科學(xué)技術(shù)史-2.5生物學(xué)的重大突破

Word文檔科學(xué)技術(shù)史-2.5生物學(xué)的重大突破第五節(jié)生物學(xué)的重大突破

在自然界中，生命現(xiàn)象遠(yuǎn)比其他現(xiàn)象簡單。雖然人類自遠(yuǎn)古時(shí)代起便時(shí)時(shí)刻刻與各種植物和動(dòng)物(包括人類自身)打交道，然而對于生命現(xiàn)象的熟悉至為膚淺，而且還常常蒙上種種神奇的顏色。上文已經(jīng)說過，在近代的早期，歐洲解剖學(xué)漸漸復(fù)興，曾經(jīng)在人體生理學(xué)上長期占居統(tǒng)治地位的，以蓋倫為代表的人體生理模型在大量試驗(yàn)事實(shí)面前崩潰了。人體血液循環(huán)的發(fā)覺不僅是對蓋倫學(xué)說的沖擊，而且對于吹散那些覆蓋著生命現(xiàn)象的迷霧有重要的作用，科學(xué)精神從今進(jìn)入生命科學(xué)領(lǐng)域，使人們對生命現(xiàn)象的討論有了轉(zhuǎn)機(jī)。近代生命科學(xué)的起步，應(yīng)當(dāng)說是從解剖學(xué)的復(fù)興和生理學(xué)的突破開頭的。

5.1生物分類學(xué)的進(jìn)展

世界上的動(dòng)物和植物種類繁多，性狀各異。如何辨認(rèn)和區(qū)分它們早就是人們所關(guān)注的事情，種植業(yè)和畜牧業(yè)也都有這方面的實(shí)際需要。古代兩河流域的人們就曾對動(dòng)物作過粗略的分類。亞里士多德及其后繼者對動(dòng)物和植物的分類堪稱古代宏大的嘗試。我國明代李時(shí)珍的名著《本草綱目》雖是一部藥學(xué)著作，但他對生物藥物的分類排列也反映了他對生物界類別的看法。古代歐洲也有不少類似的藥物學(xué)著作，其中也表現(xiàn)了一些生物分類的思想。在肯定程度上可以說，古人在生物學(xué)方面的工作主要就是分類工作。不過，真正的、科學(xué)的分類只是到了近代才形成的。

近代生物分類學(xué)的兩個(gè)派別資本主義制度在歐洲興起之后，遠(yuǎn)洋航行和探險(xiǎn)活動(dòng)使人們的眼界大開，更多的生物物種呈現(xiàn)在人們的面前。生物分類便成了16～17世紀(jì)間生物學(xué)家們的重要課題。由于生物分類原則上的分歧，這時(shí)在生物學(xué)家里形成了兩個(gè)相互對立的派別。以意大利解剖學(xué)家切薩皮諾(AndreaCesalpino，1519～1603)和馬爾皮基(MareelloMalpighi，1628～1694)為代表的一派認(rèn)為物種是不連續(xù)的，因此可以用一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)人為選擇的標(biāo)準(zhǔn)把生物區(qū)分成界限分明的類群，例如依據(jù)花的外形或者子葉的數(shù)目來給植物分類。這種分類法叫做“人為分類法”，自亞里士多德以來的很多生物分類所用的都是這種方法。另一派以法國植物學(xué)家洛貝爾(MatthiasdeL'Obel，1538～1616)和瑞士解剖學(xué)家、植物學(xué)家鮑欣(GaspardBauhin，1560～1624)為代表。這一派認(rèn)為物種是連續(xù)的，人們所應(yīng)當(dāng)做的事情，是把生物物種分為“自然的種”，為此要盡力對一切能夠找到的動(dòng)植物的特征進(jìn)行討論，從而確認(rèn)某一個(gè)種內(nèi)各亞種的親緣關(guān)系，然后據(jù)此分類。這種分類法叫做“自然分類法”。鮑欣除了樂觀主見自然分類法之外，他還是給生物命名的“雙名法”的始創(chuàng)者，他用屬名和種名并用的方法為植物命名，以避開植物的同物異名和同名異物的混亂現(xiàn)象，這對于分類學(xué)有重要的意義。

到18世紀(jì)，人為分類法為瑞典聞名科學(xué)家林奈(CarlvonLinné，1707～1778)所繼承和進(jìn)展。林奈是一位學(xué)問廣博的學(xué)者，曾擔(dān)當(dāng)過很多重要的學(xué)術(shù)職務(wù)。1735年他出版了《自然系統(tǒng)》的第一版，他在世時(shí)此書總共出了十二版。他在書中寫道：“學(xué)問的第一步，就是要了解事物本身。。通過有條理的分類和準(zhǔn)確的命名，我們可以區(qū)分并熟悉客觀物體。。分類和命名是科學(xué)的基礎(chǔ)?！彼倪@些看法在當(dāng)時(shí)無疑是非常重要的。林奈是人為分類法的集大成者。他分類的目的只在于熟悉事物，所著眼的是分類的可行性和有用性。他的分類不能充分揭示物種的內(nèi)在聯(lián)系，這是他自己也意識到的。他把生物分為植物和動(dòng)物兩界，相像的植物或動(dòng)物歸并成種，相像的種歸并成屬，相像的屬歸并成目，相像的目歸并成綱，于是形成了界→綱→目→屬→種這樣的分類系統(tǒng)。對于植物界，他以花為分類的依據(jù)，用花的雄蕊數(shù)目區(qū)分綱，雌蕊的數(shù)目區(qū)分目，花果的性質(zhì)區(qū)分屬，葉的特征區(qū)分種。對于動(dòng)物界，他則依據(jù)動(dòng)物的心臟、血液、呼吸、生殖器的形態(tài)和狀況來分類。林奈進(jìn)展了鮑欣的雙名法，把它推廣到動(dòng)物界，并且一律采納拉丁文，使雙名法更為規(guī)范。他給8000種植物和4200多種動(dòng)物定了名。林奈的分類不行避開地存在著很多問題，如他依據(jù)雄蕊數(shù)目相同把單子葉植物綱的禾本科植物春茅與雙子葉植物綱的木樨科植物紫丁香歸入了同一綱，依據(jù)牙齒的特點(diǎn)把穿山甲、樹獺、海象列為同一目等等。盡管如此，林奈的功績是巨大的。他在世時(shí)就被譽(yù)為“分類學(xué)之父”，他的分類學(xué)說得到了當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界的廣泛承認(rèn)。

雖然林奈的分類法為多數(shù)生物學(xué)家所認(rèn)許，但不同意他的觀點(diǎn)的人也不少。與他同年誕生的法國皇家植物園園長、博物學(xué)家布豐(Georges-LouisLeclercdeBuffon，1707～1788)就是其中之一。布豐子1749～1804年間間續(xù)出版了共有44卷的巨著《自然史》，論述的范圍涉及自然界全部領(lǐng)域，包括宇宙、太陽系、地球以及地球上的非生物和生物。布豐的文筆美麗，所表述的思想表明他是當(dāng)時(shí)的激進(jìn)派。雖然他的語言奇妙而隱晦，但還是觸動(dòng)了基督教會，1751年他被警告犯了教規(guī)，主要指的是他認(rèn)為真理只能從科學(xué)中得出等等。他雖然不與教會正面對抗，卻仍舊堅(jiān)持他的觀點(diǎn)。布豐把生物進(jìn)展的歷史和地球演化的歷史聯(lián)系起來，對后人是重要的啟示。他留意到不同物種雜交一般是不育的，由此他接受了一個(gè)物種是一群可以相互受胎的生物的見解。布豐認(rèn)為人為分類法不能揭示自然界的真實(shí)過程，是人們從頭腦中想出來然后強(qiáng)加給自然界一些框框。他說自然過程是循序漸進(jìn)的，我們可以看到不同物種之間有很多中間物種，還有些一半屬于這一類，一半屬于那一類的物種。依據(jù)物種連續(xù)變化的觀點(diǎn)，布豐和他的助手以比較解剖學(xué)的方法討論動(dòng)物的親緣關(guān)系。他把他所知道的200種四足獸類按解剖構(gòu)造的相像性分為40種原始類型，由此推斷全部四足獸大約都是從這40種原始類型變化而來的。他想，既然大自然能夠從40種原始類型中產(chǎn)生出200種四足獸，只要有足夠的時(shí)間，大自然也完全有可能從一對親體中進(jìn)展出一切動(dòng)物。這里需要留意的是，布豐雖然主見物種變化，但是他并不是主見生物進(jìn)化，甚至有生物退化的思想。他說生物的變種是因遷徙和隔離造成的，全部物種都是從同一祖先退化而來的。例如騾子是馬的退化，猿猴是人類的退化等等。

二.生物分類學(xué)的進(jìn)展

由于自然分類法能夠反映出物種之間的內(nèi)在聯(lián)系，所以從理論上看來自然分類法比人為分類法優(yōu)越。但是從分類工作的實(shí)際上來說，人為分類法則更為便利和有用。分類的目的首先在于區(qū)分和鑒定物種，因此以固定的、唯一的和明顯的特征作為依據(jù)來分類最為便利，而自然分類法則必需事先弄清晰某種蛋白質(zhì)(如細(xì)胞色素c)的組成作為分類的標(biāo)準(zhǔn)，就有可能在更深層次上揭示物種的親緣關(guān)系了。

5.2生物進(jìn)化學(xué)說的形成與達(dá)爾文的進(jìn)化論

古希臘學(xué)者阿那克西曼德(AnaximenesofMiletus，約公元前610～前545)曾經(jīng)說過人是從魚變來的。這是對生物進(jìn)化的模糊的看法。不過后來生物退化的思想在學(xué)術(shù)界中占了上風(fēng)。從亞里土多德到18世紀(jì)的布豐都是生物退化論者。隨著人們關(guān)于生物的學(xué)問越來越豐富，反映自然界歷史真實(shí)面貌的生物進(jìn)化學(xué)說經(jīng)受了一場簡單的斗爭之后，才漸漸為學(xué)術(shù)界所認(rèn)同。

近代生物進(jìn)化論與物種不變論之爭近代第一個(gè)提誕生物進(jìn)化學(xué)說的是法國生物學(xué)家拉馬克(JeanBaptistedcMonet，chevalerdelamarck，1744～1829)。拉馬克是布豐的同學(xué)，他的生物進(jìn)化思想是從他的分類學(xué)討論工作衍生出來的。他50歲那年應(yīng)法國國立自然博物館之請負(fù)責(zé)無脊椎動(dòng)物館的工作，使他有機(jī)會深化地從事脊椎動(dòng)物的討論。通過對當(dāng)時(shí)已知的無脊椎動(dòng)物化石的比較和分類。他發(fā)覺無脊椎動(dòng)物的十個(gè)綱在構(gòu)造和組織的簡單程度上表現(xiàn)出肯定的等級和次序。從今他想到動(dòng)物界是一個(gè)由低級到高級、由簡潔到簡單的進(jìn)化序列。1802年他將這個(gè)序列排列成一個(gè)線性進(jìn)化階梯，每一階梯代表構(gòu)造程度相像的一類生物，整個(gè)階梯表示從最簡潔的物種始終上升到高等動(dòng)物，拉馬克的想法過于簡潔，但他究竟是第一個(gè)描寫生物進(jìn)化自然序列納入，生物進(jìn)化思想在他那里獲得了早期的科學(xué)形態(tài)。為了解釋生物進(jìn)化的緣由，拉馬克提出兩點(diǎn)看法：其一是生物自身有一種內(nèi)在的、主動(dòng)的、向上的要求，它使生物為適應(yīng)環(huán)境而轉(zhuǎn)變自己的生活習(xí)性，由此發(fā)生物種的變異；其二是生活習(xí)性的轉(zhuǎn)變使生物的某些器官被較多地使用，另一些器官則較少慢用，于是消失了“用進(jìn)虛退”的現(xiàn)象。他認(rèn)為．生物體因生活環(huán)境轉(zhuǎn)變而引起的后天獲得的習(xí)性或器官的變異都是能夠遺傳給后代的，稱為“獲得性遺傳”。拉馬克的生物進(jìn)化思想是對的，但是他關(guān)于生物進(jìn)化動(dòng)因的解釋則缺乏依據(jù)．生物都有適應(yīng)環(huán)境的力量，但并非出于生物的內(nèi)在的自我適應(yīng)．生物的變異對于環(huán)境也不是自然?適應(yīng)的，事實(shí)上常有不適應(yīng)的狀況。用進(jìn)廢退是生物進(jìn)化過程的客觀事實(shí)，但在這一事實(shí)背后起作用的因素是“自然選擇”。至于獲得性遺傳，至今也沒有找到令人信服的證據(jù)．

拉馬克之后，生物進(jìn)化學(xué)說既得到一些學(xué)者的支持，也遭到一些學(xué)者的反對。19世紀(jì)20~30年月，在法國消失了，一場物種進(jìn)化論與物種不變論的論戰(zhàn)，其結(jié)果是后者占了上風(fēng)。

18世紀(jì)末到19世紀(jì)初，法國在比較解剖學(xué)方面取得了一些成就。通過對成年生物體結(jié)構(gòu)的比較，科學(xué)家們發(fā)覺脊椎動(dòng)物這一大類動(dòng)物在結(jié)構(gòu)上有很大的相像性。于是一些人以為大自然好像是根據(jù)一個(gè)總體方案來構(gòu)造不同物種的，其中影響最大的是若弗魯瓦·圣—蒂萊爾(EtienneGeoffroySaint-Hilaire，1772~1844)。他經(jīng)過解剖比較，發(fā)覺了動(dòng)物的“同源器官”。例如脊椎動(dòng)物的前肢有不同的功能，有的能跑，有的只能爬，有的可用于游泳，有的則便于飛行，但是這些器官在骨酪構(gòu)造以及在身體中的部位相像，它們與脊骨相連接的部位也相同，這就是同源器官。同源器官的發(fā)覺，證明白生物體在構(gòu)造上具有某種統(tǒng)一性。但是若弗魯瓦·圣—蒂萊爾把這種統(tǒng)一性推向了極端．他寫道：“從哲學(xué)上說，只有一種動(dòng)物?！彼J(rèn)為環(huán)境可以直接誘導(dǎo)生物體結(jié)構(gòu)的變化，發(fā)生有害變化的那些動(dòng)物“將不再存在，而鉸其他的、形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了適合于新環(huán)境的變化的動(dòng)物代替?！?/p>

若弗魯瓦·圣—蒂萊爾的觀點(diǎn)遭到他的同胞比較解剖學(xué)權(quán)威居維葉(GeorgesLeopoldChreeienFrédéricPagobertBaronCuvi-er，1769～1832)的激烈反對。居維葉熟知脊椎動(dòng)物的構(gòu)造，以他的“生物器官相關(guān)律”著名于世。他認(rèn)為，動(dòng)物要求具備與它的習(xí)性和機(jī)能相適應(yīng)的身體構(gòu)造，因此依據(jù)動(dòng)物的一部分器官就能得知它的其他器官以至它的全貌。例如有自我運(yùn)動(dòng)力量的動(dòng)物要求有一個(gè)能裝載食物的胃和能收集、捕獲食物的器官以及能消化食物的器官，不能運(yùn)動(dòng)的植物就不需要胃而由根來代替；動(dòng)物除了要有消化器官，還要求有安排養(yǎng)分的循環(huán)系統(tǒng)，而循環(huán)系統(tǒng)又要求有呼吸系統(tǒng)，如此等等。據(jù)說他從器官相關(guān)律動(dòng)身，依據(jù)一塊骨頭化石就能復(fù)原整個(gè)動(dòng)物。居維葉認(rèn)為，既然器官之間的功能相互關(guān)聯(lián)，明顯不是全部器官都具有同等重要的意義。因此自然分類法不必考察全部器官，只需考察執(zhí)行動(dòng)物軀體基本機(jī)能的器官就行。依據(jù)動(dòng)物的循環(huán)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，居維葉把動(dòng)物分為四種類型：脊椎動(dòng)物型、軟體動(dòng)物型、有關(guān)節(jié)動(dòng)物型和輻射狀動(dòng)物型。他認(rèn)為這四種類型彼此毫無關(guān)聯(lián)。他反對若弗魯瓦·圣—蒂萊爾所說動(dòng)物體結(jié)構(gòu)只有一種原型方案的觀點(diǎn)，主見動(dòng)物是按四種原型方案構(gòu)造起來的。盡管同一類型中的各個(gè)物種有所不同，但它們都是同一原型方案的個(gè)別變化，方案本身則有其規(guī)定性和保守性，它確定了物種變化的限度。他又認(rèn)為，在地球的歷史上，地殼曾發(fā)生過幾次大的災(zāi)難性變化，每次災(zāi)變都使某些動(dòng)物物種滅亡，但自然界重新制造物種時(shí)仍舊遵守這四種方案，所以雖然再次制造出來的物種與原來的物種不同，而它們的類型則是相同的。例如，地殼經(jīng)過四次大災(zāi)變，先后制造出魚類、爬蟲類、鳥類和哺乳類的不同物種，但它們都是根據(jù)脊椎動(dòng)物的方案構(gòu)造起來的。在他看來，物種的變化不是漸變的過程，而是經(jīng)過災(zāi)變之后的重新制造，因此是一種突變。居維葉的這些觀點(diǎn)與生物進(jìn)化論相對立，但是在解釋動(dòng)物界構(gòu)造上的多樣性和統(tǒng)一性之間的關(guān)系上有合理之處，并且在當(dāng)時(shí)易為人們所接受。1830年，若弗魯瓦·圣—蒂萊爾與居維葉就上述問題在巴黎科學(xué)院進(jìn)行公開論戰(zhàn)，其結(jié)果是居維葉取得了成功。

二.達(dá)爾文和他的生物進(jìn)化論

正值進(jìn)化論思想在法國患病打擊而趨寂靜的時(shí)候，它卻在英國悄然興起。1830～1833年，英國地質(zhì)學(xué)家賴爾(CharlesLyell，1797～1875)發(fā)表了《地質(zhì)學(xué)原理》一書，論述了地殼緩慢變動(dòng)的歷史。這部著作給了當(dāng)時(shí)還很年輕的英國博物學(xué)家達(dá)爾文(CharlesRobertDarwin，1809～1882)深刻的影響。達(dá)爾文曾在劍橋高校神學(xué)院學(xué)習(xí)神學(xué)，他信任包括物種在內(nèi)的整個(gè)世界都是神制造的，物種是不變的。1831～1836年間達(dá)爾文隨英國海軍測量艦貝格爾號環(huán)游南半球以考察那里的生物和地質(zhì)狀況，當(dāng)他登上貝格爾艦時(shí)照舊是一個(gè)神創(chuàng)論者。旅途中他讀到賴爾的著作使他想到，變動(dòng)不居的地殼表面莫非能夠容許不變的物種存在么?考察中所得到的大量材料更徹底轉(zhuǎn)變了他原來的信仰，他從今深信物種是可變的。

促使達(dá)爾文思想轉(zhuǎn)變的主要事實(shí)是：(1)在南美地層中發(fā)覺一種體形巨大的哺乳類動(dòng)物化石，這種已經(jīng)滅亡的動(dòng)物與現(xiàn)存南美的體形較小的犰狳特別相像，使他想到古今動(dòng)物存在著某種聯(lián)系；(2)南美大陸一些特別相近的物種在地理分布上呈現(xiàn)由南到北逐次代替的狀況。例如有一種家鼠共有2了個(gè)品種，將它們由北而南逐種排列，可以看出相鄰兩個(gè)地區(qū)家鼠品種的差異很小，但南北兩端品種的差異就非常明顯以至于可以認(rèn)為是完全不同的品種。這就使達(dá)爾文聯(lián)想到，在漫長的歷史過程中，不同物種之間也會有同樣的連續(xù)更替和間斷后形成新種的狀況。(3)加拉帕戈斯群島上的生物大都具有南美生物的性狀，而群島中各島嶼上的物種彼此又有微小的差異。這又使達(dá)爾文想到物種的差異同它所生活的環(huán)境之間必有內(nèi)在聯(lián)系。達(dá)爾文把這些事實(shí)綜合起來，產(chǎn)生了這樣的看法：物種不是不變的，不是分別制造出來的，而是漸漸變異的，一個(gè)物種只能由原有的一個(gè)物種演化而來。但是，要說明生物界存在著如此奇妙地適應(yīng)環(huán)境的力量和說明物種變化的緣由，他還缺乏充分的證據(jù)和完整的理論。其后經(jīng)過20多年的努力，在討論了大量資料并經(jīng)過深思熟慮之后，達(dá)爾文寫成《論通過自然選擇或生存斗爭保存良種的物種起源》(簡稱《物種起源》)一書，該書于1859年出版，具體地論述了他的觀點(diǎn)：

(1)生物界與生物界、生物界與自然環(huán)境之間普遍存在著生存斗爭。在自然狀態(tài)下生物的繁殖力量非常驚人，但在肯定的環(huán)境里保存下來的個(gè)體數(shù)量卻是相對穩(wěn)定的，這就是說生物有大量繁殖而少量生存的現(xiàn)象。其緣由在于生物為了生存和繁殖都需要爭取食物、陽光和生存空間，因此在同種生物的不同個(gè)體之間，不同物種的個(gè)體之間都存在著激烈的斗爭；生物體與生存環(huán)境也有適應(yīng)或者不適應(yīng)的問題，這也可以看作是生物與環(huán)境之間的斗爭，亦即生物界與自然界的斗爭，這些斗爭的結(jié)果導(dǎo)致大量生物個(gè)體淘汰，使生物個(gè)體維持相對穩(wěn)定的數(shù)量。

(2)生物界普遍存在著變異。同種生物的不同個(gè)體之間總是存在著這樣或那樣的差異。例如長頸鹿就存在著高矮、大小參差不齊的個(gè)體，這就是變異。變異在生物體中具有普遍性。

(3)變異和生存斗爭導(dǎo)致自然選擇。由于個(gè)體存在著差異，在生存斗爭中，那些具有有利變異的個(gè)體將有更多機(jī)會保存下來并繁衍自己的后代，而那些具有不利變異的個(gè)體則簡單被淘汰，不簡單繁衍自己的后代。自然界的這種留優(yōu)汰劣作用就是自然選擇。

達(dá)爾文舉出了很多事例來闡明他的學(xué)說。例如：北大西洋東北的馬德拉群島共有500多種甲蟲，其中有約200種的翅膀發(fā)育不全，不會飛。當(dāng)風(fēng)暴來臨時(shí)，它們隱匿得相當(dāng)好，直到風(fēng)和日麗時(shí)又再出來活動(dòng)。另外300多種甲蟲的翅膀則特殊強(qiáng)勁，抵擋大風(fēng)的力量特殊強(qiáng)。達(dá)爾文解釋說，原來生活在這個(gè)島上的甲蟲有的擅長飛行，也有的翅膀發(fā)育不全或者習(xí)性怠惰很少飛行，每當(dāng)風(fēng)暴驟起時(shí)，那些擅長飛行但翅膀不特殊強(qiáng)勁的甲蟲便被刮入海中，而那些不擅長飛行以及翅膀特殊強(qiáng)勁的甲蟲則保存了下來。經(jīng)過世世代代的傳遞，每次通過選擇的大都是那些不會飛的和翅膀特殊強(qiáng)勁的甲蟲。不使用自己翅膀以及翅膀特殊強(qiáng)勁都成了保存下來的有利條件。被保存下來的那些甲蟲將其特征遺傳給下一代，這些征的長期積累、鞏固和進(jìn)展，于是形成了上述那種狀況。關(guān)于長頸鹿的長頸．拉馬克曾以用進(jìn)廢退來解釋，說是由于長頸鹿需要不斷伸長脖子去吃樹上越來越少的葉子，它自身所具有的適應(yīng)自然的本性就使得它們的脖子長得越來越長。達(dá)爾文不同意這種說法。他認(rèn)為，當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化，樹上的葉子越來越稀有的時(shí)候，那些肢體和脖子都較長的個(gè)體能夠吃到高處的樹葉而被保存了下來，而那些個(gè)子矮小的個(gè)體則被淘汰，因此漸漸形成了現(xiàn)在的長頸鹿。達(dá)爾文說，自然每日每時(shí)都在檢查著生物體的最微小的變異，排斥壞的，保留好的并把它們積累起來。這個(gè)積累是個(gè)緩慢的過程，經(jīng)過很長時(shí)間就能看到一個(gè)物種演化成另一個(gè)物種。那些通過選擇而形成的新種必定與它生活的環(huán)境相適應(yīng)。適應(yīng)是選擇的結(jié)果，不是變異的緣由，環(huán)境的變化通過選擇對物種的進(jìn)化產(chǎn)生影響。至于生物為什么會發(fā)生變異，達(dá)爾文爭論得很少。他只把變異作為動(dòng)身點(diǎn)，力圖找出訪變異固定下來并獲得久遠(yuǎn)意義的合理形式。那時(shí)人們對遺傳和變異的規(guī)律還很不清晰，達(dá)爾文所做的也只能如此。

《物種起源》第一版印行了1250冊，很快就銷售一空。1871年他又出版了《人類的由來》一書。在這部著作里，達(dá)爾文更直截了當(dāng)?shù)男Q人類的祖先與大猩猩、黑猩猩有親緣關(guān)系。由于他的生物進(jìn)化學(xué)說與神創(chuàng)論的教義相悖，馬上遭到基督教會的積累反對，不少科學(xué)家和哲學(xué)家對他的學(xué)說也持異議，但是支持達(dá)爾文觀點(diǎn)的大有人在。19世紀(jì)后半期，圍圍著生物進(jìn)化和人類起源的問題在很多國家都發(fā)生過激烈的爭辯。

在英國，自學(xué)成才的青年學(xué)者赫胥黎(ThomasHenryHLxley,1825～1895)挺身而出，于1860年同以名聲顯赫的大主教韋伯費(fèi)斯(SamuelWilberforce)為代表的教會勢力綻開了一場激烈的論戰(zhàn)以他的才華和辯智使達(dá)爾文學(xué)說贏得了很多青年學(xué)者的憐憫

德國博物學(xué)家海克爾(ErnstHeinrichPhilioppAugustHaeckel，1843～1919)的一生都在宣揚(yáng)和進(jìn)展達(dá)爾文學(xué)說。當(dāng)他剛接觸到達(dá)爾文的學(xué)說時(shí)便為之傾倒。他說達(dá)爾文“用一個(gè)宏大的統(tǒng)一的觀點(diǎn)來解釋有機(jī)界的一切現(xiàn)象，并且用可以理解的自然規(guī)律來代替不行理解的奇跡”。1877年，在德國慕尼黑的德國自然科學(xué)家和醫(yī)生代表大會上，海克爾與聞名病理解剖學(xué)家、醫(yī)生菲爾紹(RudolfCarlVirchow，1821～1902)綻開了嚴(yán)厲?的辯論，會后?？藸栠€發(fā)表了轟動(dòng)一時(shí)的小冊子《自由的科學(xué)和自由的講授》，抨擊菲爾紹禁止在學(xué)校內(nèi)講授進(jìn)化論的錯(cuò)誤立場。?？藸栠€把分類學(xué)、胚胎學(xué)和形態(tài)學(xué)的成就與進(jìn)化論結(jié)合起來，論述了生物個(gè)體如何從一個(gè)受精卵進(jìn)展成成體，以及整個(gè)生物界如何從低級的、簡潔的生物進(jìn)展到高等動(dòng)物的過程。他認(rèn)為，個(gè)體發(fā)育(胚胎發(fā)育)過程重演了系統(tǒng)發(fā)育(物種演化)的過程，前者是后者的縮影。當(dāng)然，這種說法也過于簡潔化了。海克爾把已知的動(dòng)植物按進(jìn)化關(guān)系編排成一個(gè)樹狀系統(tǒng)，即“進(jìn)化譜系樹”。這個(gè)系統(tǒng)較好地體現(xiàn)了生物的親緣關(guān)系。

在俄國、美國也有過類似的論爭。經(jīng)過很多人的努力，達(dá)爾文的生物進(jìn)化學(xué)說最終為學(xué)術(shù)界所廣泛接受。達(dá)爾文進(jìn)化論的確立，實(shí)現(xiàn)了生物學(xué)學(xué)問的一次大綜合，表明生物學(xué)已經(jīng)提高到了一個(gè)新的水平。它以自然界本身的作用說明生物進(jìn)化的事實(shí)和生物適應(yīng)環(huán)境的緣由，這是對生物學(xué)中的目的論、物種不變論和神創(chuàng)論的沉重打擊，在哲學(xué)上也有重大意義。生物進(jìn)化的觀點(diǎn)雖已為學(xué)術(shù)界所普遍接受，但是達(dá)爾文的進(jìn)化論也還需要完善和進(jìn)展，并且它也不是無懈可擊的，一些學(xué)者從不同的角度對它提出了種種批判，很多問題至今仍在研討之中。

5.3微生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)說和胚胎學(xué)的建立與進(jìn)展

假如說分類學(xué)和進(jìn)化學(xué)說是從人的肉眼所及的范圍內(nèi)討論生物的話，那么，微生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)說和胚胎學(xué)便是從人的肉眼所不及的層次上來討論生物學(xué)，它們的出觀表明白生物學(xué)討論領(lǐng)域的開拓。微生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)說和胚胎學(xué)的建立都與顯微鏡在生物學(xué)上的應(yīng)用分不開。l7世紀(jì)60年月初，英國物理學(xué)家胡克用顯微鏡看到了軟木的細(xì)胞，開頭把顯微鏡用于生物學(xué)討論。其后，意大利人馬爾皮基、荷蘭人列文虎克(AntonivanLeeuwenhoek，1632～1723)和斯旺麥丹(JanSwammerdam，1637～1680)、英國人格魯(NehemiahGrew，1641～1712)等人的一系列工作都為顯微生物學(xué)打下了基礎(chǔ)。

一.微生物學(xué)的興起

遠(yuǎn)在原始社會時(shí)期人們就會釀酒和制醋，制作面包至少也有幾千年的歷史，這些都在實(shí)際上利用了微生物，不過那時(shí)人們還不知道微生物的存在。

早期顯微生物學(xué)中成就最突出的是列文虎克。他的觀看范圍特別廣泛，使人們獲得了不少關(guān)于微生物的學(xué)問。1675年他從積水中看到了單細(xì)胞生物，他當(dāng)時(shí)稱之為“活原子”。1681年他發(fā)覺了人的牙垢中的細(xì)菌，還認(rèn)真地描述了它們的外形、大小和活動(dòng)方式，他還在1688年觀看到蝌蚪尾巴上的微血管，證明了哈維所預(yù)言的溝通動(dòng)脈和靜脈的通道的存在，使血液循環(huán)學(xué)說得以完全確認(rèn)。

此時(shí)，學(xué)術(shù)界里圍圍著生命起源的問題進(jìn)行著一場爭辯。一些學(xué)者持“自然發(fā)生說”，認(rèn)為生物能從非生命物質(zhì)中突然地產(chǎn)生出來，腐肉生蛆好像就是此說的最有力的證據(jù)。微生物的發(fā)覺更似乎給了此說以新的事實(shí)證據(jù)。人們在顯微鏡下看到微生物以驚人的速度繁殖，有些微生物在不到48小時(shí)里竟能產(chǎn)生出100萬個(gè)后代，一些人信任這些微生物就是從非生命物質(zhì)中自然地產(chǎn)生出來的。自然發(fā)生說受到另外一些學(xué)者的反對。這些學(xué)者認(rèn)為有生命的東西只能從有生命的東西中產(chǎn)生，無生命的物質(zhì)不能產(chǎn)生生命。兩派都作過一些試驗(yàn)討論，各持己理，爭辯不休，誰也勸說不了誰，重要緣由之一是他們對微生物都還缺乏深刻的熟悉。

法國科學(xué)家巴斯德原先主要從事化學(xué)討論，后來才轉(zhuǎn)向微生物學(xué)方面。巴斯德既精于試驗(yàn)，也長于思索。他曾說：“在觀看領(lǐng)域內(nèi)，機(jī)遇只偏愛那些已有所預(yù)備的頭腦?！?860年，他以一系列細(xì)心設(shè)計(jì)的試驗(yàn)和令人信服的證據(jù)證明，空氣中微生物的存在是引起腐敗的緣由。他最聞名的是這樣——個(gè)試驗(yàn)：他使經(jīng)過高溫處理的肉汁與空氣嚴(yán)格隔絕，這樣的肉汁并不會腐敗變質(zhì)，也就是說沒有微生物在肉汁里生長。巴斯德的工作給了自然發(fā)生說以沉重的打擊。1862年他因此而獲巴黎科學(xué)院的獎(jiǎng)金。但是，爭辯并沒有就此而結(jié)束。有人在試驗(yàn)中發(fā)覺有些微生物具有耐熱性，它們的孢子在沸水中浸泡1小時(shí)后仍能存活，他們認(rèn)為或許巴斯德經(jīng)過高溫處理的肉汁還是有細(xì)菌的，只是由于某些未知的緣由肉汁才沒有腐敗。又有一些持自然發(fā)生說的學(xué)者認(rèn)為。既然地球上的生命不是從來就有的，所以它必定是在某種狀況下自然地產(chǎn)生的，亦即提出了地球上生命起源的問題。巴斯德也熟悉到他的試驗(yàn)只證明白經(jīng)過滅菌的有機(jī)體汁液不會自然產(chǎn)生生命，但不能說明地球上生命起源的機(jī)理。巴斯德的微生物討論很快就取得了很好的社會效益。1864年他應(yīng)法國農(nóng)業(yè)部之邀討論蠶病，隨后他找到了兩種令蠶致病的微生物，創(chuàng)造了使蠶防止感染的方法。后來他連續(xù)查找使高等動(dòng)物(包括人)致病的微生物，并且討論出包括狂犬病疫苗在內(nèi)的多種防疫疫苗。

為微生物學(xué)奠定基礎(chǔ)的另一位重要人物是德國醫(yī)學(xué)博士科赫(HeinrichHermannRobertKoch，1843～1910)?？坪盏闹饕ぷ魇窃诓≡淳鷮W(xué)說的討論和微生物學(xué)基本討論技術(shù)方面。那時(shí)炭疽病在法國流行，造成大批牲畜死亡并且殃及人類。人們雖把病亡的動(dòng)物尸體埋于地下還是未能完全阻擋炭疽病的擴(kuò)散。科赫經(jīng)過討論發(fā)覺，患炭疽病死亡的牲畜雖埋于地下，但它所帶的病源體——炭疽桿菌轉(zhuǎn)化為孢子而長期保持著生命力，一旦這些孢子進(jìn)入牲畜體內(nèi)，炭疽桿菌又能大量繁殖。結(jié)核病曾長期被認(rèn)為是一種遺傳病，1882年科赫找到了結(jié)核病菌，從而揭開了結(jié)核病的隱秘。1883年科赫又找到了霍亂病的病源體，使這種可怕的流行病得到掌握。在他的妻子的幫助下，科赫創(chuàng)造了用海藻提煉而成的瓊膠作細(xì)菌培育基的方法，此法沿用至今。他還于1884年建立了確定病源體與非病源體的方法，被稱為“科赫準(zhǔn)則”?？坪找蛩囊幌盗谐删陀?905年榮獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

二.細(xì)胞學(xué)說的建立

1665年胡克用自制的顯微鏡觀看軟木的切片時(shí)，看到上面有很多蜂巢狀的小孔，他把這些小孔稱為“細(xì)胞”(原文為cell，即小孔之意)。隨后也有幾位科學(xué)家在顯微鏡里看到了細(xì)胞。不過那時(shí)人們都還不理解這種顯微結(jié)構(gòu)的意義。直到1805年，德國生物學(xué)家特雷維拉努斯(GottfriedReinholdTreviranus，1776～1837)經(jīng)過對植物的解剖討論，才熟悉到細(xì)胞是植物構(gòu)造的基本單位。1824年法國生理學(xué)家杜特羅歇(ReneJoachim-HenriDutrochet，1776～1847)指出，細(xì)胞是有單獨(dú)生命活動(dòng)的單位，有些生物只有一個(gè)細(xì)胞，較大的生物則由很多細(xì)胞相互協(xié)作而構(gòu)成。他更進(jìn)一步說，“全部的組織，全部的動(dòng)植物器官，實(shí)際上只是經(jīng)過不同修改的細(xì)胞組織”。1831年英國植物學(xué)家布朗(RobertBrown，1773～1858)在顯微鏡下觀看到植物的細(xì)胞核。接著，捷克生理學(xué)家普金葉(JanEvangelistaPurkinjě，1787～1869)又于1835年觀看到動(dòng)物的細(xì)胞核。其后不久，普金葉和其他生物學(xué)家相繼發(fā)覺了細(xì)胞中存在著有生命的質(zhì)塊，這種質(zhì)塊(現(xiàn)在稱為細(xì)胞質(zhì))把細(xì)胞核裹在當(dāng)中。

在上述發(fā)覺的基礎(chǔ)上，德國植物學(xué)家施萊登(JacobMathiasSchleiden，1804～1881)于1838年提出了這樣的看法：細(xì)胞是一切植物結(jié)構(gòu)的基本單位，它是植物賴以進(jìn)展的根本實(shí)體。1839年，德國動(dòng)物學(xué)家施旺(TheodorAmbroseHubentSchwann，1810～1882)把施萊登的觀點(diǎn)擴(kuò)大到動(dòng)物界，從而正式建立了細(xì)胞學(xué)說。細(xì)胞學(xué)說認(rèn)為：細(xì)胞是一切有機(jī)體構(gòu)造和發(fā)育的基本單位。細(xì)胞學(xué)說的建立實(shí)現(xiàn)了生物學(xué)學(xué)問的又一個(gè)層次的綜合。

三.胚胎學(xué)的探究

1677年，荷蘭一位醫(yī)學(xué)院同學(xué)首次在顯微鏡里看到了入的精子。隨后，列文虎克于是年發(fā)表論文，宣稱他看到了兩種精子，它們分別代表“微型男孩”和“微型女孩”。荷蘭物理學(xué)家哈特索克(NicoiaasHartsoecker，1656～1725)也緊跟著宣稱他看到了精子里面的“微型小人”，并且畫出了一張“微型小人”圖。類似的說法在那個(gè)時(shí)候還有一些。那時(shí)顯微鏡的質(zhì)量不太好，透鏡所造成的像差和色差相當(dāng)嚴(yán)峻，這些人所公布的觀看結(jié)果，一方面是出于他們的主觀想象，另一方面也是由于他們看不大清晰而強(qiáng)作猜想的原因，

哺乳動(dòng)物的卵的發(fā)覺要晚得多。雖然早在1651年哈維就提出了一切動(dòng)物來自卵的觀點(diǎn)，但并無事實(shí)依據(jù)。細(xì)胞發(fā)覺之后，人們便力圖在顯微鏡