达尔文和他的自然选择理论

达尔文和他的自然选择理论
在一个相当长的时间里，很多人认为五光十色、绚丽多彩的生物界是在某个时刻一次被创造出来的，而且一旦形成就永远不变了，这就是神创论，又称特创论(special creation)。

有些人认为生物是一次又一次地被创造出来的，因此地球上的物种是有变化的，这是连续创造论(continuous creation)。

这两种看法都认为物种是神所创造的，只是创造的时间和方式不同。

进化的思想，即一个物种是另一个物种演化而来的思想，在古代就已经有了，但那仅仅是一些天才的臆测。

18世纪至19世纪初，法国的布丰(G．L．de Buffon， 1707年—1788年)、拉马克和英国C．达尔文的祖父E．达尔文(Erasmas Darwin， 1731年—1802年)都考虑过生物进化的可能性，但都提不出令人信服的证据。

直到1858年C．达尔文发表了《物种起源)，才给神创论以巨大打击，使生物学摆脱了神学的羁绊。

(一)达尔文和《物种起源》
英国人达尔文(Charles Darwin，1809年—1882年)青年时期在剑桥大学学习。

他的祖父和父亲都是医生，希望他能继承祖业。

但达尔文不喜欢医学，更不愿当牧师，而喜欢骑马、打猎，特别喜爱博物学(自然史)。

他经常和博物学家J．Henslow、地质学家莱伊尔(C．Lyell)等人来往，获益匪浅。

他大学毕业时22岁，经Henslow推荐，他以不支取薪金的博物学者的身份登上英国海军舰艇贝格尔号(HMS Beagle)，作5年(1831年—1836年)探险航行(图16-1)。

达尔文一路观察采集动、植物和化石标本，对生物界物种之繁盛赞叹不己。

他发现不同地区有不同的生物。

他观察了距厄瓜多尔西岸950km的加拉帕戈斯群岛(Galapagos Islands)上的海龟和地雀。

群岛上海龟很多(“Galapagos”即西班牙语的龟)，大的可有100kg
或更重，他发现各小岛虽然彼此近在咫尺，但各岛上的海龟却只是相似而不相同。

同样地，岛上有14种地雀。

它们的体形、颜色、特别是喙和食性各不相同。

但是仔细分析，又可看出它们都有共同的特性。

加拉帕戈斯群岛位于太平洋，是火山熔岩岛，比南美大陆的历史要晚得多，只有约100万年或略长一些时间。

就是在这样一群年轻的岛屿中分别栖息着如此多的相似而不相同的龟和鸟。

它们是上帝一种一种地创造的吗？达尔文本来认为物种是不变的，但经过这次旅行，观察了多种生态地区的不同生物区系，特别是加拉帕戈斯群岛的生物区系，他动摇了。

他认为神创论解释不了这些现象，应该想到另外的可能了：即生物是由一个共同的祖先种分化出来的，它们分别适应了不同的环境而出现了不同的形态和机能上的分化。

地雀大概是依靠风力而从大陆飞到各岛上的。

到了岛上，它们繁殖、分化而出现了多种形态和机能的分化，再经自然选择而产生了各自分别适应于不同环境和食性的地雀。

在南美大陆，达尔文也发现了很多特种动、植物以及哺乳类化石。

在这些哺乳类化石中，有些和现代哺乳类不同，有些和现代哺乳类相似，只是更大一些。

在智利安底斯山3352 m多的高山上，他发现了大量灌木化石，因而他断言，这里在过去不是高山，而是与海平面等高的丛林地带。

在3657m高处，他发现了大量海蛤类化石，因而他认为这里过去必是海洋，并因此推断，上述的丛林地带必然曾经低于海平面。

在南太平洋，达尔文观察了珊瑚礁。

达尔文在这次航行中看到了自然界的变化发展，思想上发生了很大的转变，从而成为一个进化论者。

1836年，达尔文航行回来，摒弃一切，专心阅读有关图书，整理研究所收集的材料。

他阅读微生物学资料，深感微生物繁殖之快。

他阅读马尔萨斯(Thomas Malthus)的《人口论》，得到启发，认为生物界各物种虽有极强的繁殖能力，但各物种却能在自然界中保持数量稳定，这是因为食物不能满足生物大量繁殖之所需，因而生物界存在着生存竞争，适者能够生存下来，不适者被淘汰。

经过20余年的研究，他的自然选择学说成熟了。

1858年在他还未完成《物种起源》一书时，英国博物学家华莱士(A．B．Wallace)来函，也提出了生物进化的见解，和达尔文的结论如出一辙。

华莱士是在考察了马来西亚等地的动、植物，也阅读了马尔萨斯《人口论》后得到生物进化的结论的。

于是达尔文和华莱士一同在英国林奈学会的一次会议上公布了他们的论文和摘要。

1859年，达尔文出版了《物种起源》这一划时代的巨著，引起欧洲文化界极大振动。

神创论者对“物种起源”的发表极为愤怒。

按照旧约创世纪的记载：人是上帝创造的。

上帝在创造世界的第六天用泥土造出了第一个男人亚当(Adam)，用亚当的一根肋骨造出了第一个女人夏娃(Eve)，人类就是亚当和夏娃这两个原型产生的后代。

虔诚的教徒甚至能根据旧约推测出上帝造人的准确时间，例如，牛津大学一位副校长John Lightfoot牧师算出上帝是在公元前4004年10月 23日上午9时造出了人！
1860年，牛津自然博物馆举行了一次神创论与进化论的辩论会。

英国赫胥黎(T．Huxley)以其雄辩之才捍卫了达尔文学说。

当时牛津大主教、有名的演说家Wilberforce对赫胥黎进行了蛮横的人身攻击，竟问赫胥黎：“请问您是从祖母一支还是从祖父一支的猴子变来的？”赫胥黎回敬道：“我宁愿来自猴类而不愿来自以文化和口才为偏见和谎言服务的文化人。

贝
格尔号船长Fitzroy大怒，手持圣经喊道：“我为接纳达尔文参加贝格尔号航行而深感遗憾！”最后结果当然是进化论取得胜利。

生物进化是事实，人也是进化的产物，这是毫无疑问的。

但直到现在，神创论者还想东山再起。

例如，美国一些神创论者要求教科书中要同时包括神创论和进化论的内容。

1979年美国斯密森学会举办人类起源的展览，神创论者上诉法院，要求展览中同时包括神创论内容，结果败诉。

(二)自然选择学说
达尔文用自然选择(natural selection)来解释生物的进化。

这个学说归纳起来有如下5点：
1．遗传这是生物的一个普遍特征，生物有了这个特征，物种才能稳定存在。

2．变异生物界普遍存在着变异。

每一代都有变异，没有2个生物个体是完全相同的。

亲代与子代之间、同一亲本产生的各子女之间都存在着差异。

变异是随机产生的，这和拉马克所说的变异不同。

拉马克认为变异是按需要而向一定的方向发生的。

达尔文当时还不能区分可遗传的变异和不遗传的变异。

他只能一般地讨论变异。

但是，他实际上讨论的是遗传性状发生的变异，是可遗传的变异。

这样的变异一代代积累下去就会导致生物更大的改变。

可遗传的变异主要属于两大类：①染色体畸变与基因突变；②基因重组。

染色体畸变包括染色体的丢失、易位、移位等变化。

这些变化实际也是DNA分子的变化，如染色体的部分丢失，就是DNA分子的一部分序列的丢失。

基因突变是DNA链上碱基的改变。

基因重组几乎有无限变异的可能。

一对等位基因的遗传，子一代可以产生2种配子，子二代可以出现3种基因型，100对基因的杂交可以产生2100种配子和3100种基因型。

由于各生物的基因数目都是很大的，其可能组合的基因型几乎可以说是无穷无尽的。

所以，在平常情况下，即使是没有突变，单凭基因重组就可以产生无尽的可遗传的变异。

这就说明了，世界上为什么没有2个生物个体是完全相同的。

3．繁殖过剩达尔文注意到的第三个事实就是各种生物都有极强大的生殖力。

一对家蝇繁殖一年，每代如产1000个卵，每世代如为10 d，如果后代均不死亡，这一对家蝇一年所产生的后代可以把整个地球覆盖2.54 cm之厚。

达尔文还指出，象是繁殖很慢的动物，但是如果每一雌象一生(30岁～90岁)产仔 6头，每头活到100岁，都能繁殖， 750年后就可有19 000 000头子孙。

但是，家蝇的强大生殖力并没有使家蝇完全占尽地面。

几万年来，象的数量也从没有增加到那样多。

事实上，自然界各种生物的数量在一定时期内都保持相对稳定。

为什么？达尔文提出了以下两个推论：
4．生存斗争达尔文指出，物种之所以不会数量大增，乃是由于生存斗争。

所有生物都是永远处于生存斗争之中，或者与同种的个体斗争(种内斗争)，或者与其他种生物斗争(种间斗争)，或者与物理的生活条件斗争。

例如，同种的生物常因争取食物、生活场所等而发生斗争。

不同种生物之间的斗争，如大鱼吃小鱼、鸟吃昆虫、牛羊吃牧草等的斗争。

对自然环境的斗争，如生活在两极地区的生物，要与严寒作斗争，生活在沙漠地区的，要与干旱作斗争，生活在海岛上的昆虫要与大风作斗争等。

总之，生存斗争是时刻在进行着的，并且是十分错综复杂的。

通过生存斗争，有些生物活下来了，有许多生物被淘汰或消灭了。

5．适者生存不同的个体在形态、生理等方面存在着不同的变异。

有的变异使生物在斗争中生存下来，有的变异却使生物在斗争中不能生存。

例如，在寒冷地区，皮毛厚的个体就容易生存下来，皮毛薄的个体就会被淘汰。

在常有大风的海岛上，无翅的昆虫不飞翔，不至被大风吹到海内，而有翅昆虫却在飞翔时被风吹到海里而死亡。

在种内斗争中，身强有力、取食力强的个体生存下来，体衰而取食力弱的个体被淘汰。

所以生存斗争的结果就是适者生存，即具有适应性变异的个体被保留下来，这就是选择；不具有适应性变异的个体被消灭，这就是淘汰。

反过来说，凡是生存下来的都具有适应性的变异，这就是适应性的起源，即适应性是在选择中累积而成的。

达尔文认为，生存斗争及适者生存的过程，就是自然选择的过程。

自然选择过程是一个长期的、缓慢的、连续的过程。

由于生存斗争不断在进行，因而自然选择也不断在进行，通过一代代的生存环境的选择作用，物种变异被定向地向着一个方向积累，于是性状逐渐和原来的祖先种不同了，这样就演变成新种了。

总之，达尔文和华莱士的工作证明了生物界是进化发展的产物。

生物有共同的起源，因而表现了生命的同一性，生命是不断的发生变异，而变异的选择和积累则是生命多样性的根源。

自《普通生物学》陈阅增，高教出版社。