科学史（进化理论）

1、存在与演化存在与演化 生物进化的理论生物进化的理论雷毅雷毅人文学院科技社会所人文学院科技社会所一生物的存在图景一生物的存在图景l西方文化中的自然西方文化中的自然 秩序与和谐是主流。秩序与和谐是主流。l赫拉克里特（一切皆流变）赫拉克里特（一切皆流变）l毕达哥拉斯学派（宇宙的和谐存在于数量关系之中）毕达哥拉斯学派（宇宙的和谐存在于数量关系之中）亚里士多德：亚里士多德：自然界任何事物都有其自身的目的，自然界任何事物都有其自身的目的，所有生物从生到死的运动只不过是稳所有生物从生到死的运动只不过是稳定状态的延续，并不导致永恒的变化。定状态的延续，并不导致永恒的变化。l提出提出“存在巨链存在巨链”的思想的

2、思想（The Great Chain of Being），“自然界是按连续不断的顺序由无生物经植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。物而最后形成动物的。”l生物形成一个连续的序列，从植物到人构成生物形成一个连续的序列，从植物到人构成11个等级。个等级。l“存在巨链存在巨链”思想对后世生物学家至少产生了两方面的思想对后世生物学家至少产生了两方面的影响：影响： 不同等级的生物物种之间存在着较大的不连续性；不同等级的生物物种之间存在着较大的不连续性； 这些不连续的生物物种构成了一个连续的生物链条。这些不连续的生物物种构成了一个连续的生物链条。这种连续与间断的观念成为了生物分类的基

3、本思想。这种连续与间断的观念成为了生物分类的基本思想。l林奈（瑞典）的人为分类林奈（瑞典）的人为分类法。（强调生物物种法。（强调生物物种不连不连续性续性和和等级次序等级次序） 界、门、纲、目、科、界、门、纲、目、科、属、种属、种G.Buffon（17071788）布丰（法国）的自然分类布丰（法国）的自然分类法。（强调物种法。（强调物种连续性连续性和和亲缘关系亲缘关系）C. Linnaeus（17071778)二演化的阶梯二演化的阶梯l1818世纪以后，人们在自然观上经历了一个重大世纪以后，人们在自然观上经历了一个重大的转变：科学新发现否定了的转变：科学新发现否定了圣经圣经的解释。的解释。自然的

4、规律取代了上帝的意志自然的规律取代了上帝的意志l时空无限和宇宙演化正在被人们接受。生物学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地层化石的差异增大，灭绝的经常性的证据日渐增多，生物的非凡适应能力，种群思想，等渐增多，生物的非凡适应能力，种群思想，等等）等）l把宇宙看作一个整体是由演化生产的思把宇宙看作一个整体是由演化生产的思想则最早来自想则最早来自德国哲学家康德（德国哲学家康德（17241804）

5、。）。l他在其早期著作他在其早期著作自然通史自然通史中令人信中令人信服地给出了一个能动的、不断发展进化服地给出了一个能动的、不断发展进化的世界。（星云假说）的世界。（星云假说）l法国启蒙运动使法国在发展有关生物学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。法国人就不会使人感到意外。三拉马克进化论三拉马克进化论l拉马克（拉马克（Jean-Baptiste de Lamarck 17441829）法国生）法国生物学家，较早期的进化论者之一。物学家，

6、较早期的进化论者之一。l代表作：代表作：无脊椎动物系统无脊椎动物系统(1801)和和动物学哲学动物学哲学(1809)l认为生物具有一种朝着增加结构认为生物具有一种朝着增加结构复杂性方向进化的趋势；形态变复杂性方向进化的趋势；形态变化是功能变化的结果，在生物进化是功能变化的结果，在生物进化过程中功能是主导的。化过程中功能是主导的。l拉马克的进化理论是建立在传统的自然等级观念上的。拉马克的进化理论是建立在传统的自然等级观念上的。 自然界中的生物存在着从简单到复杂的差异，这种差异自然界中的生物存在着从简单到复杂的差异，这种差异构成了生物从低等到高等的序列。构成了生物从低等到高等的序列。l拉马克：生物

7、本质上是变化的，这种变化是连续的、缓慢拉马克：生物本质上是变化的，这种变化是连续的、缓慢的，因此，自然等级序列不可能是静态的。的，因此，自然等级序列不可能是静态的。 （均变论均变论者）者）l拉马克的进化理论必须解决两个关键问题：拉马克的进化理论必须解决两个关键问题：A为什么生物会出现由简单到复杂的完美序列？为什么生物会出现由简单到复杂的完美序列？B为什么生命现象会表现出惊人的多样性？为什么生命现象会表现出惊人的多样性？拉马克的解决方案拉马克的解决方案：l解释这二个问题并不复杂，只要将它们解释这二个问题并不复杂，只要将它们看成是生物进化的两个方向便可以解决。看成是生物进化的两个方向便可以解决。l

8、生物的进化包含了：生物的进化包含了：l垂直进化垂直进化：导致生物由简单向复杂转变：导致生物由简单向复杂转变l水平进化水平进化：表现为生物多样性的分化。：表现为生物多样性的分化。引起进化演变的原因：引起进化演变的原因：l第一个原因：所有动物都有使自身结构更加复第一个原因：所有动物都有使自身结构更加复杂（完善）的天赋。杂（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。“l动物取得使结构日益复杂化的动力是生命的内动物取得使结构日益复杂化的动力是生命的内在潜力。（是自然的规律，无需特别解释。）在潜力。（是自然的规律，无需

9、特别解释。）第二个原因：动物拥有对环境的变化作出第二个原因：动物拥有对环境的变化作出反应的能力。反应的能力。l动物必须永远与其环境协调，当某种协调遭到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破坏时，动物就会通过它的行为来重新建立协调关系。调关系。l因此，适应是生物为了应付环境因此，适应是生物为了应付环境变化所必需的变化所必需的生理过程（连同获得性状遗传）的必不可免的生理过程（连同获得性状遗传）的必不可免的产物。产物。进化适应进化适应（evolutionary adaptationevolutionary adaptation）l自我能力的进步是导致生物机

10、能复杂化的根自我能力的进步是导致生物机能复杂化的根本原因，环境对生物的影响则主要表现在水本原因，环境对生物的影响则主要表现在水平进化上。平进化上。l无神经系统的动物和植物适应环境的方式：无神经系统的动物和植物适应环境的方式：环境环境 机能机能 形态构造形态构造；（直接）；（直接）l有神经系统和习性复杂的动物适应环境的方有神经系统和习性复杂的动物适应环境的方式：式：环境环境 需要需要 习性习性 机能机能 形态构形态构造造” 。（间接）。（间接） 第一定律：用进废退第一定律：用进废退l 器官用进废退的观点自古有之，但拉马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。克给予了严密的生理

11、学解释。“在每一个尚未超过发育限度的动物中，任何一个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。低其能力，直至最后消失。” ” （动物哲学动物哲学）第二定律：获得性状的遗传第二定律：获得性状的遗传l“由于动物族类长期生活于其中

12、的环境条件影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新个体，只要所获得的性状变化对雌雄两性都雌雄两性都是相同的，或者对凡是生产幼仔的动物都是相是相同的，或者对凡是生产幼仔的动物都是相同的。同的。”（动物哲学动物哲学）l（长颈鹿的进化过程长颈鹿的进化过程）四达尔文进化论四达尔文进化论l物种的起源（共物种的起源（共同起源论）同起源论）

13、l新物种生产的原新物种生产的原因（自然选择）因（自然选择）达尔文（达尔文（18091882）物种起源物种起源l达尔文指出，尽管物种具有相达尔文指出，尽管物种具有相对的稳定性，但它们毕竟是由对的稳定性，但它们毕竟是由变种（或亚种）演化而来的。变种（或亚种）演化而来的。现存的不同物种由共同的血缘现存的不同物种由共同的血缘联系在一起。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。学和胚胎学的各种证据。l达尔文相信，地球的历史远

14、不止人们达尔文相信，地球的历史远不止人们认为的认为的1亿年，化石的不连续性乃是记亿年，化石的不连续性乃是记录的不完全所致。录的不完全所致。l随着化石资料的增多，尤其是始祖鸟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；动物向鸟类过渡类型的证据；l在南非发掘出的大批类似哺乳动物的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。蜥蜴化石，也表明了存在着过渡物种。l这些证据还表明，物种不仅倾向于互相取代，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，还会产生出分支。年代久

15、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和自然选择一起构成了达尔文进化论的两大基石。石。新物种生产的原因：变异新物种生产的原因：变异l变异变异: :同种生物世代之间或同代不同个体之间同种生物世代之间或同代不同个体之间性状的差异。性状的差异。l变异既可以在自然状态下发生，也能在家养下变异既可以在自然状态下发生，也能在家养下发生。发生。l变异是进化的必要条件，但本身并不是决定进变异是进化的必要条件，但本身并不是决定进化方

16、向的直接力量。化方向的直接力量。l自然界动植物的变异是普遍的，一个物种往往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。物种，也是变异的结果。l变异的可遗传性变异的可遗传性是进化的一个基本条件，是进化的一个基本条件，不遗传的变异是没有意义的。不遗传的变异是没有意义的。l生物个体在环境选择下的各种微小变异，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。差异明显的不同个体。l拉马克拉马克变异直接导致适应变异直接导致适应l达尔文

17、达尔文变异须经自然选择才变异须经自然选择才能产生适应性状能产生适应性状进化的动力：自然选择进化的动力：自然选择l自然选择是进化的机制，是变异、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。当生和遗传三种因素相互作用的过程。当生物高度的繁殖率与有限的食物和空间发物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。个过程就是自然选择。l自然选择是一个缓慢、渐变的过程。与地质

18、变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。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：这种推论依据了三个基本的前提：l任何物种的个体，在形态与内部结构上均存在任何物种的个体，在形态与内部结构上均存在着差异；着差异；l这种差异是可以遗传的；这种差异是可以遗传的；l生物个体的增殖速度超过了环境承受的能力，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。就会导致许多个体的死亡。l虽然自然界中的每一个生物都要承受自虽然自然界中的每一个生物都要

19、承受自然选择的压力，但生物的进化是以种群然选择的压力，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。自然选择的一个重要方面。（1）通过生存斗争，保存对生存有利的变异，）通过生存斗争，保存对生存有利的变异，淘汰有害的变异；淘汰有害的变异；（2）通过生殖作用和生存斗争，累积有利的）通过生殖作用和生存斗争，累积有利的变异；变异；（3）通过环境的变化，控制生物发展的方向，）通过环境的变化，控制生物发展的

20、方向，由此产生适应环境的新生物类型。由此产生适应环境的新生物类型。自然选择的创造性作用主要有三个方面：自然选择的创造性作用主要有三个方面：l自然选择只是一个比喻性的说法，自然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。界中并不存在一种有意识地选择的力量。l自然选择不仅仅指通过生存斗争淘汰不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。生存斗争来达到群体的平稳与和谐。l共共同同起起源源论论l物种起源物种起源出版后产生

21、了巨大的社会出版后产生了巨大的社会影响，但大影响，但大多数人对达尔文的自然选择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昆虫学家接受，但是没有一个实验生物学家承认它。学家承认它。l19世纪末的细胞学和遗传学的发展却使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达尔文进化论受到广泛重视。五达尔文之后五达尔文之后进化：渐变或骤变？进化：渐变或骤变？l早期的孟德尔学派对进化的解释是：早期的孟德尔学派对进化的解释是： （1 1）进化中的每一变化都是由于出现了一种新）进化中的每一变化都是由于出现了一种新的突变（遗传不连续性），进化的动力是突变的突变（遗传不连续性），进化的动力是突变压力。压力。 （2 2）选择在进化中并非