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第7章 伟大的进化论(1)

布丰的见解

前面说到,细胞学说的建立是近代生物学取得的一项伟大成就。

而生物进化理论的确立,是近代生物学取得的又一项伟大成就。

进化论思想的发生可以追溯到古代。古代人在农业生产和驯养家畜的实践中,已朦胧地意识到生物的进化。

古老的自然哲学很早就对生物的起源和进化进行过猜测。古希腊和古罗马人猜想,包括人在内的高等动物是由鱼变来的,高等生物是由低等生物发展而来的。到18世纪,自然哲学开始向自然科学转化,科学家们开始认真地考虑生物进化问题。

瑞典着名生物学家林耐,在建立双名制命名法的基础上,建立了第一个完整的生物分类系统。这是18世纪生物学的最高成就。但是他认为“造物主一开始创造多少种,现在就存在多少种”,因而导致了物种不变论。

随着科学的进步,上帝创造万物和物种不变的观点,越来越遭到怀疑和反对。许多人都在思考:动物和植物为什么有那样繁多的种类?不同种类的差别是怎样造成的?不同种类之间有没有联系?人是怎样产生的?

于是,许多人指出了生物进化思想。

18世纪中期,首先提出物种进化思想的是法国皇家植物园园长布丰。

布丰的代表作是《自然史》,共44卷,从1749年开始出版。在这部着作中,他试图描述一个从恒星、太阳系到地球,再到地球上的非生物界和生物界这样一个完整的自然发展史和现实的自然图景。

布丰认为,地球和其他行星原来是离开了太阳的熔化的物体,地球的地层是逐渐形成的。按照这种见解,地球存在的最初时期,它上面就不可能有生命。当地球上有了生物的时候,生活条件的改变就必须反映在有机体的结构上。布丰在论述动植物的比较之后相信,在动植物之间并没有显着的分界线。

布丰和他的助手一起研究了200多种不同的四足兽,发现在它们之间存在某些类似性和亲缘性,认为它们可能最初起源于同一对亲体。

他说:“在动植物里面,且不说有好几个物种,即使只有一个物种是通过直接遗传过程从别的物种中产生出来的,只要这个论点成立,那么自然的力量便不能再加以限制了。而且只要有足够的时间,大自然就能够从一个原始的类型发展出一切其他的生物物种来。”

由此可以看出,布丰是一个物种可变论者,但他没有指明生物是由低级到高级的发展。由于迫于教会的势力,布丰又不能不说物种是造物主亲自创造的。

布丰的观点,影响了当时的许多生物学家,曾经得到布丰资助过的拉马克,建立起了第一个较为系统的生物进化论学说。

拉马克的分类

拉马克,1744年生于法国北部的一个没落贵族家庭,在11个兄弟姐妹中是最小的,少年时代在亚眠城的一所教会学校求学,16岁丧父,17岁时以志愿军身份参加作战部队,不久因病就医,开始对植物学产生兴趣,22岁退伍,靠抚恤金度日。

退伍后,拉马克来到巴黎,不久进入高等医科学校。当时学医必须选修植物学,拉马克便经常到皇家植物园去听讲座,而结识了布丰和对植物学非常感兴趣的法国启蒙思想家卢梭。

布丰的物种可变思想,卢梭哲学思想中的朦胧生物进化观念,对拉马克产生很大的影响。

于是,拉马克专心研究植物学。在不断地研究皇家植物园里的植物物种和标本的基础上,他写成了三卷本的《法国植物志》,于1778年出版。

《法国植物志》受到了法国着名植物学家布丰的赞赏。1779年,在布丰的提议下,拉马克成为科学院的院士。1781年,在布丰的资助下,拉马克赴欧考察。

在将近两年的考察期间,拉马克到过普鲁士、奥地利、匈牙利、荷兰等国,采集了大量的植物标本,结识了许多植物学家,开阔了眼界,提高了认识,为以后的植物学研究打下了一定的基础。

回国后,拉马克应邀参加了由狄德罗和达兰贝尔主持的法国百科全书的编写工作,主要负责其中的《植物学辞典》的编写。拉马克逐渐成为法国着名的植物学家。

1789年,法国大革命爆发,拉马克热情洋溢地赞扬这一革命。1793年,新政府把皇家植物园改组为自然历史博物馆,并在博物馆内设有各类学术讲座。

拉马克一直从事植物学研究,按理说应该担任植物学讲座教授。由于在林耐的分类系统中,蠕虫纲是最紊乱的一纲,因此人们一般不愿意从事这项工作,使“蠕虫和昆虫”这一讲座无人问津。年过半百的拉马克,为了事业的需要,毅然改变自己的专业方向,担任这一讲座的教授,以极大的热情来攻克这一难题。

1794年,拉马克首先创用了无脊椎动物和脊椎动物这两个概念,把动物分为两大类,从而明确了自己研究的动物是无脊椎动物。

在无脊椎动物方面,由于林耐的分类是初始的,也是比较粗略的,因此只分为蠕虫和昆虫两个纲。

拉马克在分析大量的各种无脊椎动物标本的基础上,为了反映无脊椎动物的众多类型,他把无脊椎动物分为10个纲:软体动物纲、蔓足虫纲、环虫纲、甲壳虫纲、蜘蛛纲、昆虫纲、蠕虫纲、放射虫纲、水螅纲和滴虫纲。

拉马克的这一分类方法,克服了林耐在分类上的弱点,形成了10个无脊椎动物纲和林耐划分的4个脊椎动物纲,共同组成了一个动物分类的新的体系。拉马克成为无脊椎动物学的创始人,为现代无脊椎动物学的研究奠定了基础。

拉马克对古生物学也颇有研究,他创立了无脊椎动物的古生物学。

最早的生物进化化思想

在对动物进行分类研究的基础上,拉马克研究了动物的进化问题。1809年,他的巨着《动物哲学》出版。

在这部着作里,拉马克根据当时的科学材料,全面系统地讨论了生物的本质、物种的性质、生命发展的趋向以及环境、习性与变异的关系等有关进化问题,集中地反映了他的进化论思想。

《动物哲学》的内容可分为三个部分:生物按等级向上发展;生物进化的动力;生物适应环境的演化机制。

拉马克认为,生物是进化而来的,进化具有向上发展的方向。他把无脊椎动物和脊椎动物划分为6个等级,依次排列,建立起了一个从最简单的滴虫类、水螅类动物开始的逐渐上升到高等哺乳类动物和人的分类系统,一目了然地显示出动物由低级到高级的进化次序。

而在拉马克以前,人们对各种动物的分类次序是逐渐下降的,布丰就认为动物由高级向低级不断退化。拉马克认为这不符合自然界的“实际次序”,他说:“在自然界中,所有的动物都可以依照它们结构的复杂性程度排成阶梯……在较低的梯级上排列着简单的有机体,而在较高的梯级上则排列着比较复杂的有机体。”

拉马克曾把生物的进化看作一个直线系列,但他逐渐认识到生物的发展是一种复杂的现象,存在着两种情况,一种是直线式的上升,一种是分支式的发展。于是他进一步把生物进化直线系列改成有多个分支的系谱树。

在这种进化系谱树中,他假定从原始的胶质粒子进化到单细胞的原生动物。然后再分为两条进化路线,一条是从单细胞动物进化为辐射对称动物,如水螅和海盘车;一条是向一切左右对称动物进化,最后进化到高等动物和人类。

关于生物进化的动力,拉马克认为,有内外两种力量推动着生物的进化。

他说,每种生物都有一种内在的力量,它有天然的向上发展的能力,能从最简单的单细胞生物一步步地发展到复杂的高等生物。物种又有转化,而没有中断和绝灭,生物发展的链条是连续的。

但是,生物进化并不是直线的。拉马克认为,这是由外力的作用造成的,由于生活环境的变化,必然影响到生物的生活习性的变化,生物不断地改变自身,因此就打乱了生物逐级向上发展的倾向,在同一级水平上,生物繁衍出种种不同的类型,演变出新的物种。

关于生物适应环境的演化机制,拉马克提出“用进废退”和“获得性遗传”两条重要法则。

用进废退,就是经常使用的器官就发达,不使用就退化。拉马克说:“凡是没有达到其发展限度的动物,它的任何一个器官经常利用的次数越多,就会促使这个器官逐渐地巩固、发展和增大起来,而且其能力的进步与使用的时间成正比例。同时,器官经常地不使用,会使其削弱和衰退,并不断地缩小它的能力,最后必会引起器官的消灭。”

获得性遗传,就是指用进废退的变化是可以遗传的。拉马克说,由于生活习性的变化,就会使动物发生相应的变化,这种后天获得的变化可以遗传给后代,就是获得性遗传。

例如长颈鹿,原来生活在非洲干旱地区,由于牧草稀少,只好吃树上的叶子,低树叶子吃光了又吃高树叶子,因而不得不用力把颈伸长,前肢也伸长而高出后肢,形成高大的动物了。

伸长的脖颈又遗传给后代,于是在环境朝一定方向变化影响下,经过许多世代向同一方向努力,长颈鹿得到同一方向的发展,最后形成现代的长颈鹿。

又如,鼹鼠世世代代生活在地下,惯常很少使用眼睛这个视觉器官,这一生活习性使它的眼睛萎缩、退化,并慢慢转化为遗传,最终丧失了视力。

拉马克是历史上第一个提出比较完整的进化理论的学者,他以唯物主义和历史的观点打击了神创论和物种不变论,为科学的生命观的确立作出了重大贡献。他的生物进化理论,推动了动物学以及整个生物学的发展,为达尔文学说的建立提供了有利条件,为科学的生物进化论奠定了基础。

拉马克的物种变异的进化的思想,后人称之为拉马克主义。

拉马克的进化论,由于时代的局限,也有某些缺点。他认为生物进化的动力来自生物天生的向上发展的倾向,是动物要改进自己来适应环境的本能努力,是生物体内要求不断完善的内在冲动,从而过高地估计了动物心理因素的作用。

由于拉马克进化理论本身的某些缺陷,以及他和居维叶等人的在学术上的意见分歧,而遭到了拿破仑、居维叶等人的非难和打击。当65岁的拉马克把他的《动物哲学》呈现给拿破仑时,拿破仑说:“我接受这本书,仅仅是由于你的灰白的头发。”他漫不经心地把这部着作随手扔给了侍从。

拉马克是一位追求真理、追求进步的学者,始终把为科学事业作出贡献当作自己的最大乐趣。他说:科学工作“能予我们以真实益处;同时,还能给我们找出许多最温暖、最纯洁的乐趣,以补偿生命场中种种不能避免的苦恼。”

拿破仑的侮辱和居维叶的打击,没有动摇拉马克对科学的不懈探索,他仍然一如既往地从事科学研究,撰写《无脊椎动物的自然历史》。

由于长期在显微镜下观察低等动物的纤细结构,拉马克的视力渐差。到1821年,他的双目失明,这对他是一个沉重的打击,从此他不能再去观察多年来潜心研究的动物了。

这时,《无脊椎动物的自然历史》已完成九卷,还有两卷没有完成。拉马克非常痛苦,为了完成这一巨着,他以惊人的记忆力和毅力,口述其内容,由他的女儿做笔录,终于实现了未了的心愿。

拉马克为科学奉献了毕生的心血,但他的学说没有得到科学界的公认和尊重。他的一生是在贫穷和冷漠中度过的。