清大科学技术史系列讲座课件11存在与演化-生物进化论

存在与演化——生物进化论一．自然的秩序西方文化中的自然亚里士多德：自然的阶梯生物形成一个连续的序列，从植物到人构成11个等级。《圣经》：创世纪18世纪：林奈（CarlLinnacus)分类体系：界、门、纲、目、科、属、种亚里斯多德:进化论的第一人他是一个杰出的观察家而且首先了解到有生命的自然界的逐渐变化。认为“自然界是按连续不断的顺序由无生物经植物而最后形成动物的。”他的这种“自然的阶梯”或“自然存在的巨大链索”概念，促成了18世纪的进化思想。从希腊时代直到18世纪流行的世界观与进化思想是相抵触的：宇宙在每个细节上都是由明智的造物主设计的。静止不变的而在时间上又是短暂的世界的概念。这两个论点在18世纪以前的西方思想界根深蒂固。二．演化的阶梯18世纪以后，人们在自然观上经历了一个重大的转变：科学新发现否定了《圣经》的解释。自然的规律取代了上帝的意志时空无限和宇宙演化正在被人们接受。生物学的发现对神创论者、干预论者的观点提出了严峻的挑战。（如：动植物区系的异源论，深层地层化石的差异增大，灭绝的经常性的证据日渐增多，林奈等级结构分类，形态性模式的发现，微生物的发现，生物的非凡适应能力，种群思想，等等）把宇宙看作一个整体是由演化生产的思想则最早来自德国哲学家康德（1724－1804）。他在其早期著作《自然通史》中令人信服地给出了一个能动的、不断发展进化的世界。（星云假说）法国启蒙运动使法国在发展有关生物学的新概念新思想方面处于领先地位。因此，一种真正的进化学说的提出者是位法国人就不会使人感到意外。三．拉马克进化论拉马克认为引起进化演变有两个原因。第一个原因：谋求更加复杂化（完善）的天赋。“在相继产生各种各样的动物时，自然从最不完善或最简单的开始，以最完善的结束，这样就使得动物的结构逐渐变得更加复杂。”在拉马克看来取得使结构日益复杂化的权力是动物生命的内在潜力。这是自然的规律，无需特别解释。第二个原因：对环境的变化作出反应的能力。动物必须永远与其环境协调，当某种协调遭到破坏时，动物就会通过它的行为来重新建立协调关系。因此，适应是生物为了应付环境变化所必需的生理过程（连同获得性状遗传）的必不可免的产物。进化适应（evolutionaryadaptation）第一定律：用进废退

器官用进废退的观点自古有之，但拉马克给予了严密的生理学解释。“在每一个尚未超过发育限度的动物中，任何一个器官使用的次数越多，持续时间越长，就会使那个器官逐渐加强，发展和扩充，而且还会按使用时间的长短成比例地增强其上述能力；这样的器官如果长期不用就会不知不觉地被削弱和被破坏，日益降低其能力，直至最后消失。”第二定律：获得性状的遗传“由于动物族类长期生活于其中的环境条件影响的结果，也就是由于长久使用（或长期废而不用）某一器官的结果，使得动物个体获得或失去的每一种性状都通过繁殖传给由此产生的新个体，只要所获得的性状变化对雌雄两性都是相同的，或者对凡是生产幼仔的动物都是相同的。”（《动物哲学》）四．达尔文进化论物种的起源（共同起源论）新物种生产的原因（自然选择）物种起源达尔文指出，尽管物种具有相对的稳定性，但它们毕竟是由变种（或亚种）演化而来的。现存的不同物种由共同的血缘联系在一起。为弄清物种起源的机制，达尔文考察了当时关于物种起源的种种观点，收集和分析了地质学、地理学、形态学和胚胎学的各种证据。达尔文相信，地球的历史远不止人们认为的1亿年，化石的不连续性乃是记录的不完全所致。随着化石资料的增多，尤其是始祖鸟化石的发现，向人们提供了由爬行类动物向鸟类过渡类型的证据；在南非发掘出的大批类似哺乳动物的蜥蜴化石，也表明了存在着过渡物种。这些证据还表明，物种不仅倾向于互相取代，还会产生出分支。年代久远的物种演化到今天，往往会留下不止一个物种的后代。这只能用物种的共同起源理论才能说明。因此，共同起源和自然选择一起构成了达尔文进化论的两大基石。新物种生产的原因变异:同种生物世代之间或同代不同个体之间性状的差异。变异既可以在自然状态下发生，也能在家养下发生。变异本身并不能作为决定进化方向的直接力量而起作用，但它是进化的必要条件。没有变异就无生物的进化。自然界动植物的变异是普遍的，一个物种往往有许多的变种。那些在分类上不能确定位置的物种，也是变异的结果。变异的可遗传性是进化的一个基本条件。不遗传的变异是没有意义的。生物个体在环境选择下的各种微小变异，通过遗传的作用而逐渐累积，最终形成差异明显的不同个体。拉马克：变异直接导致适应达尔文：变异须经自然选择才能产生适应性状进化的动力：自然选择自然选择是进化的机制，是变异、选择和遗传三种因素相互作用的过程。当生物的高度的繁殖率与有限的食物和空间发生矛盾时，生物之间的生存斗争就会表现出来，生物本身的某些变异，都会在适应环境的存斗争中被保存或淘汰，这个过程就是自然选择。自然选择是一个缓慢、渐变的过程。与地质变化的过程不同，自然选择不容易观察到，它是从其它观察形式所得到的结论中推断出来的。这种推论依据了三个基本的前提：任何物种的个体，在形态与内部结构上均存在着差异；这种差异是可以遗传的；生物个体的增殖速度超过了环境承受的能力，就会导致许多个体的死亡。虽然自然界中的每一个生物都要承受自然选择的压力，但生物的进化是以种群为单位的。变异对进化的作用必须通过生殖过程传递给后代，并逐渐在群体中扩散开来才能发生，因此，生殖作用是自然选择的一个重要方面。自然选择的创造性作用主要有三个方面：（1）通过生存斗争，保存对生存有利的变异，淘汰有害的变异；（2）通过生殖作用和生存斗争，累积有利的变异；（3）通过环境的变化，控制生物发展的方向，由此产生适应环境的新生物类型。自然选择只是一个比喻性的说法，自然界中并不存在一种有意识地选择的力量。自然选择不仅仅指通过生存斗争淘汰不适者，它的更重要的作用在于使生物产生适应环境的能力，是通过个体之间的生存斗争来达到群体的平稳与和谐。《物种起源》出版后产生了巨大的社会影响。但大多数人对达尔文的自然选择学说不感兴趣。只有少数博物学家，如华莱士、胡克、赖尔、海克尔以及某些昆虫学家接受，但是没有一个实验生物学家承认它。但是，19世纪末的细胞学和遗传学的发展却使达尔文进化论受到广泛重视。五．达尔文之后进化：渐进或骤变？早期的孟德尔学派对进化的解释是：（1）进化中的每一变化都是由于出现了一种新的突变，也就是说，出现或发生了新的遗传不连续性。因此进化的动力是突变压力。（2）选择在进化中是无关重要的力量，至多也不过是在淘汰有害突变中发挥作用。（3）由于突变能够解释一切进化现象；而个体变异与重组又都不能产生任何新的事态，所以可以不予考虑。大多数连续个体变异不是遗传性的。新达尔文主义（综合进化论）达尔文坚持：没有隔