科学家用物种起源解释那五个问题

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达尔文在《物种起源》中提出两个理论.第一,他认为所有的动植物都是由较早期、较原始的形式演变而来；其次,他认为生物演化是通过自然选择而来. 其理论重点如下：物种并非一成不变,而是会随环境变动而改变；生物的演化是长时间连续性的缓慢改变,不是突然性的剧变；同一类生物有着共同的祖先,例如哺乳类是由同一个祖先演变而来；生物族群会随着繁殖而扩大,并超过其生存空间与食物供应的极限,引起个体间的竞争；不适应环境的个体会被淘汰,适者才能生存,并繁衍后代.达尔文在南美洲考察时,在安第斯山山顶上发现海洋生物的化石,让他感到困惑.在小猎犬号启航时,达尔文曾带了一本英国地质学家莱尔所著的《地质学原理》；莱尔认为地球的地形、地貌是经过长时间不断的细微变化的结果,莱尔相信风力、雨滴、冰雪等微小的力量,持续千万年后就可以完全改变地表的形貌.达尔文本人也相信,只要时间足够,无法察觉的细微改变也可以造成巨大的变化.达尔文推算白垩纪中期距今约有三亿年左右的历史,持续长时间微小的地震等自然因素使得原来在海中的生物遗迹能在高山上发现.
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. 《物种起源》 生物进化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.后来达尔文又从英国人口学者马尔萨斯所著的《人口论》得到灵感；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.
“天择”的概念逐渐在达尔文的五年环球考察过程中形成.在1836年回到英国后,达尔文慢慢将他的看法写成文章,然而没有发表.大部分科学家认为,达尔文迟了很久才发表他的作品,原因之一就是担心自己的思想对于当时的社会来说过于激进.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,增加了达尔文对其学说的信心.于是两人在1858年的伦敦皇家科学年会中,以两人共同具名的方式,发表有关物种形成的看法.接着达尔文在1859年发表了《物种起源》. 该书是生物学史上的经典著作.1859年11月24日《物种起源》出版,当天即被抢购一空.这主要因为《物种起源》也受到英国和其他国家一些学者的积极支持,像英国的T.H.赫胥黎、德国的E.海克尔等.《物种起源》出版,第一次把生物学建立在完全科学的基础上,以全新的生物进化思想推翻了“神创论”和“物种不变”理论,生物普遍进化的思想以及“物竞天择,适者生存”的进化机制成为学术界、思想界的公论.在书中,达尔文提出了一个又一个令人震惊的论断：生命只有一个祖先,因为生命都起源于一个原始细胞的开端；生物是从简单到复杂、从低级到高级逐步发展而来的,生物在进化中不断进行着生存斗争,进行着自然选择.由此,达尔文的生物进化论被称为19世纪自然科学的三大发现之一,《物种起源》所提及的许多观点已成为人尽皆知的常识. 达尔文并不认为自己的理论完美无缺,他也有很多困惑.自《物种起源》出版100年间,进化论先后面临科学发展带来的以下几个“挑战”：
在《物种起源》发表6年后,德国学者海克尔依据进化论思想画出了一棵“生命之树”,用“树”来形象描绘生物进化历史.然而,由于形态和生理特征的进化极其复杂,加上化石资料不够完整,“生命之树”难以反映复杂生物进化历史的全貌.在这种情况下,现代分子生物学的重要性就显现出来.现在科研人员可以通过比较DNA序列来研究不同生物之间的进化关系,构建“进化树”.病毒等微生物“网状”进化结构的发现对此前的进化理论提出疑问,促使其进一步完善.
达尔文进化论的一个重要观点是渐变论,即物种是通过微小的优势变异逐渐改进的,突变是很少的,但最令达尔文困惑的是寒武纪物种大爆发.中国科学家通过对云南澄江动物群化石的发现和研究,揭示了寒武纪物种大爆发的整体轮廓,证实几乎所有动物的祖先都曾经站在同一起跑线上.这一发现在很大程度上说明,生物的进化并非总是渐进的,而是渐进与跃进并存的过程.
达尔文在《物种起源》一书中比较多地推崇自然选择,认为生物进化中有害的突变比较多,有利的突变很少,而经过长期的进化过程,有利的突变经过自然选择终于占了上风.但后来科学研究发现,物种的有害突变和有利突变都不是很多,多的是对于自然选择来说不好也不坏的中性突变,这后一类突变与进化的关联还有待深入细致的研究.