高中历史必修三第12课进化论

证据之三——来源于解剖学


在各种生物的体内，某些器官尽管表面上有差别，但其结构 往往是一样的。比如蝙蝠的翅膀、鼹鼠的脚、鲸鱼的胸鳍以 及人类的手，都是按照一个模式构成的。这种解剖学上的一 致性，也是物种具有共同起源的重要例证。 进化生物学家将蝙蝠、鼹鼠、鲸鱼和人类的前肢称为『同源 的』，也就是说，虽然它们功能不同，但其结构是依照同一 个模式形成的，起源于共同的祖先。与此对应的概念是非同 源相似性状，即性状具有同样的功能，但是各自独立发展起 来的，比如鸟类与昆虫的翅膀。这是趋同进化的结果，即通 过不同的途径找到相同的解决办法。


今天，人们将达尔文燕雀划分成十三类，并且遗传学研究告 诉人们，这些燕雀彼此的亲缘关系很近，其演变过程就在这 些群岛上，很可能只有几万年时间。在远古的某个时期，风 暴将一些燕雀吹到这组群岛上，并由于地理隔离而成为不同 的种群。这种现象被称为辐射适应。 1836年10月2日，『比格尔』号返回英国。一年之后，他开 始论证其关于进化的猜测。他知道，只有拿出大量的证据， 才有可能说服维多利亚时代守旧而敬畏上帝的群众。最终， 他整理了六个证据。


加拉帕戈斯群岛上有许多独特的物种，甚至有的物种只能在 该群岛中唯一一座岛屿上见到。这一点，燕雀种群表现得特 别明显：在一座海岛上，燕雀的鸟喙长而尖，而另一座海岛 上，鸟喙短而厚。 达尔文意识到，这些差别与各个海岛上提供的食物不同有关 系。海岛之间的距离可以达到100公里之远，而各个海岛上 的燕雀渐渐适应了各自的环境，并由于地理隔离的缘故，随 着时间的推移形成了不同的种群：喙长而尖的燕雀善于啄食 昆虫，喙短而厚的燕雀善于咬破带硬壳的果实及种子；喙强 有力的燕雀可以在树上钻洞；喙尖带刺的燕雀可以将朽木中 的幼虫掏出来吃；甚至还有一种燕雀可以啄破动物表皮吸食 血液……



人们认为，生物的种类是永恒不变的。上帝按照自身的模样 创造了人，并让人统治其他生物。 在中世纪，『设计论』被明确提出：宇宙中的等级秩序，及 生物所拥有的各种实用能力，都使人们推测，一定是一位设 计师创造出了世间万物。 13世纪，神学家托马斯· 阿奎那将『设计论』归入上帝存在 的证据之中：世间万物都是目的明确地并且针对其实用性而 建造成的，所以是上帝把世界安排成现在这个样子。 中世纪经院哲学的特点是教条与权威：圣经中的说法不需要 经过实验检验，凡是哲学与圣经矛盾之处，后者总是正确的。 在博物学问题方面，亚里士多德是极其重要的权威，只可惜 他是一名异教徒，因为那个时候还没有基督教嘛。也正是因 此，在但丁的《神曲》中，他被打入地狱一层。
生存竞争



达尔文此时已不再怀疑物种的可变性了，然而还有一个大问 题没有解决：进化的推动力量是什么呢？有一段时期，他赞 同拉马克『内力』的观点，然而他又对这个解释不太满意。 达尔文对驯养动物和栽培植物的变异现象产生了兴趣。动物 饲养者通过选种，使狗和鸽子的种类大大增加；农作物亦然， 人工培育出各种谷类和甘蓝科蔬菜作物就是明证。达尔文在 思考，这样的选育原则，如何能在人类无法控制的生物群体 中实现呢？ 1838年9月，达尔文阅读了英国经济学家马尔萨斯的《人口 论》。马尔萨斯指出，人口的数量倾向于迅速增长，其增长 速度远超过食物供应量的增速，于是人类必须为了生存而竞 争，战争、传染病和饥荒都会使人口缩减到适当的数量。
证据之五——来源于古生物学


达尔文搜集了大量的化石。比如在阿根廷，他发现了已灭绝 的巨型地獭的骨化石与头颅化石。还有很多化石他很难鉴别， 不知道是什么生物。很长一段时间里，这些化石的存在都是 未解之谜。这些奇怪的生物是谁？从哪里来？到何处去？ 在达尔文眼里，这些化石就是生物的发展路线的明证。那些 能清楚显示动物种群发展过程的过渡形态的化石，一定可以 被找到。最著名的中间形态的例子就是始祖鸟的化石，于 1861年在德国巴伐利亚被发现。始祖鸟生存于1.5亿年前， 体型与喜鹊相当，既具有爬行动物的特征（牙齿和由21节椎 骨组成的尾巴），也具有鸟类的特征（独特的分叉的腿、羽 毛及翅膀）。
证据之六——来源于生物地理学

人们发现，某些动物种群仅出现在特定地域。比如大多数有 袋目动物都在澳大利亚，而加拉帕戈斯群岛所遇见的某些稀 有生物仅能在该群岛见到。 如果真的是上帝创造了地球上的动植物，那么我们应该看到， 相近的自然条件下的生物应该是相似的，而事实并非如此。



比如在『比格尔』号的旅途中，达尔文发现非洲西海岸的佛 得角群岛无论从地质学还是从地理的角度看，与加拉帕戈斯 群岛几乎是一样的。然而，佛得角群岛上的动植物类似于非 洲大陆上同科的动植物，加拉帕戈斯群岛上的则与美洲大陆 上的很相似。故可以推测，群岛上和大路上同科动植物起源 于『较年轻的』共同祖先。 按照达尔文的观点，地球上动植物的非均匀分布，只有用进 化论才可以较好地理解——即是地理隔离的结果。

这四种元素始终会奔向它们被指定的位 置：土的自然位置是宇宙中心，水的自 然位置是地面，气和火的自然位置在大 气上层。这就解释了为什么石头扔到空 中之后仍会落地，也解释了为什么火焰 会向上蹿。 而在月球轨道的另一侧是月 上世界，一切都是完美而永恒的。月上 世界里的规则与月下世界完全不同：众 天体是由一种叫以太的元素构成的，它 们沿着圆形轨道绕地球旋转，在第一推 动力的驱使下运行。

达尔文意识到，自然选择正是进化过程的推动力量：一个群 体中的个体，一般都有微小的差异，这些差异是由变异产生 的。有利的变异，会使得个体有较好的生存与繁殖的机会， 并将特性传给自己的后代；而不利的变异将会缩短个体的寿 命或是减少其后代的平均数量。以这样的方式，遗传变异与 自然选择使一个群体灵活地适应环境。 我们回顾一下之前所说的『猴子在打印机上打出莎士比亚剧 本的概率』的问题，如果有一种机制可以从猴子所打出来的 乱码中，筛选出正确的字母、空格以及标点，那么猴子是可 以取得差强人意的成功的。自然选择正是这种机制。
加拉帕戈斯燕雀

1831年9月，剑桥植物学教授约翰· 亨斯洛将22岁的达尔文推 荐给了『比格尔』号船长罗伯特· 菲茨罗伊。于是，达尔文 便得到了搭乘『比格尔』号测量船做一次远洋航行的机会。

1831年12月27日，『比格尔』号驶出普利茅斯港，开始了 为时五年的远航之旅，其任务是为英国海军部测绘南非的海 岸线。当绘图员们做本职工作时，达尔文便离船上岸，去研 究当地的动植物。
科学革命的兴起


15世纪，随着文艺复兴的兴起，一种与经院哲学不同的批判 性的思维方式渐渐形成，人们不再盲目地相信教条。 16世纪，哥白尼提出了『日心说』：位于宇宙中心的是太阳， 而不是地球。不过，这种观点也是部分地以神学信念为其基 础的。哥白尼认为，太阳作为无所不能的上帝的代表，应该 占有宇宙万物的中心位置。 17世纪，伽利略力图通过理论推导及实验来证明哥白尼的宇 宙体系。同时，与哥白尼一样，他认为一切天体的自然状态 都是沿正圆形轨道运行：石头掉落的轨迹也是圆形轨道的一 段弧线，因为这轨道是与地球同步旋转的。（当然，哥白尼 的理论总是无法正确预测行星的位置，直到后来开普勒指出 行星轨道是椭圆形的。）
拉马克与斯宾塞



在达尔文的求学年代，已有好几种进化学说在各处流传。早 在1794年，查尔斯· 达尔文的祖父伊拉斯谟· 达尔文在其医学 论文《动物生理学或有机生命定律》中，提出了『一切生物 均诞生于一种有生命的纤维』的大胆论断。 法国学者拉马克也提出了『用进废退』理论，他认为有一种 『内力』在推动着生物的进化，比如长颈鹿因为要吃金合欢 树叶，所以不得不一代又一代地把头伸高一些，最终有了长 脖子。英国社会学家斯宾塞受拉马克思想的激励，认为进化 不仅是科学假说，也是一条普遍适用的规律，万物都倾向于 复杂化，并且进化意味着进步。 斯宾塞关于进化的无所不包的思想，其核心还是与拉马克如 出一辙。然而他们的假说都没能经得起检验，是时候轮到达 尔文出场了。
证据之四——来源于进化和修改的结合


人们发现，某些器官已经失去了自己的功能，比如人的尾骨 与盲肠、鲸鱼和蛇萎缩的后肢、穴居动物的眼睛等等。如果 真的是上帝创造万物，那为什么上帝要留下各种多余的零件 呢？ 达尔文对此的解释很简单：进化与修改相伴。生物在进化过 程中，为了适应不同的环境，致使无用的器官逐渐退化。其 所残留的，则是进化尚未使之完全消失的零件。

于是，伽利略成了第一位断言『月下世界的力学与月上世 界的力学相同』的科学家。伽利略用实验告诉人们，即使 像亚里士多德这样的权威，也是有可能出错的。同时，他 用望远镜观测到了月球上的环形山、太阳表面的斑点以及 木星最大的四颗卫星，这些观测结果都与亚里士多德学说 和基督教教义相矛盾。
尽管伽利略后来因其言论被 判刑，但教会渐渐丧失了权 威，现代科学已经势不可挡 地发展起来。 16、17世纪科学革命的特 点是采取了数学的量化方法： 一切运动都可以用数学的语 言来加以描述，宇宙犹如一 部结构复杂的机械钟，其运 行遵循着自然的规律。
证据之一——来源于地质学



直到19世纪上半叶，许多科学家都相信，地球的历史不会长 于几千年——这与《旧约》的观点相一致。地球表面的各种 形态，都是因为上帝一次次抖动地球，将地球抖得一片狼藉， 才形成的。这被称为灾变论。 不过，早在18世纪，苏格兰地质学家詹姆斯· 赫顿就提出了 一种不同的学说，即均变论。他认为，地球其实以年迈苍苍， 其表面模样的形成，则是逐渐进行的侵蚀、沉积和火山作用 的结果。但直到19世纪，赫顿的思想才通过英国地质学家查 尔斯· 赖尔的言论得以推广。 达尔文受赖尔的影响认识到，要解释地球表面的复杂形状， 并不需要假设上帝的存在。地球的寿命远远不止几千年，而 应该有上亿年，进化过程在如此长的时间内足以完成。而且 地球表面持续变化，所以生物必须不断适应各自所处的环境。




1835年9月15日至10月20日期间，『比格尔』号停泊在太平 洋中厄瓜多尔以西1000公里处、靠近赤道的加拉帕戈斯 (Galápagos)群岛岸边。作为一个疯狂的猎人，达尔文在这 里捕获了许多鸟儿，并将它们制成标本。 达尔文原以为自己捕获了好多好多种类的鸟儿，结果回到伦 敦之后，伦敦动物学会鸟类学家约翰· 古尔德告诉他，他带 回来的所有的雀鸟标本几乎都属于燕雀类。 可惜的是，达尔文并没有将这些标本按照它们所生存的岛屿 来摆放，古尔德的分类也弄得一团混乱…… 然而即使是这样，这些燕雀标本仍然意义重大：它们让达尔 文意识到物种的可变性。