科學史（進化理論）

1、存在與演化存在與演化 生物進化的理論生物進化的理論雷毅雷毅人文學院科技社會所人文學院科技社會所一生物的存在圖景一生物的存在圖景l(fā)西方文化中的自然西方文化中的自然 秩序與和諧是主流。秩序與和諧是主流。l赫拉克里特（一切皆流變）赫拉克里特（一切皆流變）l畢達哥拉斯學派（宇宙的和諧存在于數量關系之中）畢達哥拉斯學派（宇宙的和諧存在于數量關系之中）亞里士多德：亞里士多德：自然界任何事物都有其自身的目的，自然界任何事物都有其自身的目的，所有生物從生到死的運動只不過是穩(wěn)所有生物從生到死的運動只不過是穩(wěn)定狀態(tài)的延續(xù)，并不導致永恒的變化。定狀態(tài)的延續(xù)，并不導致永恒的變化。l提出提出“存在巨鏈存在巨鏈”的思想的

2、思想（The Great Chain of Being），“自然界是按連續(xù)不斷的順序由無生物經植自然界是按連續(xù)不斷的順序由無生物經植物而最后形成動物的。物而最后形成動物的?！眑生物形成一個連續(xù)的序列，從植物到人構成生物形成一個連續(xù)的序列，從植物到人構成11個等級。個等級。l“存在巨鏈存在巨鏈”思想對后世生物學家至少產生了兩方面的思想對后世生物學家至少產生了兩方面的影響：影響： 不同等級的生物物種之間存在著較大的不連續(xù)性；不同等級的生物物種之間存在著較大的不連續(xù)性； 這些不連續(xù)的生物物種構成了一個連續(xù)的生物鏈條。這些不連續(xù)的生物物種構成了一個連續(xù)的生物鏈條。這種連續(xù)與間斷的觀念成為了生物分類的基

3、本思想。這種連續(xù)與間斷的觀念成為了生物分類的基本思想。l林奈（瑞典）的人為分類林奈（瑞典）的人為分類法。（強調生物物種法。（強調生物物種不連不連續(xù)性續(xù)性和和等級次序等級次序） 界、門、綱、目、科、界、門、綱、目、科、屬、種屬、種G.Buffon（17071788）布豐（法國）的自然分類布豐（法國）的自然分類法。（強調物種法。（強調物種連續(xù)性連續(xù)性和和親緣關系親緣關系）C. Linnaeus（17071778)二演化的階梯二演化的階梯l1818世紀以后，人們在自然觀上經歷了一個重大世紀以后，人們在自然觀上經歷了一個重大的轉變：科學新發(fā)現否定了的轉變：科學新發(fā)現否定了圣經圣經的解釋。的解釋。自然的

4、規(guī)律取代了上帝的意志自然的規(guī)律取代了上帝的意志l時空無限和宇宙演化正在被人們接受。生物學時空無限和宇宙演化正在被人們接受。生物學的發(fā)現對神創(chuàng)論者、干預論者的觀點提出了嚴的發(fā)現對神創(chuàng)論者、干預論者的觀點提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。（如：動植物區(qū)系的異源論，深層峻的挑戰(zhàn)。（如：動植物區(qū)系的異源論，深層地層化石的差異增大，滅絕的經常性的證據日地層化石的差異增大，滅絕的經常性的證據日漸增多，生物的非凡適應能力，種群思想，等漸增多，生物的非凡適應能力，種群思想，等等）等）l把宇宙看作一個整體是由演化生產的思把宇宙看作一個整體是由演化生產的思想則最早來自想則最早來自德國哲學家康德（德國哲學家康德（17241804）

5、。）。l他在其早期著作他在其早期著作自然通史自然通史中令人信中令人信服地給出了一個能動的、不斷發(fā)展進化服地給出了一個能動的、不斷發(fā)展進化的世界。（星云假說）的世界。（星云假說）l法國啟蒙運動使法國在發(fā)展有關生物學法國啟蒙運動使法國在發(fā)展有關生物學的新概念新思想方面處于領先地位。因的新概念新思想方面處于領先地位。因此，一種真正的進化學說的提出者是位此，一種真正的進化學說的提出者是位法國人就不會使人感到意外。法國人就不會使人感到意外。三拉馬克進化論三拉馬克進化論l拉馬克（拉馬克（Jean-Baptiste de Lamarck 17441829）法國生）法國生物學家，較早期的進化論者之一。物學家，

6、較早期的進化論者之一。l代表作：代表作：無脊椎動物系統(tǒng)無脊椎動物系統(tǒng)(1801)和和動物學哲學動物學哲學(1809)l認為生物具有一種朝著增加結構認為生物具有一種朝著增加結構復雜性方向進化的趨勢；形態(tài)變復雜性方向進化的趨勢；形態(tài)變化是功能變化的結果，在生物進化是功能變化的結果，在生物進化過程中功能是主導的?；^程中功能是主導的。l拉馬克的進化理論是建立在傳統(tǒng)的自然等級觀念上的。拉馬克的進化理論是建立在傳統(tǒng)的自然等級觀念上的。 自然界中的生物存在著從簡單到復雜的差異，這種差異自然界中的生物存在著從簡單到復雜的差異，這種差異構成了生物從低等到高等的序列。構成了生物從低等到高等的序列。l拉馬克：生物

7、本質上是變化的，這種變化是連續(xù)的、緩慢拉馬克：生物本質上是變化的，這種變化是連續(xù)的、緩慢的，因此，自然等級序列不可能是靜態(tài)的。的，因此，自然等級序列不可能是靜態(tài)的。 （均變論均變論者）者）l拉馬克的進化理論必須解決兩個關鍵問題：拉馬克的進化理論必須解決兩個關鍵問題：A為什么生物會出現由簡單到復雜的完美序列？為什么生物會出現由簡單到復雜的完美序列？B為什么生命現象會表現出驚人的多樣性？為什么生命現象會表現出驚人的多樣性？拉馬克的解決方案拉馬克的解決方案：l解釋這二個問題并不復雜，只要將它們解釋這二個問題并不復雜，只要將它們看成是生物進化的兩個方向便可以解決?？闯墒巧镞M化的兩個方向便可以解決。l

8、生物的進化包含了：生物的進化包含了：l垂直進化垂直進化：導致生物由簡單向復雜轉變：導致生物由簡單向復雜轉變l水平進化水平進化：表現為生物多樣性的分化。：表現為生物多樣性的分化。引起進化演變的原因：引起進化演變的原因：l第一個原因：所有動物都有使自身結構更加復第一個原因：所有動物都有使自身結構更加復雜（完善）的天賦。雜（完善）的天賦?！痹谙嗬^產生各種各樣的動物時，自然從最不完善或最簡單的開始，以最完善的結束，這樣就使得動物的結構逐漸變得更加復雜?！發(fā)動物取得使結構日益復雜化的動力是生命的內動物取得使結構日益復雜化的動力是生命的內在潛力。（是自然的規(guī)律，無需特別解釋。）在潛力。（是自然的規(guī)律，無需

9、特別解釋。）第二個原因：動物擁有對環(huán)境的變化作出第二個原因：動物擁有對環(huán)境的變化作出反應的能力。反應的能力。l動物必須永遠與其環(huán)境協(xié)調，當某種協(xié)調遭到動物必須永遠與其環(huán)境協(xié)調，當某種協(xié)調遭到破壞時，動物就會通過它的行為來重新建立協(xié)破壞時，動物就會通過它的行為來重新建立協(xié)調關系。調關系。l因此，適應是生物為了應付環(huán)境因此，適應是生物為了應付環(huán)境變化所必需的變化所必需的生理過程（連同獲得性狀遺傳）的必不可免的生理過程（連同獲得性狀遺傳）的必不可免的產物。產物。進化適應進化適應（evolutionary adaptationevolutionary adaptation）l自我能力的進步是導致生物機

10、能復雜化的根自我能力的進步是導致生物機能復雜化的根本原因，環(huán)境對生物的影響則主要表現在水本原因，環(huán)境對生物的影響則主要表現在水平進化上。平進化上。l無神經系統(tǒng)的動物和植物適應環(huán)境的方式：無神經系統(tǒng)的動物和植物適應環(huán)境的方式：環(huán)境環(huán)境 機能機能 形態(tài)構造形態(tài)構造；（直接）；（直接）l有神經系統(tǒng)和習性復雜的動物適應環(huán)境的方有神經系統(tǒng)和習性復雜的動物適應環(huán)境的方式：式：環(huán)境環(huán)境 需要需要 習性習性 機能機能 形態(tài)構形態(tài)構造造” 。（間接）。（間接） 第一定律：用進廢退第一定律：用進廢退l 器官用進廢退的觀點自古有之，但拉馬器官用進廢退的觀點自古有之，但拉馬克給予了嚴密的生理學解釋?？私o予了嚴密的生理

11、學解釋?！霸诿恳粋€尚未超過發(fā)育限度的動物中，任何一個在每一個尚未超過發(fā)育限度的動物中，任何一個器官使用的次數越多，持續(xù)時間越長，就會使那個器官使用的次數越多，持續(xù)時間越長，就會使那個器官逐漸加強，發(fā)展和擴充，而且還會按使用時間器官逐漸加強，發(fā)展和擴充，而且還會按使用時間的長短成比例地增強其上述能力；這樣的器官如果的長短成比例地增強其上述能力；這樣的器官如果長期不用就會不知不覺地被削弱和被破壞，日益降長期不用就會不知不覺地被削弱和被破壞，日益降低其能力，直至最后消失。低其能力，直至最后消失?！?” （動物哲學動物哲學）第二定律：獲得性狀的遺傳第二定律：獲得性狀的遺傳l“由于動物族類長期生活于其中

12、的環(huán)境條件影由于動物族類長期生活于其中的環(huán)境條件影響的結果，也就是由于長久使用（或長期廢而響的結果，也就是由于長久使用（或長期廢而不用）某一器官的結果，使得動物個體獲得或不用）某一器官的結果，使得動物個體獲得或失去的每一種性狀都通過繁殖傳給由此產生的失去的每一種性狀都通過繁殖傳給由此產生的新個體，只要所獲得的性狀變化對新個體，只要所獲得的性狀變化對雌雄兩性都雌雄兩性都是相同的，或者對凡是生產幼仔的動物都是相是相同的，或者對凡是生產幼仔的動物都是相同的。同的?！保▌游镎軐W動物哲學）l（長頸鹿的進化過程長頸鹿的進化過程）四達爾文進化論四達爾文進化論l物種的起源（共物種的起源（共同起源論）同起源論）

13、l新物種生產的原新物種生產的原因（自然選擇）因（自然選擇）達爾文（達爾文（18091882）物種起源物種起源l達爾文指出，盡管物種具有相達爾文指出，盡管物種具有相對的穩(wěn)定性，但它們畢竟是由對的穩(wěn)定性，但它們畢竟是由變種（或亞種）演化而來的。變種（或亞種）演化而來的?，F存的不同物種由共同的血緣現存的不同物種由共同的血緣聯系在一起。聯系在一起。為弄清物種起源的機制，達爾文考察了當時關于物種為弄清物種起源的機制，達爾文考察了當時關于物種起源的種種觀點，收集和分析了地質學、地理學、形態(tài)起源的種種觀點，收集和分析了地質學、地理學、形態(tài)學和胚胎學的各種證據。學和胚胎學的各種證據。l達爾文相信，地球的歷史遠

14、不止人們達爾文相信，地球的歷史遠不止人們認為的認為的1億年，化石的不連續(xù)性乃是記億年，化石的不連續(xù)性乃是記錄的不完全所致。錄的不完全所致。l隨著化石資料的增多，尤其是始祖鳥隨著化石資料的增多，尤其是始祖鳥化石的發(fā)現，向人們提供了由爬行類化石的發(fā)現，向人們提供了由爬行類動物向鳥類過渡類型的證據；動物向鳥類過渡類型的證據；l在南非發(fā)掘出的大批類似哺乳動物的在南非發(fā)掘出的大批類似哺乳動物的蜥蜴化石，也表明了存在著過渡物種。蜥蜴化石，也表明了存在著過渡物種。l這些證據還表明，物種不僅傾向于互相取代，這些證據還表明，物種不僅傾向于互相取代，還會產生出分支。年代久遠的物種演化到今天，還會產生出分支。年代久

15、遠的物種演化到今天，往往會留下不止一個物種的后代。這只能用物往往會留下不止一個物種的后代。這只能用物種的共同起源理論才能說明。因此，共同起源種的共同起源理論才能說明。因此，共同起源和自然選擇一起構成了達爾文進化論的兩大基和自然選擇一起構成了達爾文進化論的兩大基石。石。新物種生產的原因：變異新物種生產的原因：變異l變異變異: :同種生物世代之間或同代不同個體之間同種生物世代之間或同代不同個體之間性狀的差異。性狀的差異。l變異既可以在自然狀態(tài)下發(fā)生，也能在家養(yǎng)下變異既可以在自然狀態(tài)下發(fā)生，也能在家養(yǎng)下發(fā)生。發(fā)生。l變異是進化的必要條件，但本身并不是決定進變異是進化的必要條件，但本身并不是決定進化方

16、向的直接力量。化方向的直接力量。l自然界動植物的變異是普遍的，一個物種往往自然界動植物的變異是普遍的，一個物種往往有許多的變種。那些在分類上不能確定位置的有許多的變種。那些在分類上不能確定位置的物種，也是變異的結果。物種，也是變異的結果。l變異的可遺傳性變異的可遺傳性是進化的一個基本條件，是進化的一個基本條件，不遺傳的變異是沒有意義的。不遺傳的變異是沒有意義的。l生物個體在環(huán)境選擇下的各種微小變異，生物個體在環(huán)境選擇下的各種微小變異，通過遺傳的作用而逐漸累積，最終形成通過遺傳的作用而逐漸累積，最終形成差異明顯的不同個體。差異明顯的不同個體。l拉馬克拉馬克變異直接導致適應變異直接導致適應l達爾文

17、達爾文變異須經自然選擇才變異須經自然選擇才能產生適應性狀能產生適應性狀進化的動力：自然選擇進化的動力：自然選擇l自然選擇是進化的機制，是變異、選擇自然選擇是進化的機制，是變異、選擇和遺傳三種因素相互作用的過程。當生和遺傳三種因素相互作用的過程。當生物高度的繁殖率與有限的食物和空間發(fā)物高度的繁殖率與有限的食物和空間發(fā)生矛盾時，生物之間的生存斗爭就會表生矛盾時，生物之間的生存斗爭就會表現出來，生物本身的某些變異，都會在現出來，生物本身的某些變異，都會在適應環(huán)境的存斗爭中被保存或淘汰，這適應環(huán)境的存斗爭中被保存或淘汰，這個過程就是自然選擇。個過程就是自然選擇。l自然選擇是一個緩慢、漸變的過程。與地質

18、變自然選擇是一個緩慢、漸變的過程。與地質變化的過程不同，自然選擇不容易觀察到，它是化的過程不同，自然選擇不容易觀察到，它是從其它觀察形式所得到的結論中推斷出來的。從其它觀察形式所得到的結論中推斷出來的。這種推論依據了三個基本的前提：這種推論依據了三個基本的前提：l任何物種的個體，在形態(tài)與內部結構上均存在任何物種的個體，在形態(tài)與內部結構上均存在著差異；著差異；l這種差異是可以遺傳的；這種差異是可以遺傳的；l生物個體的增殖速度超過了環(huán)境承受的能力，生物個體的增殖速度超過了環(huán)境承受的能力，就會導致許多個體的死亡。就會導致許多個體的死亡。l雖然自然界中的每一個生物都要承受自雖然自然界中的每一個生物都要

19、承受自然選擇的壓力，但生物的進化是以種群然選擇的壓力，但生物的進化是以種群為單位的。變異對進化的作用必須通過為單位的。變異對進化的作用必須通過生殖過程傳遞給后代，并逐漸在群體中生殖過程傳遞給后代，并逐漸在群體中擴散開來才能發(fā)生，因此，生殖作用是擴散開來才能發(fā)生，因此，生殖作用是自然選擇的一個重要方面。自然選擇的一個重要方面。（1）通過生存斗爭，保存對生存有利的變異，）通過生存斗爭，保存對生存有利的變異，淘汰有害的變異；淘汰有害的變異；（2）通過生殖作用和生存斗爭，累積有利的）通過生殖作用和生存斗爭，累積有利的變異；變異；（3）通過環(huán)境的變化，控制生物發(fā)展的方向，）通過環(huán)境的變化，控制生物發(fā)展的

20、方向，由此產生適應環(huán)境的新生物類型。由此產生適應環(huán)境的新生物類型。自然選擇的創(chuàng)造性作用主要有三個方面：自然選擇的創(chuàng)造性作用主要有三個方面：l自然選擇只是一個比喻性的說法，自然自然選擇只是一個比喻性的說法，自然界中并不存在一種有意識地選擇的力量。界中并不存在一種有意識地選擇的力量。l自然選擇不僅僅指通過生存斗爭淘汰不自然選擇不僅僅指通過生存斗爭淘汰不適者，它的更重要的作用在于使生物產適者，它的更重要的作用在于使生物產生適應環(huán)境的能力，是通過個體之間的生適應環(huán)境的能力，是通過個體之間的生存斗爭來達到群體的平穩(wěn)與和諧。生存斗爭來達到群體的平穩(wěn)與和諧。l共共同同起起源源論論l物種起源物種起源出版后產生

21、了巨大的社會出版后產生了巨大的社會影響，但大影響，但大多數人對達爾文的自然選擇多數人對達爾文的自然選擇學說不感興趣。只有少數博物學家，如學說不感興趣。只有少數博物學家，如華萊士、胡克、賴爾、?？藸栆约澳承┤A萊士、胡克、賴爾、?？藸栆约澳承├ハx學家接受，但是沒有一個實驗生物昆蟲學家接受，但是沒有一個實驗生物學家承認它。學家承認它。l19世紀末的細胞學和遺傳學的發(fā)展卻使世紀末的細胞學和遺傳學的發(fā)展卻使達爾文進化論受到廣泛重視達爾文進化論受到廣泛重視。五達爾文之后五達爾文之后進化：漸變或驟變？進化：漸變或驟變？l早期的孟德爾學派對進化的解釋是：早期的孟德爾學派對進化的解釋是： （1 1）進化中的每一變化都是由于出現了一種新）進化中的每一變化都是由于出現了一種新的突變（遺傳不連續(xù)性），進化的動力是突變的突變（遺傳不連續(xù)性），進化的動力是突變壓力。壓力。 （2 2）選擇在進化中并非