的是加拉帕格斯群島上的生物群。加拉帕戈斯群島在厄瓜多爾以西約1000公里處，由16個(gè)或大或小的火山島組成，島與島之間的距離往往只有幾公里、十幾公里。我們現(xiàn)在知道，這個(gè)群島形成于大約4百萬(wàn)年前，從來(lái)未跟南美大陸連在一起。1835年910月間，達(dá)爾文在島上觀察了五個(gè)星期。那里的動(dòng)植物雖然總體上跟南美大陸的相似，但又有著明顯的、與大陸動(dòng)植物不同的特征，例如，那里沒有吃蟲的鶯和啄木鳥，卻有多種鳴雀有吃蟲的習(xí)性，而這類雀在其他地方是以吃種子為生的。而且，這個(gè)群島的一些島上，也有自己的特有種，其形態(tài)與其他島上的特有種既相似又不同。達(dá)爾文寫道：“有幾個(gè)島擁有屬于自己的龜、效舌鶇、鳴雀和眾多

25、植物的物種，這些物種有相同的一般習(xí)性，占據(jù)類似的地勢(shì)，并明顯是填補(bǔ)了這個(gè)群島的自然體系中的相同位置，正是這種情形使我感到驚奇?！边@些物種中最引人注目的是那些巨龜（“加拉帕戈斯”的在西班牙語(yǔ)的意思就是龜）。它們成群結(jié)隊(duì)地在島上的沙灘上漫游，總共有十四種或亞種，而且島與島之間的巨龜?shù)男螒B(tài)特別是龜殼差別非常大，以至于島上的副總督向達(dá)爾文吹牛說，他只要瞄一眼，就知道哪只龜是哪個(gè)島上的。為什么上帝要在這小小的角落顯耀他的創(chuàng)造才能，他真有必要專門為這里創(chuàng)造出這許許多多獨(dú)一無(wú)二的物種嗎？加拉帕戈斯群島上形態(tài)各異的鳥達(dá)爾文在島上的時(shí)候，忙著做地質(zhì)考察和采集標(biāo)本，沒有時(shí)間思考這些問題。離開加拉帕格斯群島之后，他

26、開始細(xì)細(xì)回味在島上的所見所聞。1836年7月，他在日記中寫道，這個(gè)群島的動(dòng)物學(xué)值得仔細(xì)研究，因?yàn)樗赡軙?huì)推翻物種恒定的觀念。對(duì)達(dá)爾文進(jìn)化思想的產(chǎn)生起到了關(guān)鍵作用的是群島上的效舌鶇。他在群島上采集到三種效舌鶇標(biāo)本，看上去與美洲大陸的效舌鶇很相似，當(dāng)時(shí)他以為是由大陸的效舌鶇演變來(lái)的三個(gè)變種。1837年3月他回到英國(guó)后，把標(biāo)本交給著名鳥類學(xué)家約翰·古爾德（John Gould）鑒定，古爾德告訴他那不是三個(gè)變種，而是三種不同的物種。他恍然大悟，明白了地理隔離能夠產(chǎn)生新物種：美洲大陸的效舌鶇在偶然（例如，被風(fēng)吹裹）到達(dá)加拉帕格斯群島之后，其后代以不同的方式適應(yīng)新的環(huán)境，不是演變成了三個(gè)變種，而

27、是變成了三個(gè)新的物種，物種是可變的！這顯然要比認(rèn)為上帝無(wú)緣無(wú)故地分別給不同的島嶼創(chuàng)造了不同的物種，要合理得多。他進(jìn)而開始創(chuàng)建共同祖先學(xué)說：如果群島上的三個(gè)效舌鶇物種都源自一個(gè)共同祖先美洲大陸的效舌鶇，那么也可以聯(lián)想到，所有美洲大陸的效舌鶇物種也都源自一個(gè)共同祖先，以此類推，所有的屬、科、目、綱所有的生物，都源自共同祖先。 進(jìn)化·達(dá)爾文（二）方舟子三、共同祖先學(xué)說的威力達(dá)爾文在物種起源的結(jié)束語(yǔ)如此寫道：“這種觀點(diǎn)是宏偉壯麗的：生命及其若干威力最初被賦予幾種或一種類型；而且，在這顆行星依據(jù)引力的既定定律運(yùn)行之時(shí)，從如此簡(jiǎn)單的一個(gè)開端，最美麗和最奇妙的無(wú)窮無(wú)盡的類型已經(jīng)和正在進(jìn)化。”進(jìn)化樹

28、認(rèn)為地球上所有生命都是由共同祖先進(jìn)化而來(lái)，這種觀點(diǎn)不僅是宏偉壯麗的，而且有著強(qiáng)大的解釋力量。它使得人們?cè)谙到y(tǒng)分類學(xué)、生物地理學(xué)、比較解剖學(xué)、比較胚胎學(xué)、古生物學(xué)等領(lǐng)域所發(fā)現(xiàn)的令人迷惑的種種現(xiàn)象有了合理的解釋。在達(dá)爾文之前，這些學(xué)科基本上是描述性的，是達(dá)爾文一舉把它們變成了因果科學(xué)，將它們統(tǒng)一起來(lái)，牢固地建立在進(jìn)化論之上。系統(tǒng)分類學(xué)從林奈開始，分類學(xué)家就力圖建立一個(gè)能夠反映出造物主的原始計(jì)劃的“自然系統(tǒng)”，而現(xiàn)在，達(dá)爾文指出，一個(gè)自然系統(tǒng)應(yīng)該反映的是生物之間的進(jìn)化關(guān)系，不同生物的異同，都可以由它們的進(jìn)化關(guān)系的遠(yuǎn)近而得到解釋。為什么一個(gè)自然系統(tǒng)會(huì)以等級(jí)結(jié)構(gòu)的形式出現(xiàn)，也曾經(jīng)讓人困惑，而用共同祖先學(xué)

29、說來(lái)解釋，這種形式就是再自然不過的了：一個(gè)屬的所有物種都有同一個(gè)最親近的共同祖先（所有的貓屬動(dòng)物都是從同一祖先進(jìn)化來(lái)的），一個(gè)科的所有物種也是如此（所有的貓科動(dòng)物都是從同一祖先進(jìn)化來(lái)的），以此逐級(jí)類推（所有的肉食目動(dòng)物、哺乳綱動(dòng)物、脊索動(dòng)物門動(dòng)物、動(dòng)物都分別有共同祖先），直至所有的生物都有同一個(gè)共同祖先。具有共同祖先，是一個(gè)分類等級(jí)中的所有成員為何彼此那么相似的原因。漫畫：達(dá)爾文和他的鳴雀生物地理學(xué)古人早就注意到不同地區(qū)的動(dòng)植物群分布有各自的特點(diǎn)，把它們加以比較后，出現(xiàn)了一些令人疑惑不解的格局：為什么有些地理、氣候條件非常相似的地區(qū)，卻生活著非常不同的動(dòng)植物群？而有些地理、氣候條件很不同的地區(qū)

30、卻又生活著相似的動(dòng)植物群？為什么海島生物在總體上與其鄰近大陸的生物很相似，然而又有獨(dú)特的物種？正是對(duì)這些生物地理分布現(xiàn)象的思考，導(dǎo)致達(dá)爾文想到了生物進(jìn)化的可能。動(dòng)植物在現(xiàn)在的分布格局，只有用它們的進(jìn)化史從其原先的起源地點(diǎn)向四周擴(kuò)散、進(jìn)化的歷史才能得到合理的解釋。具有相似的動(dòng)植物群的地區(qū)通常在地理上是或曾經(jīng)是聯(lián)系在一起的，而像海洋、山脈、荒漠這樣的地理障礙會(huì)使生物群體相互隔絕，而出現(xiàn)較大的差異。那些有能力越過地理障礙的遷移者，通常會(huì)成為一個(gè)新型群體的祖先。這一點(diǎn)，在海島上表現(xiàn)得非常特出，島上的動(dòng)植物都是偶然從大陸遷到了島上，又因?yàn)檫m應(yīng)島上的環(huán)境而發(fā)生了各種各樣的變化，產(chǎn)生了特有物種。最著名的是達(dá)

31、爾文研究過的加拉帕格斯群島上的鳴雀，后來(lái)被稱為達(dá)爾文鳴雀。達(dá)爾文鳴雀在南美大陸也有，但只有一種，而加拉帕戈斯群島上多達(dá)5屬13種。達(dá)爾文正確地推斷，在很早以前有一群大陸鳴雀偶然（例如被颶風(fēng)吹裹）遷移到島上（現(xiàn)在我們通過比較蛋白質(zhì)序列，可以推測(cè)這發(fā)生于大約一百萬(wàn)年前），在一個(gè)新的地理環(huán)境占據(jù)不同的生態(tài)空間，進(jìn)化出多種不同的物種（稱為“適應(yīng)性輻射”），有了在別的地方只有其他鳥類才有的新習(xí)性：有的象啄木鳥一樣啄木吃蟲，有的以巨龜、鬣蜥甲上的寄生蟲為生，有的則吸海鳥的血其形態(tài)也出現(xiàn)了相應(yīng)的變化。不僅是海島，大陸也能出現(xiàn)這種適應(yīng)性輻射。例如澳洲大陸在與其他大陸隔絕之后，真獸類哺乳動(dòng)物沒能遷移過去，而其原

32、有的有袋類哺乳動(dòng)物則進(jìn)化成了有多種多樣的形態(tài)和習(xí)性的物種。比較解剖學(xué)早在古希臘時(shí)代，亞里斯多德就試圖對(duì)不同種類的動(dòng)物形態(tài)進(jìn)行比較，找出其相似之處。例如，他認(rèn)為鳥在某種程度上類似于魚，鳥的身體上端有一對(duì)翅膀，魚的身體前端有一對(duì)鰭；鳥的身體下端有一雙腳，而大多數(shù)魚也有第二對(duì)鰭在后端。在十六世紀(jì)，皮埃爾·貝龍（Pierre Belon，1518-1564）發(fā)現(xiàn)人和鳥雖然外表很不相同，骨骼組成和排列卻非常相似，繪制了一幅著名的比較圖。到了十九世紀(jì)，這門研究不同生物種類的形態(tài)結(jié)構(gòu)的學(xué)科比較解剖學(xué)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，各生物種類內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一致性也越來(lái)越明顯。英國(guó)解剖學(xué)家理查德·歐文（Richar

33、d Owen，18041892）在19世紀(jì)40年代，把這樣的結(jié)構(gòu)稱為“同源”，將它們定義為“在不同的動(dòng)物中，具有不同的形態(tài)和功能的相同器官”。其中最著名的例子是四足脊椎動(dòng)物的四肢都有五趾。有的從外表看不出來(lái)有五趾，比如鳥、蝙蝠的翅膀，或鯨鰭，但將它們解剖，仍可分辨出五個(gè)趾骨。有的在成體階段少于五趾，比如馬蹄，但是在其胚胎階段仍有五趾。達(dá)爾文曾經(jīng)感嘆道：“用于抓握的人手，用于挖掘的鼴鼠前肢，馬腿，海豚的鰭足，都用相同的模式構(gòu)建，都包括相似的骨頭并位于相同的相對(duì)位置上，還有什么比這更奇怪的呢？”如果這些器官是被分別創(chuàng)造出來(lái)的，造物主根本沒必要讓有不同功能和不同外形的器官有著相似的構(gòu)造，因?yàn)檫@樣的構(gòu)

34、造設(shè)計(jì)，就其功能和外形而言，有時(shí)顯得不是那么合理，所以才讓人覺得奇怪。但是如果用共同祖先學(xué)說來(lái)解釋，就順理成章了：所有的四足脊椎動(dòng)物都來(lái)自同一個(gè)祖先，該祖先碰巧有五趾。在進(jìn)化過程中，四足脊椎動(dòng)物為適應(yīng)不同的環(huán)境，在五趾的框架上做了改造，具有了不同的功能。貝龍的人鳥比較圖，點(diǎn)擊圖片放大比較解剖學(xué)使人們認(rèn)識(shí)到許多生物體都有一些退化了的器官，不具有完整的功能，或完全沒有功能。例如洞穴動(dòng)物退化的眼睛，鯨、蛇體內(nèi)殘余的后肢骨骼，人的尾骨、轉(zhuǎn)耳肌、闌尾、瞬膜等等。為什么上帝要?jiǎng)?chuàng)造出這些顯然無(wú)用的構(gòu)造呢？唯一合理的解釋是，它們不是創(chuàng)造出來(lái)的，而是進(jìn)化來(lái)的，這些構(gòu)造原先在祖先中有完整的功能，在進(jìn)化過程中由于環(huán)

35、境、習(xí)性的改變，而逐漸退化了。?？藸柕呐咛?，點(diǎn)擊圖片放大胚胎學(xué)早在十八世紀(jì)，動(dòng)物學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)物胚胎發(fā)育的過程中，會(huì)經(jīng)過一系列與較低等的動(dòng)物很相似的時(shí)期。事實(shí)上，爬行類、鳥類和哺乳類在胚胎發(fā)育的早期都跟魚類相似，例如出現(xiàn)腮裂，心臟只有兩腔。而且在有些時(shí)期，它們的胚胎幾乎不可能區(qū)別開來(lái)，這是為什么呢？在以前，這被認(rèn)為是自然界階梯的體現(xiàn)，高等動(dòng)物的胚胎在發(fā)育過程中，逐步攀登自然界階梯，經(jīng)過類似低等動(dòng)物的階段而走向完美。在十九世紀(jì)初期，自然界階梯的觀念已經(jīng)難以被人接受，德國(guó)胚胎學(xué)家馮·貝爾（Karl Ernst von Baer，1792-1876），提出了胚胎發(fā)育的“定律”，認(rèn)為胚

36、胎發(fā)育是一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從同質(zhì)到異質(zhì)，從普遍到特殊的過程。在胚胎發(fā)育的早期，各種生物胚胎都比較簡(jiǎn)單、同質(zhì)，所以才出現(xiàn)了相似的形態(tài)。但是這種說法無(wú)法解釋為什么胚胎發(fā)育過程中的重演現(xiàn)象，例如為什么爬行類、鳥類和哺乳類的胚胎會(huì)出現(xiàn)鰓裂？鰓裂并不比四足脊椎動(dòng)物的頸部結(jié)構(gòu)更同質(zhì)或普遍。為什么須鯨的胚胎有牙齒？為什么高等脊椎動(dòng)物的胚胎有脊索？達(dá)爾文在物種起源中最早指出，唯一合理的解釋，就是這些奇怪的形態(tài)是它們的祖先的遺產(chǎn)：“胚胎結(jié)構(gòu)相同透露了祖先相同。”稍后（1866年），德國(guó)動(dòng)物學(xué)家海格爾（Ernst Haeckel，18341919）提出了生物重演律，聲稱個(gè)體發(fā)育是種系發(fā)生的重演，反映了簡(jiǎn)化和壓縮了

37、的進(jìn)化過程，通過研究胚胎發(fā)育，就能夠弄清楚動(dòng)物的進(jìn)化過程。這顯然是過于簡(jiǎn)單化和極端的主張，因?yàn)榕咛グl(fā)育重演的只是祖先的某個(gè)特定構(gòu)造，并不重演祖先的整體形態(tài)。古生物學(xué)地殼的巖層是分層分布的，越下面的越古老，越上面的越年輕，而且每一個(gè)巖層的化石群都有自己的特點(diǎn)。越古老的巖層中的化石與現(xiàn)存生物的形態(tài)差異越大，而兩個(gè)連續(xù)巖層中的化石彼此之間的相似程度，要比相距較遠(yuǎn)的巖層中的要接近得多。達(dá)爾文指出，如果早期的生物群逐漸進(jìn)化成了晚期的生物群，那么這種化石分布模式，正是我們預(yù)料會(huì)出現(xiàn)的。越古老的巖層，其化石的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，那些最簡(jiǎn)單的生物，要比更復(fù)雜的生物更早出現(xiàn)，而最復(fù)雜的生物，則最晚出現(xiàn)。這樣的現(xiàn)象也與進(jìn)

38、化論的預(yù)測(cè)完全相符：復(fù)雜的生物是由簡(jiǎn)單的生物進(jìn)化來(lái)的。但是，如果生物是進(jìn)化來(lái)的話，那么我們也應(yīng)該預(yù)料會(huì)發(fā)現(xiàn)從古老形態(tài)逐漸演變成晚近形態(tài)的連續(xù)化石紀(jì)錄。然而，古生物學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)化石紀(jì)錄到處都是斷層、鴻溝，是非常不連續(xù)的。在物種起源發(fā)表的時(shí)候，還找不到一具直接證明生物進(jìn)化的所謂過渡型化石。為什么化石紀(jì)錄沒能反映出生物的逐漸變化？達(dá)爾文解釋說，這是由于化石紀(jì)錄極為不完全?；男纬墒且粋€(gè)非常偶然的事件。在正常情況下，動(dòng)植物的尸體將被肉食性、腐食性動(dòng)物吃掉，殘存的部分將逐漸被微生物分解，最終完全消失。只有在罕見的情況下，在死亡后尸體很快被埋葬起來(lái)，才避免了被徹底分解的結(jié)局，逐漸地變成了化石。發(fā)現(xiàn)化石的可

39、能性就更低了，絕大多數(shù)化石都深埋在地層之中或海底巖層中而沒有出土之日，有的雖然出土了，但在人們發(fā)現(xiàn)之前已被侵蝕、破壞，只有一小部分的化石才能落到我們的手里。幸運(yùn)的是，在物種起源發(fā)表后不久，人們就找到可用于支持達(dá)爾文學(xué)說的化石。1861年，在德國(guó)出土了始祖鳥化石，它既有爬行類的特征（有牙齒和長(zhǎng)著21塊椎骨的尾巴），又有鳥類的特征（叉骨和帶羽毛的翅膀），明顯是從爬行類到鳥類的過渡型。在此之前進(jìn)化論者已認(rèn)為鳥類是從爬行類進(jìn)化而來(lái)的，始祖鳥化石證實(shí)了這個(gè)預(yù)測(cè)。在物種起源發(fā)表后的第二年，歐文描述了一具始祖馬化石，它像狐貍那般大小，前足有四趾，后足有三趾頭。稍后，又有三種類似馬的化石在北美洲和歐洲出土。1

40、874年，美國(guó)古生物學(xué)家奧斯尼爾·馬許（Othniel Charles Marsh，1831-1899）把這些馬的化石綜合起來(lái)，首次顯示了一種現(xiàn)代脊椎動(dòng)物（馬）是如何通過一系列的過渡型進(jìn)化而來(lái)的。馬的進(jìn)化共同祖先學(xué)說是如此簡(jiǎn)單明了，如此令人信服，讓人難以相信在達(dá)爾文之前竟然沒有人會(huì)系統(tǒng)地提出，而它一旦被提出來(lái)，很快就被生物學(xué)家們所普遍接受。在物種起源發(fā)表之后的15年間，幾乎所有的生物學(xué)家都成了進(jìn)化論者，都相信共同祖先學(xué)說。確定生物之間的親緣關(guān)系和它們的進(jìn)化史，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都是熱門的研究課題，在現(xiàn)在更成了常規(guī)工作。但是生物又是通過什么樣的機(jī)制，從共同祖先進(jìn)化而來(lái)呢？為此達(dá)爾文又提出

41、了另一重要學(xué)說自然選擇學(xué)說。四、通向自然選擇學(xué)說之路達(dá)爾文完成貝格爾號(hào)之航后不久，他就變成了一名徹底的進(jìn)化論者。至遲在1837年7月，他已創(chuàng)建了共同祖先學(xué)說。雖然此后他仍繼續(xù)在為共同祖先學(xué)說收集證據(jù)，但是對(duì)“生物是進(jìn)化的”這個(gè)事實(shí)的正確性就再也沒有懷疑過。令他疑惑不解的是“生物是如何進(jìn)化的”這個(gè)問題。按達(dá)爾文本人的回憶，他在1838年9月28日這一天，有了突破。他在自傳中寫道：“在我已開始從事有系統(tǒng)的探討15個(gè)月后，我碰巧為了消遣閱讀了馬爾薩斯的人口論，而通過長(zhǎng)期持續(xù)地觀察動(dòng)植物習(xí)性，我已為認(rèn)識(shí)到無(wú)處不在的生存斗爭(zhēng)做好了準(zhǔn)備，不由恍然大悟，在這些條件下，優(yōu)勢(shì)的變異將傾向于被保留，而劣勢(shì)的變異將

42、會(huì)被消滅。其結(jié)果將會(huì)是形成新的物種。這樣，我由此終于有了一個(gè)可用于研究的理論了?！瘪R爾薩斯這個(gè)理論達(dá)爾文后來(lái)稱之為自然選擇。達(dá)爾文本人一直把這個(gè)學(xué)說的創(chuàng)建歸因于從閱讀馬爾薩斯人口論而獲得靈感，這顯然是過于謙遜和簡(jiǎn)單化的。達(dá)爾文說過，啟發(fā)他的并非人口論全書，而僅僅是書中的一句話，即“可以很安全地宣布，人口在不受控制時(shí)，將每25年翻一番，或者說以幾何速率增長(zhǎng)?！币簿褪撬^馬爾薩斯原理。生物過剩的繁殖力這一事實(shí)，在達(dá)爾文所熟悉的佩利、賴爾等人的著作中也都提到了，是一個(gè)廣為人知的事實(shí)，那么為什么此前沒有人由此受到啟發(fā)提出自然選擇學(xué)說呢？由生物過剩的繁殖力很容易聯(lián)想到生存斗爭(zhēng)，但是由生存斗爭(zhēng)聯(lián)想到自然選

43、擇卻困難得多，這后一聯(lián)想，完全是達(dá)爾文在那15個(gè)月內(nèi)的研究所引起的觀念變化和思想準(zhǔn)備導(dǎo)致的，與人口論毫無(wú)關(guān)系。自然選擇并不是一個(gè)簡(jiǎn)單明了的觀念。在物種起源第章的結(jié)尾，達(dá)爾文用兩個(gè)長(zhǎng)句子對(duì)這個(gè)學(xué)說做了如此總結(jié)：“如果在漫長(zhǎng)的歲月中和多變的生活條件下，有機(jī)體在它們的構(gòu)造的一些部位存在變異的話，而我認(rèn)為這是無(wú)可爭(zhēng)議的；如果由于每一物種的高度的幾何級(jí)數(shù)的增長(zhǎng)，在某個(gè)時(shí)期、季節(jié)或年代，存在嚴(yán)重的生存斗爭(zhēng)，而這肯定是無(wú)可爭(zhēng)議的；那么，考慮到所有有機(jī)體彼此之間和它們與生存條件之間的關(guān)系的無(wú)限復(fù)雜性，導(dǎo)致的在結(jié)構(gòu)、組成和習(xí)性方面的無(wú)限多樣性，和對(duì)他們所具有的優(yōu)勢(shì)，如果從來(lái)沒有出現(xiàn)對(duì)每一個(gè)體的利益有用的變異，就

44、像已出現(xiàn)如此多的對(duì)人類有用的變異一樣，我想這會(huì)是最極端反常的事情。但是，如果對(duì)任一個(gè)體有用的變異的確發(fā)生了，具有這樣特征的個(gè)體肯定將會(huì)有更好的機(jī)會(huì)在生存斗爭(zhēng)中獲得保存；而根據(jù)強(qiáng)大的遺傳法則，他們將傾向于產(chǎn)生有相似特征的后代。為了簡(jiǎn)單起見，我將這個(gè)保存原則稱為自然選擇?！边@個(gè)總結(jié)事實(shí)上也揭示了他的推導(dǎo)過程。我們可以對(duì)自然選擇的推導(dǎo)過程做一番整理。自然選擇學(xué)說是由四個(gè)事實(shí)、兩個(gè)推論而得出的：事實(shí)一：生活資源是有限事實(shí)二：生物繁殖力過剩推論一：生物后代的絕大部分必須滅亡（生存斗爭(zhēng)）事實(shí)三：生物后代之間存在可遺傳的變異事實(shí)四：不同的變異可以有不同的生存能力和繁殖能力推論二：在生存斗爭(zhēng)中，劣勢(shì)的變異將逐

45、漸被淘汰，優(yōu)勢(shì)的變異獲得生存并留下后代（自然選擇）事實(shí)一和事實(shí)二是顯而易見的，并為馬爾薩斯所強(qiáng)調(diào)，因此這第一個(gè)推論，可以歸功于人口論的啟發(fā)。但是這個(gè)這個(gè)推導(dǎo)的后半部分就是另一回事了。事實(shí)三和事實(shí)四的獲得，如達(dá)爾文所說，來(lái)自于他“長(zhǎng)期持續(xù)地觀察動(dòng)植物習(xí)性”，特別是對(duì)動(dòng)植物培育他后來(lái)稱之為“人工選擇”的研究。但是要能夠歸納出這兩條事實(shí)，卻首先要有兩個(gè)觀念上的突破：一、由本質(zhì)論思維變?yōu)椤叭后w思維”。傳統(tǒng)的本質(zhì)論認(rèn)為，每個(gè)物種都有一個(gè)不變的本質(zhì)，只有本質(zhì)才是真實(shí)的、重要的，而個(gè)體的變異是可忽略的、不重要的。群體思維恰恰相反，認(rèn)為本質(zhì)只是一種抽象，是各個(gè)個(gè)體性狀的平均，個(gè)體的變異才是真實(shí)而且重要的。這種

46、注重群體（由形形色色的個(gè)體所組成）的思維方式，是達(dá)爾文的首創(chuàng)，盡管他并沒有意識(shí)到。二、由“軟式遺傳”觀念變?yōu)椤坝彩竭z傳”觀念。在達(dá)爾文之前，人們普遍相信后天獲得性能夠遺傳，認(rèn)為遺傳物質(zhì)是“軟”的，很容易被環(huán)境的作用、后天的使用情況而改變。這種遺傳觀念是和自然選擇觀念格格不入的，因?yàn)樯矬w總是能夠直接通過改變性狀以適應(yīng)變化的環(huán)境，而不會(huì)被淘汰，而優(yōu)良的性狀也不會(huì)不變地遺傳下去。達(dá)爾文雖然沒有完全否認(rèn)后天獲得性能夠遺傳，但是他特別強(qiáng)調(diào)可遺傳的先天變異，這構(gòu)成了選擇的基礎(chǔ)。只有了解要?jiǎng)?chuàng)建自然選擇學(xué)說所必備的這一系列觀念突破，才能明白它為什么是如此新穎獨(dú)到。在達(dá)爾文之前，有些學(xué)者提出了某些看上去很像自

47、然選擇的觀點(diǎn)，經(jīng)常被人視為達(dá)爾文的先驅(qū)者，而事實(shí)上他們的觀點(diǎn)或者與自然選擇毫無(wú)關(guān)系，或者只涉及自然選擇的某個(gè)方面。例如古希臘哲學(xué)家恩培多克勒（約公元前492-432年）曾被有些人當(dāng)成是早期進(jìn)化論者。恩培多克勒認(rèn)為所有生物都是從土地上自然生出來(lái)的。動(dòng)物最初生出的是身體的各個(gè)部分，沒有軀干的頭和四肢，沒有口或眼的頭，等等，它們散布四方，在漂浮過程中在“愛”力的作用下隨機(jī)地結(jié)合在一起，出現(xiàn)了各種形狀的動(dòng)物，不能形成完整軀體的就滅亡，能形成完整的軀體的就生存、保留了下來(lái)。把這種稀奇古怪的幻想當(dāng)成進(jìn)化論或適者生存的自然選擇是很不恰當(dāng)?shù)模煌眢w部位的結(jié)合并不是一個(gè)進(jìn)化過程，軀體的完整與否也不屬于對(duì)環(huán)境的

48、適應(yīng)。布封也被有些人認(rèn)為提出了自然選擇學(xué)說。他曾經(jīng)如此解釋物種的滅絕：“所有不完美地組織起來(lái)的身體和所有有缺陷的物種，都將會(huì)消失，只有最有力量和最完整的形態(tài)才會(huì)保留下來(lái)，就像今天所見到的，不管是植物還是動(dòng)物，都是如此?！鳖愃频摹疤蕴睂W(xué)說還有其他人提到過。這只是提及了淘汰不良形態(tài)、保留最佳形態(tài)的穩(wěn)定性選擇，而完全沒有涉及自然選擇學(xué)說中最關(guān)鍵的部分：對(duì)優(yōu)良性狀的選擇將會(huì)產(chǎn)生新的形態(tài)、新的物種。在19世紀(jì)早期，有兩個(gè)英國(guó)人比較明確地論述過自然選擇的觀點(diǎn)。一位是醫(yī)生威廉·威爾士（William Charles Wells，17571817），他去世后（1818年）才發(fā)表的一篇討論人類膚色的

49、變異的論文在補(bǔ)遺中提及自然選擇。另一位是博物學(xué)家帕特利克·馬修（Patrick Matthew，1790-1874），他在1831年出版的書籍海軍用木和樹木栽培的附錄中闡述過自然選擇觀點(diǎn)。但是他們都只用自然選擇原理來(lái)解釋物種內(nèi)部的變化（后來(lái)所說的“微進(jìn)化”），而且只是做了大膽的推測(cè)，沒有提供足夠的證據(jù)來(lái)支持其觀點(diǎn)。他們對(duì)這個(gè)原理的重要性也毫無(wú)認(rèn)識(shí)，只是在偏僻出版物的補(bǔ)遺、附錄中順筆提及，鮮有人知，對(duì)科學(xué)研究沒有產(chǎn)生影響。達(dá)爾文留下的筆記表明，他在物種起源發(fā)表之前，對(duì)這兩人的工作一無(wú)所知。在物種起源發(fā)表后，馬修才宣布他擁有優(yōu)先權(quán)，但是他承認(rèn)他只是把自然選擇當(dāng)成一個(gè)不證自明的、憑直覺獲得

50、的事實(shí)，從來(lái)沒有想過要像達(dá)爾文那樣去推導(dǎo)、證明它?？兹溉A麗的尾羽對(duì)生存有害無(wú)益華萊士被普遍視為自然選擇學(xué)說的共同創(chuàng)立者，而事實(shí)上，華萊士對(duì)自然選擇的理解并不那么準(zhǔn)確，也不徹底。華萊士并沒有意識(shí)到自然選擇主要地是以個(gè)體為目標(biāo)的，而是把變種或亞種當(dāng)做自然選擇的單位，認(rèn)為新物種的產(chǎn)生是亞種之間相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。換句話說，達(dá)爾文強(qiáng)調(diào)的是對(duì)個(gè)體的選擇，而華萊士強(qiáng)調(diào)的是對(duì)群體的選擇。達(dá)爾文的學(xué)說更符合現(xiàn)代生物學(xué)對(duì)自然選擇的理解。此外，華萊士不相信達(dá)爾文后來(lái)提出的性選擇理論。達(dá)爾文注意到，自然選擇有兩種，一種是普通的自然選擇，涉及那些與生存能力有關(guān)的特征，例如對(duì)生活資源的利用，對(duì)氣候的適應(yīng)，對(duì)疾病的抵抗力等等

51、。但是一個(gè)個(gè)體即使沒有更強(qiáng)的生存能力，只要有更強(qiáng)的生殖能力，那么它也會(huì)留下更多的后代，有關(guān)的性狀也會(huì)被保留下來(lái)。達(dá)爾文將這種只與生殖能力有關(guān)的選擇稱為性選擇，包括雄性選擇，即雄性之間以爭(zhēng)斗等競(jìng)爭(zhēng)方式爭(zhēng)奪配偶，與之有關(guān)的性狀（例如鹿角）就會(huì)獲得選擇；以及雌性選擇，雌性被雄性的某個(gè)第二性征所吸引。雌性選擇所涉及的性征，例如雄孔雀的尾羽，不僅對(duì)生存無(wú)益，而且有害。華萊士不相信對(duì)生存有害的特征也會(huì)被選擇下來(lái)，因此不接受性選擇理論。華萊士也不相信人類能夠經(jīng)過自然選擇進(jìn)化而來(lái)，而認(rèn)為人類的進(jìn)化必然有超自然的力量的參與。華萊士晚年皈依唯靈論，斷然否認(rèn)人類意識(shí)是進(jìn)化而來(lái)的，達(dá)爾文曾寫信告訴他：“我希望你還沒有

52、完全殺死了屬于你自己也屬于我的孩子?！备_切地說，自然選擇學(xué)說是屬于達(dá)爾文自己的孩子。自然選擇顯然是達(dá)爾文進(jìn)化論中最富有革命性的觀念，它是如此大膽，如此超前，其命運(yùn)與共同祖先學(xué)說截然不同，從提出之日起就飽受非議，在提出之后近百年，才被生物學(xué)家們所普遍接受。 進(jìn)化·達(dá)爾文（三）方舟子 五、達(dá)爾文革命的意義達(dá)爾文進(jìn)化論主要包括兩個(gè)學(xué)說：他的共同祖先學(xué)說揭示了生物進(jìn)化的事實(shí)，指出物種是可變的，所有的生物都來(lái)自同一祖先，生物的進(jìn)化是一個(gè)樹枝狀的不斷分化的過程；他的自然選擇學(xué)說則提出了解釋生物是如何進(jìn)化的一個(gè)機(jī)制，認(rèn)為自然選擇是生物進(jìn)化的主要方式，是對(duì)生物適應(yīng)性的合理解釋。根據(jù)這兩個(gè)學(xué)說，生物

53、的進(jìn)化是從共同祖先開始，在自然選擇作用下的多樣化過程。生物的進(jìn)化模式是沒有預(yù)定方向的，呈樹枝狀不斷分化，而不是像以前的進(jìn)化論先驅(qū)理解的那樣是從低級(jí)到高級(jí)的有預(yù)定方向的直線式進(jìn)化。生物的進(jìn)化步調(diào)是漸變式的，是在自然選擇作用下累積微小的優(yōu)勢(shì)變異的逐漸改進(jìn)的過程，而不是躍變式的。達(dá)爾文進(jìn)化論為生物學(xué)提供了大理論，奠定了現(xiàn)代生物學(xué)的基礎(chǔ)。但是達(dá)爾文進(jìn)化論的影響絕不局限于生物學(xué)界，甚至也不局限于科學(xué)界，它具有深遠(yuǎn)的思想意義和社會(huì)影響。通過創(chuàng)立生物進(jìn)化論，達(dá)爾文領(lǐng)導(dǎo)了人類歷史上最為偉大、影響最為深遠(yuǎn)的一場(chǎng)理性革命。這場(chǎng)革命統(tǒng)一了生命與非生命兩個(gè)世界，提供了一種全新的世界觀、生命觀、宇宙觀和方法論，波及了幾

54、乎所有的科學(xué)和人文領(lǐng)域。達(dá)爾文的共同祖先學(xué)說確立了生物的自然起源和屬性，自然選擇學(xué)說解釋了生物的適應(yīng)性和多樣性。神創(chuàng)論認(rèn)為神不僅創(chuàng)造了生物，而且精心設(shè)計(jì)了生物。生物界的設(shè)計(jì)現(xiàn)象復(fù)雜的生物體構(gòu)造和對(duì)環(huán)境的巧妙適應(yīng)一直被當(dāng)成神創(chuàng)論的主要證據(jù)，也使從前反對(duì)神創(chuàng)論的人困惑。把生物體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地解釋成是自然隨機(jī)形成的，并不能讓人信服，把它們解釋成是有意識(shí)的智能設(shè)計(jì)的結(jié)果，似乎更為合理。因此，在達(dá)爾文之前，雖然休謨等人已抨擊過這個(gè)所謂“來(lái)自設(shè)計(jì)的論證”，但是并沒有起到多大的作用，因?yàn)樗麄儫o(wú)法解釋如果不借助超自然的力量，又怎么可能出現(xiàn)適應(yīng)性構(gòu)造。即使那些不相信神創(chuàng)論的人，也往往認(rèn)為在冥冥之中有一個(gè)神秘的

55、目的指導(dǎo)著生物的進(jìn)化。達(dá)爾文首先指出，自然選擇可以令人信服地解釋生物體的適應(yīng)現(xiàn)象，既無(wú)需求助于智能的設(shè)計(jì)或神秘的目的，也不必歸功于隨機(jī)因素。自然選擇并不是一個(gè)隨機(jī)的過程，它實(shí)際上包含了兩個(gè)過程：第一個(gè)過程是隨機(jī)的，變異在群體之中隨機(jī)地出現(xiàn)；第二個(gè)過程是不隨機(jī)的，自然選擇就根據(jù)這些變異的適宜度改變它們?cè)谌后w中的頻率。當(dāng)代神創(chuàng)論者經(jīng)常打比方說，一個(gè)生物結(jié)構(gòu)要隨機(jī)地形成，就像是旋風(fēng)吹過工場(chǎng)，把地上的一堆零配件吹成了一架飛機(jī)。但是自然選擇并非如此這般一蹴而就的，而是經(jīng)過一連串的組裝步驟，每個(gè)步驟都選擇合適的產(chǎn)品供下個(gè)步驟使用，而逐步制造出一架飛機(jī)的。換句話說，它實(shí)際上是把一個(gè)概率很小的事件分解成了許多

56、概率很大的步驟而逐步完成的。針對(duì)這一點(diǎn)，神創(chuàng)論者反駁說，生物體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而完美，無(wú)法簡(jiǎn)化，不可能經(jīng)由一系列較簡(jiǎn)單的、不完美的過渡形態(tài)進(jìn)化而來(lái)。他們經(jīng)常舉人的眼睛為例，人的眼睛如此完美，哪個(gè)部分都缺不得，怎么可能由不完美的眼睛逐步進(jìn)化而來(lái)？不完美的眼睛能有什么用？達(dá)爾文在物種起源中專門用一節(jié)回答這個(gè)問題：不完美的眼睛當(dāng)然有用，而且在生物界屢見不鮮，把不同生物的眼睛從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從不完美到較完美排列起來(lái)，就大體可以推測(cè)人眼的進(jìn)化過程。完美的眼睛是從不完美進(jìn)化來(lái)的但是，自然選擇學(xué)說能夠合理地解釋生物適應(yīng)現(xiàn)象的由來(lái)，只是證明了自己存在的價(jià)值，并不足以推翻神創(chuàng)論，神創(chuàng)論也可以以能夠合理地解釋生物適應(yīng)現(xiàn)象

57、的由來(lái)為由，而要求被同等對(duì)待。因此我們還必須證明神創(chuàng)論不能合理地解釋生物適應(yīng)現(xiàn)象的由來(lái)，理由就是生物的適應(yīng)往往是非常不完美的，因而不可能是智能設(shè)計(jì)出來(lái)。例如人的眼睛其實(shí)并不那么完美，而是存在許多“設(shè)計(jì)”缺陷，甚至是非常愚蠢的“設(shè)計(jì)”，最明顯的一點(diǎn)是，它的視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)采取的是一種奇怪的倒裝方式，光要穿過血管、神經(jīng)才能抵達(dá)感光細(xì)胞，不僅光線的質(zhì)量下降，而且血管的影子會(huì)影響我們的視覺，加重了大腦處理信息的負(fù)擔(dān)，還容易導(dǎo)致一系列疾病，如果真有一位智能設(shè)計(jì)者，決不會(huì)如此愚蠢。在人體上還有許多這樣的不合理的設(shè)計(jì)，例如人的脊椎構(gòu)造為什么與猿猴那么相似？這種構(gòu)造很適合四足行走，但是對(duì)直立行走卻存在很大的缺陷，給人類帶來(lái)了許多不必要的痛苦，一位工程師完全可以為人類重新設(shè)計(jì)一副更合理的脊椎，何況是上帝。但是如果人類是從四足行走的動(dòng)物經(jīng)自然選擇進(jìn)化來(lái)的，這種結(jié)構(gòu)相似性和由此帶來(lái)的缺陷，就很容易解釋了。自然選擇對(duì)我們祖先的身體結(jié)構(gòu)做了一些修改，使人類能夠直立行走，但是這種修改是在已有藍(lán)圖的基礎(chǔ)上無(wú)意識(shí)地做出的，而不是有意識(shí)地重新全盤設(shè)計(jì)，因此難免會(huì)有種種缺陷，而不可能十全十美。這樣，達(dá)爾文將上帝徹底驅(qū)除出科學(xué)領(lǐng)域，推翻了形形色色的神創(chuàng)論，也拒絕了目的論，