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第14章 献身科学的生物学家们(1)

生物学是一门研究生物的结构、功能、发生和发展的规律的自然科学。生物学的发展离不开那些投身生物研究事业的科学家们的努力,他们为人类的生存和发展作出了杰出的贡献,让我们共同铭记这些可钦可敬的生物科学家们!

达尔文——进化论的奠基人

查尔斯·罗伯特·达尔文,英国生物学家、博物学家。达尔文早期因地质学研究而著名,而后又提出科学证据,证明所有生物物种是由少数共同祖先,经过长时间的自然选择过程后演化而成。到了1930年代,达尔文的理论成为对演化机制的主要诠释,并成为现代演化思想的基础,在科学上可对生物多样性进行一致且合理的解释,是现今生物学的基石。

成长历程

1809年2月12日查尔斯·达尔文出生在英国萧布夏郡什鲁斯伯里的一个富裕家庭里,他是这个家庭6个小孩中的第5个,他的父亲和祖父都是医生。

达尔文在8岁的时候进入了一所由牧师授课的学校,这一年他的母亲去世了。1825年他进入爱丁堡大学学习医学。在学校中,他对自然科学发生了很大的兴趣。他的父亲因为不满儿子在课业上没有进展,于是就将达尔文送入剑桥大学基督学院就读人文学士课程,并期望他成为一位拥有不错收入的圣公会牧师。在剑桥他认识了一位植物学的教授约翰·史帝文斯·亨斯洛,也是昆虫学家。不久之后达尔文加入了亨斯洛的博物学课程,并成为亨斯洛教授最喜爱的学生。

“贝格尔号”之旅

1831年12月7日,23岁的达尔文“贝尔格号”,这是一艘排水量仅有一艘排水量仅235吨的小帆船从面临英吉利海峡的雷本港向大西洋进发。22岁的青年查尔斯·达尔文所乘坐的这艘船是英国海军的测量船。这艘船此次出航的目的是要作为时五年的世界探险。最初达尔文在南美海岸调查,并多次进入南美洲西边的加拉巴哥群岛,经过太平洋到达新西兰、澳大利亚及南非,然后又回到南美洲,直到1836年10月才回到英国。

在为期五年(1831~1836)的勘探活动中,达尔文仔细地记录了大量地理现象、化石和生物体,并系统地收集了许多标本,它们中的许多是科学上的新物种。每隔一段时间,他将这些航行中收集的标本与记录这些发现的信件寄予剑桥大学,很快他就成为了一个富有盛誉博物学家。达尔文的这些详尽的勘探记录显现了一个理论开创者的惊人天赋,并成为了他后期作品的理论基础。他的游记《贝格尔号之旅》一书,详尽地从社会学、政治学、和人类学的视角描述与总结了航行所及的土著与殖民地的风土人情。

进化论思想的形成

在加拉巴哥群岛考察时,达尔文发现每个岛屿上的陆龟及雀鸟并没有很大的差异,但又有些许的不同。他又发现加拉巴哥群岛的生物与南美洲大陆的种类非常相似;于是他开始怀疑岛上生物可能有共同的祖先,他们之间的差异是由于千百年来适应各个岛屿不同环境的结果。每一个物种都是一些细微的变化在无数个世代的过程中产生的结果。

这个观点在当时并不是新的概念。1809年时,法国动物学家拉马克便提出:当环境改变时,物种会调适发展自己的器官来适应环境,常用的器官会发育变大、不用的器官会逐渐退化,并且这一代获取的改变会遗传给下一代;但没有科学证据可以证明“用进废退”和“获得性特征可遗传”的假说。

《物种起源》与“进化论”的确立

在“贝格尔号”上的这次航行经历改变了达尔文的生活,“物竞天择”的概念逐渐在达尔文的五年环球考察过程中形成。返回英格兰之后,达尔文开始潜心研究进化论。1838年,达尔文又从英国人口学者马尔萨斯所著的《人口论》获得灵感;马尔萨斯认为:人类粮食的生产永远无法赶上人口的增加,致使粮食供不应求,进而发生饥荒或战争,导致一部分人口死亡。达尔文以此联想到生物演化发生的机制:演化是生存竞争中自由淘汰的结果,食物与空间等资源有限,只有最适应环境的个体才能生存下来,延续族群。

但是,达尔文对公开研究结果取审慎的态度,他只是将自己的研究成果慢慢写出,只在友人中传看。1858年,达尔文接到在马来群岛调查的博物学者华莱士有关物种形成的文章;华莱士对于物种形成的看法与他有很多相似之处,这增加了达尔文对进化论的信心。于是,两人在1858年,以共同署名的方式,发表了有关物种形成的看法。1859年,达尔文发表了《物种起源》问世,在当时反响强烈。在接下来的20年间,达尔文继续搜集资料,对进化论进行充实,并阐述其后果和意义。

争议和科学验证

达尔文的进化论在当时备受争议,被基督教会视为异端邪说,达尔文冷也遭到了冷嘲热讽。因为达尔文的理论不仅意味着西方信奉已久的上帝创造万物的说法被推翻,而且人类也是千物竞天择的产物,且人与其他哺乳动物有着共同的祖先,这是对上帝和基督教教义的亵渎,在当时,其震撼力无异于石破天惊。

同时,由于达尔文的理论在当时也并非完美无缺,由于并非了解遗传机制,所以未能解释个体间的偶然差异是怎样产生的;这一点,为之后的奥地利遗传学家孟德尔的遗传定律所完善,最终形成现在广泛为人接受的现代综合理论。

20世纪50年代,人类基因被发现﹐进一步解开了进化论中物种内出现差异的原因和怎样通过繁殖遗传这些差异。而对各种动物DNA的对比研究﹐更加确认了共同祖先的理论。

赫胥黎——达尔文的坚定追随者

托玛斯·亨利·赫胥黎是英国的生物学家,也是一位解剖学家。因捍卫查尔斯·达尔文的进化论而被人称为“达尔文的坚定追随者”。他为了对抗理查德·欧文的理论而提出的科学论证显示出人类和大猩猩的脑部解剖具有十分的相似性。虽然他坚定的捍卫达尔文的学说,但是他并不完全接受达尔文的许多看法,比如说渐进主义。而且,相对于捍卫天择理论,他对于提倡唯物主义科学精神更感兴趣。作为科普工作的倡导者,他创造了概念“不可知论”来形容他对宗教信仰的态度。他还创造了概念“生源论”,这一理论是说一切细胞起源于其他物质也叫“自然发生”,就是说生命来自于无生命物质。

早期生活

赫胥黎生于伦敦西部,是当地数学教师乔治·赫胥黎8个孩子中的第7个。在他10岁那年,随着父亲的失业,上二年级的小赫胥黎便失学了,于是他决心要自己教育自己。从此,他成了一个伟大的自学成才者。在他的少年时代,他自学了德语,最终能够流利使用。

21岁的赫胥黎,作为一个年轻的自学考生,他在伦敦大学通过了初次的医学士考试,而且解剖学及生理学两个科目都得到最优等成绩。1845年他发表了自己的第一篇科学论文,描述了毛发内尚无人发现的一层构造,此后该层构造即被称为“赫胥黎层”。

之后,赫胥黎前往英国海军谋职,并且获得了驻舰外科医官的职位。在他所乘坐的响尾蛇号驶离英国,抵达南半球之后,赫胥黎即埋首于研究海洋无脊椎动物。他开始将他的发现内容陆续的寄回英国。

进化论大论战

1860年6月30日,关于进化论大论战的第一个回合,在牛津大学面对面地展开了。这是英国科学促进协会召开的辩论会。以赫胥黎、胡克等达尔文学说的坚决支持者为一方,以大主教威伯福士率领的一批教会人士和保守学者为另一方,摆开了论战的阵势。面对威伯福士之流的恶毒攻击和挑衅责难,赫胥黎从容不迫地走上了讲台,用平静、坚定、通俗易懂的语言,简要地所有人宣传了进化论的内容,然后尖锐地批驳了大主教的一派胡言,回敬了其的无耻挑畔。就这样,赫胥黎用雄辩的事实,富有逻辑性的论证,同大主教的空洞谩骂,形成了鲜明的对比。现场的听众们都为赫胥黎的精彩演讲热烈鼓掌。最终以赫胥黎的完胜结束了第一回合的论战。

但是,战斗到此还远没有结束。在为宣传进化论而进行的几十年的斗争中,赫胥黎一直站在斗争的最前线,充当捍卫真理的“斗犬”。人们为此高度评价赫胥黎坚持真理、捍卫和传播科学真理的崇高品格。赫胥黎并不是思想古板的守旧者,他在捍卫达尔文真理的同时,并不完全接受达尔文的理论,相对于捍卫自然选择理论,他对唯物主义专业科学精神更加推崇。

成就及荣誉

赫胥黎一生发表过150多篇科学论文,比如《人类在自然界的位置》、《动物分类学导论》、《非宗教家的宗教谈》、《进化论与伦理学》。内容不仅包括动物学和古生物学,而且涉及地质学、人类学和植物学等方面。1849年,赫胥黎的一篇论文“论水母科动物的解剖构造及其间的亲属关系”被英国皇家学会的“哲学会报”刊出。赫胥黎发现此纲生物的共同点是具有由双层膜所包围形成的中央空腔或消化道。他还把这个特征比作存在于较高等动物的胚胎中的浆液性和粘液性构造。

赫胥黎在1850年返英时获选为皇家学会院士。第二年,他不仅以26岁的年纪获颁皇家勋章,而且还获选为评议会议员。并且在1888年的时候,由英国皇家学会授予科普利奖章。

赫胥黎不但自己获得了很多的荣誉,他还创立了英国学术界十分著名的家庭,其中包括他的孙子奥尔德斯·赫胥黎成为了很有名的作家,并且写出了《美丽新世界》这样的名作,还有联合国教科文组织首任主席朱利安·赫胥黎爵士,创立了“世界自然基金会”,获得诺贝尔奖的生理学家安德鲁·赫胥黎爵士,都是他的家族成员。

门德尔——现代遗传学之父

成长历程

1822年,门德尔出生在奥地利西里西亚(现属捷克)海因策道夫村的一个贫寒的农民家庭里,父亲和母亲都是园艺家(外祖父是园艺工人)。门德尔童年时受到园艺学和农学知识的熏陶,对植物的生长和开花非常感兴趣。

1840年他考入奥尔米茨大学哲学院,主攻古典哲学,但他还学习了数学。学校需要教师,当地的教会看到门德尔勤奋好学,就派他到首都维也纳大学去念书。

1843年大学毕业以后,年方21岁的门德尔进了布隆城奥古斯汀修道院,并在当地教会办的一所中学教书,教的是自然科学。

豌豆怪人

1856年,从维也纳大学回到布鲁恩不久,门德尔就开始了长达8年的豌豆实验。1857年,捷克第二大城市布尔诺南郊的农民们发现,布尔诺修道院里来了个奇怪的修道士。这个“没事找事”的怪人在修道院后面开垦出一块豌豆田,终日用木棍、树枝和绳子把四处蔓延的豌豆苗支撑起来,让它们保持“直立的姿势”,他甚至还小心翼翼地驱赶传播花粉的蝴蝶和甲虫。

这个怪人就是门德尔。在其他修道士眼中,门德尔的样子是使人过目不忘的:“头大,稍胖,戴着大礼帽,短裤外套着长靴,走起路晃晃荡荡,却有着透过金边眼镜凝视世界的眼神。”

门德尔出身于贫寒农家,很喜欢自然科学,对宗教和神学并无兴趣。为了摆脱饥寒交迫的生活,他不得不违心进入修道院,成为一名修道士。

当时的欧洲,人们热衷于通过植物杂交实验了解生物遗传和变异的奥秘,而研究遗传和变异首先要选择合适的实验材料,门德尔选择了豌豆做研究。1857年夏天,门德尔开始用34粒豌豆种子进行他的工作,开始了被人称为“毫无意义的举动”的一系列实验,并持续了8年时间。

豌豆实验

门德尔通过人工培植这些豌豆,对不同代的豌豆的性状和数目进行细致入微的观察、计数和分析。运用这样的实验方法需要极大的耐心和严谨的态度。他酷爱自己的研究工作,经常向前来参观的客人指着豌豆十分自豪地说:“这些都是我的儿女!”

8个寒暑的辛勤劳作,门德尔发现了生物遗传的基本规律,并得到了相应的数学关系式。人们分别称他的发现为“门德尔第一定律”(即门德尔遗传分离规律)和“门德尔第二定律”,它们揭示了生物遗传奥秘的基本规律。

门德尔清楚自己的发现所具有的划时代意义,但他还是慎重地重复实验了多年,以期更加臻于完善。1865年,门德尔在布鲁恩科学协会的会议厅,将自己的研究成果分两次宣读。第一次,与会者礼貌而兴致勃勃地听完报告,门德尔只简单地介绍了试验的目的、方法和过程,为时一小时的报告就使听众如坠入云雾中。

迟到的孟德尔时代

门德尔晚年曾经充满信心地对他的好友说:“看吧,我的时代来到了。”这句话成为伟大的预言。直到门德尔逝世16年后,豌豆实验论文正式出版后34年,他从事豌豆试验后43年,预言才变成现实。

随着20世纪雄鸡的第一声啼鸣,来自三个国家的三位学者同时独立地“重新发现”门德尔遗传定律。1900年,成为遗传学史乃至生物科学史上划时代的一年。从此,遗传学进入了门德尔时代。

随着科学家破译了遗传密码,人们对遗传机制有了更深刻的认识。现在,人们已经开始向控制遗传机制、防治遗传疾病、合成生命等更大的造福于人类的工作方向前进。然而,所有这一切都与圣托马斯修道院那个献身于科学的修道士的名字相连。

门德尔科研精神告诉我们任何一项科研成果的取得,不仅需要坚韧的意志和持之以恒的探索精神,还需要严谨求实的科学态度和正确的研究方法。

巴斯德——微生物学之父

巴斯德(1822~1895),法国微生物学家、化学家。他研究了微生物的类型、习性、营养、繁殖、作用等,奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础,并开创了微生物生理学,被后人誉为“微生物学之父”。在《影响人类历史进程的100名人排行榜》一书中,巴斯德名列第11位。其发明的巴氏消毒法直至现在仍被广泛应用。

生平简介

巴斯德于1822年生于法国汝拉省的多尔,他的父亲是拿破仑军队的一名退伍军人,是个以制革为业的硝皮匠。巴斯德勤奋好学,再加上聪明伶俐,颇具艺术天分,很有可能成为一名画家。然而,他19岁时放弃绘画,而一心投入到科学事业中。

1847年,巴斯德毕业于巴黎师范学院,毕业后,他从事化学研究,他在晶体研究方面取得了很大的成就,这对立体化学起到了决定性的推动作用,巴斯德因此而一举成名,之后他接到许多教授聘任书,并成为荣誉勋位团的成员。他虽然首先在化学方面功成名就,但使他彪炳史册的却是他在微生物学方面的巨大贡献。

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