演化生物学/达尔文的生平和影响
查尔斯·达尔文(1809-1882)是科学史上最有影响力的人物之一。尽管他一生出版了许多重要著作,但他最出名的是 物种起源 (1859)。虽然物种进化的想法并不是一个新的想法(参见 达尔文之前的进化),但在达尔文时代并没有被广泛接受。除了物种实际上确实随着时间推移发生变化的大量证据外,达尔文在起源中,他完全发展了自然选择,它是关于如何发生变化的第一个合理的机制。达尔文取得了巨大的成功,这源于他的生活细节、旅行以及他交往的有影响力的人的圈子。
罗伯特·达尔文(1766-1848)在他儿子查尔斯只有16岁的时候就把他送进了爱丁堡大学学习医学。查尔斯觉得很无聊,18岁就退学了,之后他的父亲把他送进了剑桥大学基督学院学习神学。在基督学院期间,达尔文对植物学和昆虫学产生了兴趣,并参加了一些植物学讲座。达尔文的老师之一约翰·史蒂文斯·亨斯洛激发了达尔文对地质学的兴趣。亨斯洛教授以教导学生仔细观察自然现象而闻名。在基督学院学习期间,达尔文发现自己不适合做牧师。
达尔文一生中最重要的一次经历是他作为一名博物学家乘坐小猎犬号进行的旅行,博物学家是指熟悉自然历史的人,尤其是在动物学和植物学方面。达尔文并不是小猎犬号上最理想的博物学家;他甚至能得到这个机会真是很幸运。小猎犬号的船长罗伯特·菲茨罗伊最初想让达尔文的教授亨斯洛担任船上的博物学家,但亨斯洛的妻子劝阻了他。然后,亨斯洛的妹夫被邀请代替亨斯洛,但他拒绝了这份工作。最后,亨斯洛推荐达尔文作为合格的替代者。菲茨罗伊船长最初对达尔文加入航行持冷淡的态度,但他最终决定允许达尔文加入旅程。达尔文最初的职位是船长的旅行伙伴,因为菲茨罗伊已经给一位名叫麦克米伦的外科医生担任了博物学家的职位。然而,麦克米伦在小猎犬号离开英国后不久就辞去了职位,达尔文成为了博物学家。
小猎犬号于1831年离开英国,并于1836年返回。航行的总体目的是绘制南美海岸线未绘制的地图。在小猎犬号上,达尔文阅读了 查尔斯·莱尔 的地质学原理 (1830)。莱尔是一位著名的地质学家,后来成为达尔文的终身朋友。他发展了均变论,认为地球非常古老,地质变化是由缓慢、持续的过程造成的。这些过程,如侵蚀和沉积,是持续不断的。莱尔的均变论观点反对由 乔治·居维叶 提出的普遍接受的灾变论观点。灾变论认为地球的变化是由自然灾害造成的。
返回英国一个月后,达尔文向他的表妹艾玛·韦奇伍德求婚。1839年1月30日,他们结婚了。达尔文在这段时间变得很虚弱。他可能感染了克氏锥虫,这是一种在中美洲和南美洲都很流行的寄生虫。这种感染会导致 查加斯病。达尔文表现出许多与查加斯病相关的症状:腹胀、呕吐、心悸和失眠。无论达尔文患了什么病,它都使他一生中的大部分时间都待在家里。由于病情的严重,达尔文甚至无法参加他父亲的葬礼。然而,这种疾病可能让他有更多时间阅读、思考和写作。他继承了大量的财产,他的妻子也带来了大量的财产,使他能够投入更多的精力进行研究。
从恢复的笔记中,历史学家知道达尔文在南美洲看到了独特的植物和动物物种,例如雀类和鬣蜥。他注意到,生物体之间的差异更多地取决于地理分布,而不是气候:温带南美动物更接近热带南美动物,而不是温带欧洲动物。此外,达尔文在南美洲观察到的化石的一些特征与一些当代的南美生物特征相平行。在加拉帕戈斯群岛期间,达尔文收集了许多种雀类。
回到英国后,达尔文将这些雀类样本交给了研究鸟类的约翰·古尔德。古尔德测量了雀类喙的大小差异,他的测量结果显示出很大的差异。样本包括小、中、大喙。达尔文开始思考这些雀类喙部结构的差异是如何以及为什么发生的。他想象,这些种群内部的变化可能使它们更好地适应当地的环境。他很快意识到适应和物种形成密切相关。新的物种可能是由于缓慢、渐进的适应而产生的,就像地球的巨大变化可能是由于缓慢、持续的过程造成的。因此,达尔文开始制定他的自然选择理论,将其作为进化的主要过程。
大约半个世纪前,托马斯·马尔萨斯写了《人口论》(1798)。这篇文章解释了人口增长率是几何级的,而粮食生产只是算术级的。以这种方式继续进行几何级的人口增长,会导致食物和人口之间巨大的差距。达尔文在1838年读了这篇文章,他把这种差距看作是一种生存斗争。在大多数情况下,生存斗争并不是一场明显的战斗,有些人甚至可能不把它看作是一种斗争。真正发生的是有利特征的遗传。“有利特征”使个体更好地生存。由于它们生存得更好,继承了有利特征的个体将逐渐在种群中占更大的比例。达尔文看到,最终有利特征将取代不利特征,一个新的物种将出现。
在达尔文发表著作之前,自然神学占主导地位。自然神学认为,上帝的计划可以通过人类的理性来认识。根据这种逻辑,任何生物体的适应性都是上帝将这种适应性用于特定功能的证据。达尔文知道他的理论会与自然神学的信仰相矛盾,并且一旦发表就会引起愤怒,所以他拖延了发表的时间。
除了来自宗教人士的强烈信仰外,来自科学界人士的强烈信仰也存在。在达尔文那个时代,那些相信进化的人认为进化是通过获得性遗传发生的,这种理论被称为拉马克主义(由 让-巴蒂斯特·拉马克 提出)。拉马克主义声称,个体一生中经常使用的身体部位会在后代中得到夸大。然而,这后来通过遗传学被证明是错误的。正如科学界所称的“获得性遗传理论”被德国进化论者奥古斯特·魏斯曼所证伪。魏斯曼对实验室老鼠的尾巴进行了多代切断,但没有发现新生老鼠的尾巴长度有任何变化。他还得出结论,穿耳洞,女性穿紧身衣以使腰部更苗条,所有这些都经过了多代,但在出生时都不会改变任何这些特征。个人在一生中对身体进行的改变不会改变其性细胞。只有影响个体一生中“生殖细胞”或性细胞的变化才会遗传给下一代。
达尔文一生都在与学术团体、朋友和同事进行通信。莱伊尔知道达尔文关于自然选择的观点,并建议他尽快发表。不久之后,达尔文收到了一封来自阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士的信,华莱士是另一位在东南亚工作的英国博物学家。华莱士希望达尔文在发表前审查他的作品。当达尔文开始阅读时,他震惊地发现华莱士的理论几乎与他自己的理论完全相同。最初,达尔文与华莱士合作,并在1858年,他们向伦敦林奈学会公开宣布了自然选择理论。由于达尔文早在1838年9月28日就开始记下关于自然选择理论的笔记,比华莱士早得多,而且他对自然选择理论的解释更加透彻,因此他被认为是自然选择理论的提出者。
1859年,《物种起源》的第一版出版,书名为:《物种起源,或适者生存的自然选择原理》。他的自然选择理论指出,最适应环境的个体将产生最多的后代。这将导致具有有利基因型的个体比例增加。虽然有利基因型的增加是自然选择的原因,但直到格雷戈尔·孟德尔在1865年发表的论文在1900年被重新发现之前,人们对遗传学的了解还很有限。
在《物种起源》中,达尔文没有将他的自然选择理论与人类联系起来,因为他知道这会在他朋友和家人中引起更大的愤怒。除了《物种起源》之外,达尔文还写了19本其他著作,并在生命后期出版的兩本著作中谈到了人类进化:《人类的由来及其性选择》(1871) 和《人类和动物的表情》(1872)。
达尔文的观察、实验和理论影响了许多科学领域,包括生态学和地质学。即使是现代的杀虫剂公司在开发针对特定害虫的化学混合物时,也会考虑到达尔文的自然选择理论。考虑到自然选择会有利于具有抗药性的害虫,并导致这种耐药性害虫的比例增长,开发者会定期改变化学成分。
达尔文凭借他出版的《物种起源》彻底改变了科学世界。他的理论影响了整个文化,因为它被认为质疑了世界观的根基。这场辩论直到今天仍在继续,正如一些学校系统中所见到的创造论与进化论的争议。达尔文的自然选择理论统一了生物学,他彻底改变了世界。“进化论”对所有其他科学分支也产生了深远的影响。这是科学史上第一次,科学与神/宗教的概念分离,纯粹根据实验、观察和推断来评判。从某种程度上来说,达尔文的理论为科学提供了完全的自由。
http://www.terindell.com/asylum/jason/darwin.html
http://www.cartage.org.lb/en/themes/Biographies/MainBiographies/D/darwincharles/2.html
http://www.csuchico.edu/~curban/Darwin/DarwinSem-S95.html
Campbell, Reece. Biology, Sixth edition. Benjamin Cummings. 2001.