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第36章 生理大发现(6)

俄国胚胎学家贝尔进一步发现,所有脊椎动物的胚胎都很相似,因此他推测,它们很可能有共同的祖先。德国解剖学家梅克尔则提出,从胚胎的发展过程可以看出物种的发展过程,比如人的胚胎早期也有腮裂,这表明人是由鱼发展进化而来的。

英国医生和博物学家伊内兹马斯·达尔文,即查理·达尔文的爷爷,也都提出过类似的进化思想。

而第一个提出完整进化论思想的则是法国生物学家拉马克。

拉马克的进化论

1744年,在法国一个小贵族家庭中诞生了他们的第11个孩子,他就是拉马克。父母为使他日后成为一个牧师,送他到教会学校读书。可是,后来在对自然科学的研究中,这个虔诚的宗教信徒变成了一个离经叛道的进化论者。

拉马克早年从事植物学研究,他曾是布丰的弟子。他撰写的《法国植物学》奠定了他在法国科学界的位置,被选为科学院院士。1794年,当他已经50岁时,开始转向无脊椎动物的研究。

拉马克的研究对象不仅有活的动物,还有古代的化石。

按照《圣经》的传说,一个英国主教曾计算出,上帝造物的时间是公元前4004年10月12日上午9点,可是,化石却告诉拉马克,古代生物的存在至少有几万万年以上了。

按照《圣经》的说法,上帝创造的物种永远不会变,可是拉马克发现,古今生物形态虽有很大的不同,可它们之间都有血缘关系,今天的生物是古代生物进化来的。

拉马克再也不相信上帝造物那一套神话了。

那么,物种为什么会变化呢?拉马克认为外界环境是引起生物变异的直接原因。生物有适应外界环境的能力,经常使用的器官越变越发达,不使用的器官就渐渐退化了。不仅生物的先天的形态可以遗传,这种后天获得的特性也可以遗传。这就是拉马克的用进废退和获得性遗传学说。

比如,长颈鹿在古代时,它的脖子并不像现在这么长,是一种类似羚羊那样的原始动物。长颈鹿生活在干旱的非洲,靠吃树叶为生,吃光了低处的树叶后,不得不拼命伸长脖子吃高处的树叶,于是,脖子渐渐变长了。这种获得的特征又传给了后代,一代一代传下去,长颈鹿的脖子越变越长,最后,成为我们今天看到的这副模样了。

拉马克把他的这些观点写进了《动物哲学》一书中。可是,几乎所有的学者都不承认他的学说,反而嘲笑和攻击他。的确,拉马克还缺乏充分的事实证明他的学说。

但是拉马克毫不动摇,晚年,他虽然双目失明,仍以坚强的毅力,在他女儿的帮助下,完成了《无脊椎动物志》的写作,在这本书中,他再一次阐述了他的观点。

达尔文给予拉马克很高的评价,在他的《物种起源》一书的开头就说,拉马克坚信一切物种,包括人类在内,都是从其他物种传下来的,他的卓越工作唤起了我们注意生物和非生物界的一切变化都是根据自然界的规律发生的,而不是神灵干预的结果。

圣提雷尔与居维叶的论战

拉马克失败了,除了他拿不出更多事实证明他的学说外,还因为他遇到了一个强有力的反对者,他就是居维叶。

居维叶是古生物学和比较解剖学的创始人,是当时法国最有权威的生物学家,曾担任法国科学院的最高职务。

居维叶对巴黎附近的许多化石进行了研究,他发现了许多今天已经绝迹的植物和动物的化石,而且还发现,在不同的地层中,分布着不同的动植物化石。地层时代越古老,化石就越简单,跟现代生物差别也越大。

从这些事实中本来应该得出进化论的结论。可是居维叶却顽固地坚持上帝创造世界的观点,提出了灾变论。他认为地球上曾经发生过好几次大的灾变,每次灾变时,大多数生物都死绝了,然后上帝又创造出一批新的生物来。他还得出了最后一次灾变就是《圣经》上所说的五六千年前出现了诺亚时代的大洪水。

这样,居维叶就用上帝的多次创造活动代替了一次创造活动。

在法国科学院,还有一个科学家支持拉马克的进化论观点,反对居维叶的灾变论,他就是圣提雷尔。

圣提雷尔也是比较解剖学的创始人之一,他原来和居维叶是好朋友,可是,后来两人之间的分歧越来越大,成了论敌。

1830年,他和居维叶之间爆发了一场著名的论战,起因是在科学院一次会议上,圣提雷尔提交了两个青年科学家的论文。这篇论文提出墨鱼处于脊椎动物与无脊椎动物之间,在墨鱼身体中间有一根软骨,相似于脊椎动物的脊椎。圣提雷尔认为这篇论文证实了他所提出的无脊椎动物与脊椎动物有统一构造图的观点。

这篇论文遭到居维叶的强烈反对。争论的内容从比较解剖学、形态学扩展到进化论与神创论的对立,论战一直持续了8个月,轰动了欧洲的学术界。

由于宗教界的支持,也由于圣提雷尔学说本身的不足,最后论战以圣提雷尔的失败而告终,居维叶由此获得了生物学独裁者的称号。

进化论者虽然暂时失败了,但他们却为进化论学说的诞生奠定了思想基础。正是以他们的工作为阶梯,查理·达尔文才登上了这一学说的高峰。

贝格尔号远洋舰环球考察

1831年12月底,一艘三桅木帆船驶出英吉利海峡,航行在大西洋上。船尾站着一个有着高高额头、浓眉乌发的英俊年轻人。他从船尾布下的网中取出捕获的生物,对它们逐一鉴别、解剖,并登记入册。22岁的查理·达尔文作为博物学家,随着这艘叫贝格尔号的海军勘探船,开始了为期5年的环球考察。

查理·达尔文出生于英国西南部施鲁斯伯里城一个世代名医的家庭,他的祖父伊内兹马斯·达尔文不仅医术出众,而且是一位博物学家、诗人。他的父亲罗伯特·韦林·达尔文也是当地著名医生。

他的父亲最初希望他继承父业,成为一名医生,把他送到爱丁堡大学学医。可是达尔文对学医不感兴趣,却热衷于采集标本,寻找矿石。他的父亲又把他送到剑桥大学基督教学院学习神学,想让他成为一个牧师。但达尔文仍醉心于博物学,他经常去听生物学、地质学的课,结交了他的老师、植物学家亨斯洛和地质学家塞治威克,并跟着他们出去作科学调查。正是亨斯洛推荐他随贝格尔号舰考察。

达尔文随身携带了一本英国地质学家赖尔刚刚出版的《地质学原理》,一有空就读。这本书使他耳目一新。书中写道,地球是自然界缓慢变化形成的,陆地是由海底渐渐升起形成的。这和他过去在学校中学过的地球和地球上的万物是永远不变的观点完全不同。究竟谁说的对呢?达尔文思索着。

当贝格尔号舰到达佛得角群岛的圣地亚哥岛时,那白白的由贝壳和珊瑚凝成的地层带立即把他吸引住了,那正是陆地是由海底隆起的证据。在巴塔哥尼亚平原、安第斯山的考察也都证明了,赖尔的地质学原理是正确的,地球是逐渐变化的。这给了他很大启示。

在考察中,最吸引达尔文的还是各地千奇百怪的动物、植物及其化石。它们使达尔文赞不绝口,经常处于“非常惊奇之中”。

在佛得角群岛,到处是奇花异草,郁郁葱葱的草木中,活跃着各种昆虫、珍禽异兽,光蝴蝶就有上千种。是什么力量把大自然装扮得如此美丽,创造出这样种类繁多的动植物呢?

查塔姆岛上,有一种身体巨大的贮水龟,它可以爬到很远的地方找水源,不仅把肚子喝饱,而且把水贮存在膀胱和心囊中,因此它们可以生活在雨量极少的干旱地区。这是否说明动物和环境之间有某种联系?

在朋塔阿尔塔,他们挖到了一种剑齿兽的化石,它的身体像大象那样大,可是牙齿却像老鼠那样小,眼睛、鼻子、耳朵又像生活在水中的海牛。为什么现代不同类别动物的特征会集中在古代同一种动物身上呢?会不会是现代不同种的动物是由古代同一种动物演化而来的呢?

这些问题不断引起达尔文的思考。

1835年9月,贝格尔号舰来到南美厄瓜多尔附近的因盛产巨龟被称为巨龟岛的加拉帕戈斯群岛,在这里考察了一个多月。

笼罩在茫茫无际太平洋海雾中的加拉帕戈斯群岛由十几个主要岛屿、几十个小岛组成。这里的火山口表明,这个岛不是很古老,如果上帝真是公元前4004年完成他的伟大创世行动的话,这个群岛是在上帝创世后才形成的。

达尔文发现,这里有许多当地特有的生物种类,而且不同岛屿之间的生物也有差异。他一共采集到193种植物,其中上百种就是当地特有的。

达尔文采集到26种鸟类,给他印象最深的是雀科鸟类。一共有14种地雀,表面看来和南美大陆的地雀十分相似,但目光敏锐的达尔文却发现,这些雀类嘴巴的大小、宽厚各不相同,有的喙长,有的喙短,有的喙大而坚硬,有的喙弯曲像小钩子。

为什么不同的小岛上有不同的雀类呢?难道这是上帝的特意安排吗?达尔文经过调查发现,这些地雀都是从南美迁来的。由于它们分布在相对隔绝的小岛上,靠吃谷子、昆虫、坚果等不同食物为生,于是喙就变得各不相同,成了不同的种。

5年的航海生活异常艰苦,当这艘不到一百英尺长的木船在大海中颠簸时,达尔文常常几天几夜晕船,呕吐;当他们在荒无人烟的小岛上考察时,往往十几个小时喝不上一口水,还不时遭到毒蛇猛兽的袭击……达尔文以坚强的毅力战胜了种种磨难,他不仅采集到了大量珍贵的动物、植物、化石标本,记下了几大本观察日记,写出多篇论文,更重要的是他抛弃了特创论的观点,得出了一个科学结论,那就是生物进化论。

正像他自己所说的:“贝格尔舰航行是我一生中极为重要的事件,他决定了我的事业。”

物种起源之谜

达尔文深知,物种变化的观点一旦发表,将会遭到教会的激烈反对,而且人们也不会轻易相信物种是变化的,他必须以确凿的证据说明物种为什么会变化。

回国后,他首先搜集动物、植物在家养情况下变异的事实。

他印发了许多调查表,向动物饲养家和作物育种家搜集资料,还广泛阅读书刊,包括中国的农书。

当时英国社会掀起一股养鸽热,经常举办鸽子展览和竞赛。达尔文也参加了两个养鸽俱乐部。

达尔文发现,家鸽的品种至少有20种以上,有的嗉囊肥大,有的鼻子很高,还有的尾羽很大,像一把扇子……他对各种类型的家鸽进行了解剖,结果发现这些家鸽虽然外型差别很大,内部构造和骨骼却相差不多。他又进一步调查了这些家鸽的饲养史,原来,它们都是由一种野生鸽——岩鸽演变来的,是人为干涉使它们演化为不同种类。

例如有一种突胸鸽,它的嗉囊像个皮球似的挂在胸前,那是开始时,人们发现有的鸽子的嗉囊比别的鸽子大一些,于是就专门挑选嗉囊大的鸽子进行交配,经过几代连续交配,最后就培育出了突胸鸽。

他还考察了世界各地的马。马的颜色各种各样,有白的、黑的、栗色的、花斑的……马的类型也有许多种,有跑马、驮马……而原始的马是黄棕色的,个子也很小。

野马怎样变成种类繁多的家马呢?主要是人工选择的作用。一旦马的颜色有一点变异,人们喜欢什么颜色的马,就把它保存下来加以繁殖;在赛马中,把跑得快的马留下来繁殖,并加以训练,就成了良种跑马。

达尔文还观察了金鱼、细毛羊、奶牛、狗及各种花卉,他得出结论,是人类把家养生物改变得那样完善。他写道:“具有不同特征的动植物品种可能起源于共同的祖先,它们在人工干涉下,逐渐形成了人们需要的新品种,我概括为人工选择。”

使他感到迷惑难解的是,自然界的新物种又是怎样形成的呢?这个问题日夜萦绕在他脑际中,连乘车时也在思索着。

1838年10月的一天,为了消遣一下,他拿起了一本马尔萨斯的《人口论》看,忽然,他心中的谜被解开了。

马尔萨斯写道,任何动物的繁殖速度都大于它们食物的增长速度,这样就会有一部分生物在生存竞争中死亡,从而使动物和它们的食物达到新的平衡。比如森林中有50头梅花鹿,个个长得都很健壮。随着鹿的增多,森林中的食物变得不够吃了,于是大批的鹿死亡,只有身体强壮的鹿幸存下来。

这给了达尔文很大启示。自然界中这种生存斗争比比皆是。每一个生物都在为生存而斗争,在斗争中,不利的变异被淘汰,有利的变异被保留下来。

他想到在北大西洋马德拉岛上的昆虫,它们当中大部分翅膀都退化了,不能飞,而少数翅膀又特别发达。达尔文现在明白了,原来马德拉岛上经常刮大风,那些会飞的昆虫大部分都被刮到海里淹死了,只有少数翅膀特别发达的,或爬在地上不会飞的昆虫才被保存下来,经过许多年,岛上就只剩下翅膀特别发达或不会飞的昆虫了。

自然环境就是这样选择生物,通过生存斗争,适者生存,生物不断进化着,达尔文把这叫做自然选择。

达尔文把他的想法告诉了他的朋友地质学家赖尔和植物学家虎克,开始动手撰写他的巨著《物种起源》。

达尔文与华莱士

从1842年起,达尔文开始起草进化论的提要,1844年,他完成了《物种起源》的详细提纲,直到1858年,他仍在继续撰写这部书。

他的好朋友赖尔和虎克不断催促他,赶快把他的理论写出来,并且警告他,不然,就会有人跑到你的前边去了。

达尔文听了只是一笑了之。他是一位非常严肃认真的科学家,他非要找到确凿的证据才肯动手,并且要让他的理论尽可能完善、严谨。

果真有一个年青人赶到他前边去了,那就是华莱士。

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