第 2 讲 进化论与遗传学

1. 第2讲进化论与遗传学

2. 一、静止世界：从古代到近代 • 我们是谁？ • 我们从哪里来？ • 我们又要到那里去？

3. 是进化思想的先驱吗？ • 阿那克西曼德（BC600?): “人是从那些似鱼的生物中产生出来的，在人的胚胎期仍保留着那些似鱼生物的形态，直到成熟。”

4. 东方的智慧 “万物皆种也，以不同形相禅。” —《庄子·寓言》 “造物无主，而物各自造” —晋代郭象（252-312）

5. The Story of Creation • 《圣经》记载，上帝在6天创造了地球和世间万物，耶稣诞生前4004年，地球才开始出现。

6. 米开朗基罗的“创世记”

7. 逐出伊甸园

8. The Flood and Noah’s Boat

9. 如何解释化石？ • 动物的化石—是因为这些动物没能登上诺亚方舟 。

10. 基督教的世界观 • 静态的世界 • 特创论 • 人类中心说 • 自然界的等级制度 ——尽管哥白尼把地球请出了宇宙中心，但是“哥白尼革命”并没有从根本上动摇基督教的世界观。

11. 自然神学—通过自然认识上帝 • 基督教教义中包含宇宙和自然万物是和谐的思想，人可以通过观察自然万物来发现上帝的智慧和仁慈。

12. 加尔文的宗教改革 • 第一：积极鼓励对自然科学的探索； • 第二：以“适应”来阐释《圣经》。 —《圣经》主要是关于耶稣的知识，并不是一部天文、地理或生物学的“教科书”。上帝对它做了“调整”以“适应”人脑和人心的能力，这就是“启示”。“启示”就是神性的谦逊的举动。

13. 二、对进化论的推测 • 如果把“进化论”的产生和发展看成一出历史剧，那么，在达尔文登场前，它的“序幕”已经上演了很长一段时间了。 • 歌德，谢林与黑格尔从他们的概念出发提出了进化的思想，但是对于那些要为人们提供可用分类系统的博物学家来说，这种立场会断送自己的职业。

14. “博物学”的贡献 • 野外旅行考察，探索自然界，进而促进了地质学、矿物学、地理学、植物学、昆虫学、动物学以及人类学知识的积累。

15. 布丰[法] —博物学家《自然史》44卷 • 布丰对“创世记”的改造：七个纪元—10万年以上！ 第一世：地球形成； 第二世：山脉出现； 第三世：地球被大水覆盖； 第四世：火山活动，植物生长 第五世：陆地动物出现； 第六世：大陆分开； 第七世：人类出现。 Buffon,1707-1788

16. 布丰的“共同由来”思想 • “所有的（生物）家族，不论植物还是动物，都来源于单一的原种。” • 达尔文称他是“在现代第一个以科学精神对待这个（物种起源）问题的作家”。 • 但是由于布丰的观点“在不同时期动摇不定得这么厉害”，他只是进化论的一个非常靠不住的“同盟者”。

17. 拉马克的进化思想 《法国植物志》（1778）使他声名鹊起，然而“巴黎全年气象预报”却使他备受责难。拉马克毫不气馁，50岁开始转向动物学，首先在无脊椎动物领域做出了杰出的工作，正是对无脊椎动物的研究，使得拉马克确立了生物进化的思想。 Lamarck,1744-1829

18. 《动物哲学》（1809） • 生物并不是固定不变的，而是随着时间的推移发生过“转型”，即“进化”。 • 两个问题： 1.动物显示出来的等级序列； 2.生命表现出来的多样性。 • 进化机制： 1.等级序列—物种完美的内驱力； 2.“用进废退”，“获得性遗传”—增加动物的复杂性和完美性； 3.环境影响使生物呈现多样性。

19. “用进废退”—长颈鹿的脖子 • 长颈鹿的祖先生活在非洲干旱地区，周围环境缺乏青草，迫使他们改变原来以吃草为主的生活习性；时常努力伸长脖子吃树上的树叶，脖子在经常使用后逐渐延长，并且遗传给后代，通过世代相传的努力和积累，它们就进化成现在的样子。

20. 居维叶：法国的亚里士多德？ 古生物学的创始人，比较解剖学家，一位神童，4岁可以读书，14岁进入Stuttgart大学，1795年被任命为巴黎国家历史博物馆比较解剖学教授。 Cuvier,1769-1842

21. 比较解剖学 系统性原则：一个动物的各个器官之间有着密切的相互联系，由一个部分可以推断另一个部分。 类比性原则：相似动物的各器官的结构和功能有类同之处。 根据动物的局部结构，参照已知动物，可以推知未知动物的其他器官和功能，从而复原整个动物体。

22. “渐变论”与“灾变论”之争 • 拉马克的“渐变论”：环境的变化，引起生物的不同反应，这种反应使生物产生新的需求（need），需求影响到生物的习性，习性的积累改变了生物的功能，而功能的改变导致生物结构的变化，这样一种生物逐渐变化成另一种生物。 • 居维叶的“灾变论”：无论是地球年龄还是生物结构，都不支持“渐变论”，特别是地层中的化石具有明显的空缺，说明生物之间不存在连续的关系。在地质史上存在不同的生物创生时期—“灾变”。

23. 赖尔的“均变论” 英国著名地质学家赖尔提出，应该通过对于现存物种的研究，来研究生物的历史。正是由于赖尔对现存物种的强调，使的达尔文找到了研究进化的切入点。《地质学原理》（1830～32）对达尔文产生了深深的影响。 1871年被翻译为中文《地学浅释》。 Charles Lyell,1797-1875

24. 三、达尔文及其进化论 • 达尔文出生在英国乡村的一个家道殷实的绅士家庭，他的父亲、祖父都是成功的医生。在达尔文8岁时，母亲就过早的去世了，达尔文基本是由他的姐姐们照顾，是在家人的宠爱中长大的。 达尔文儿时的旧居

25. 这也许就是“遗传”？ 达尔文的祖父集医生、作家、科学家于一身，对于物种起源有浓厚的兴趣。他的著作有：《动物学》、《植物学》、《植物园》、《自然的殿堂或社会的起源》。 Erasmus Darwin,1731-1802

26. “……给自己丢脸！” ？ • 少年的达尔文对读书没有兴趣，身上看不到什么特殊的才能，但是特别喜爱户外活动，喜欢养狗，捉甲虫。 • 父亲的责备：“你除了打猎、玩狗、抓兔子，什么也不顾，你会毁了你自己，而且给家庭丢脸！”

27. 干那一行？ • 1825年10月，达尔文进入爱丁堡大学攻读医学，但发现自己没有遗传父亲的才能，害怕见血。转入剑桥大学基督学院，打算成为神职人员，但对神学提不起兴趣，打牌狩猎。但是，剑桥大学的两位杰出的科学教授对他产生了关键的影响：他们是植物学家亨斯洛（John Henslow,1796-1861）和地质学家塞治威克(Adam Sedgwick,1785-1873)。

28. 两位杰出的老师 植物学家Henslow 地质学家Sedgwick

29. 终生难忘的教诲 • 通过聆听Sedgwick的讲授，达尔文学会了如何在通常外行看来是杂乱无章的地质结构体中理出头绪和规律。他认识到，一名科学家，不应该只是记录事实，更应当寻求隐蔽其后的规律与模式。 • 在一次与Sedgwick一起的野外考察中，达尔文写道：“尽管我阅读过各种各样的科学专著但什么也没有像他一样使我透彻的认识到，科学应当是通过对事实的分析、整理，从中得出结论或者归纳出普遍的规律。”

30. 机遇！ • 1831年8月29日，达尔文结束地质考察回到家中，桌子上有两封信：亨斯洛和皮考科推荐他参加“贝格尔号”环球考察。而达尔文的父亲反对这项计划。后来达尔文舅舅乔赛亚·韦奇伍德的介入终于说服了老达尔文：“这是一次值得用双手紧抓不放的机会。”

31. 1831年8月31日的信，达尔文告诉父亲舅舅同意自己随贝格尔号环球航行。1831年8月31日的信，达尔文告诉父亲舅舅同意自己随贝格尔号环球航行。

32. 贝格尔号之旅

34. 贝格尔号航行路线

35. 达尔文在阿根廷平原上发现的巨树獭化石，长1.83米，生活在距今约100万年。达尔文在阿根廷平原上发现的巨树獭化石，长1.83米，生活在距今约100万年。

36. “达尔文鸟” • 1835年9月15日，贝格尔号在加拉帕戈斯群岛靠岸，达尔文在该岛采集了13种不同的燕雀——嘲鸫，有些是新种，正是它们引发达尔文对物种变异的思考。

37. 荣誉已到，但艰苦的工作才开始…… • 历时5年，在跨越了太平洋，穿过印度洋，北上通过大西洋的航行后，27岁的达尔文在1836年10月回到的英国。770页日记，数千个鸟类、昆虫、植物和岩石标本。使他感到惊喜的是他发现人们已经听说了他的工作—归功于亨斯洛。 • 赖尔邀请达尔文共进晚餐，皇家地质学会邀请他加入该会，不久他被选为该会的荣誉秘书。 • 1839年双喜临门：与表妹结婚；《贝格尔号航海考察日志》出版。

38. 他怎么了？ • 1841年起，疲劳、晕眩、恶心使得达尔文筋疲力尽。与朋友的聊天也会使他疲惫不堪。他得了一种奇怪的病……？ • 病在心中—他要离开喧闹的社会，全神贯注于他的思考。 • 1842年，33岁的达尔文和妻子离开了伦敦，搬到了英格兰东南部的唐恩镇。

39. 马尔萨斯的启示 • 马尔萨斯（1766-1834）的《人口论》（1789）：如果人类完全任其自然，人口的数量将会飞速增长，每25年就会翻一番。而食品的供应决不会增加的如此之快，因此人类将常常受到饥饿的威胁。唯一能够控制人口增长的就是像战争、饥饿和疾病之类的灾难。如果一些人要生存，那么，其他人就得死亡。生存本身就是一场持久的战争！ • 1838年10月，达尔文阅读《人口论》后陷入沉思：自然界也是如此！那么幸存者是谁呢？是那些最适应周围环境的动植物。

40. 种群繁殖 • 马尔萨斯：人口指数律 • Xn+1=bxn • X0 • x1=bx0 • X2=bx1=b2x0 • Xn=bxn-1=bnx0 • 但因为资源限制与生存 • 斗争，实际增长遵守右图方程。

41. A Great Idea! 1838 1.地球绵延数百万年的历史（赖尔的论证，考察证据） 2.物种是变化的，或者易于变化（早期思想家的观点，考察证据和新家畜品种的培育） 3.生物群体与母源物种隔绝时产生变异（加拉帕尔戈斯群岛的鸟类） 4.全球大环境和地方小环境不断变化，生命必须适应不断变化的环境（化石和其他地质学证据） 5.单个物体出生时，带有某些细微的变异；生物体的特征被后代继承（常识，动植物培育者遵从的规则） 6.生命是生存的斗争（马尔萨斯） 7.帮助生命体适应环境和生存的变异的不断遗传，最后新物种通过自然选择进化出来（达尔文）

42. “就像供认自己是凶手一样……” • 《贝格尔号航行期内的动物志》（1839-1843，五卷本） • 《贝格尔号航行期内的地质学》（1842-1846，三卷本） • 1844年起，撰写阐述进化论的论文—只有一种方法可以使如此危险的观点被人接受那就是每一步都必须由可靠的内容、充实的论据为后盾！

43. 池塘中的惊澜！ • 1844年钱伯斯匿名出版的《自然创造史的痕迹》一书曾招致轩然大波，但也帮助人们在思想上为接受达尔文的进化论作好准备。 • 注意：右侧的书的扉页上没有作者姓名！

44. 1846-1854：不寻常的八年 • “我可爱的藤壶们” • 与约瑟夫·胡克、赖尔、赫胥黎的友谊 • 1853年获得皇家学会的表彰 • 1848年父亲去世 • 1851年大女儿安妮去世（才10岁），她的不幸夭折摧毁了达尔文对基督教最后残存的信仰。 • 在酝酿“一本大书”……

45. “藤壶”（？），一种海居甲壳类动物。历史学家们认为是达尔文逃避害怕“进化论”招致混乱迷惘的一种方式。“藤壶”（？），一种海居甲壳类动物。历史学家们认为是达尔文逃避害怕“进化论”招致混乱迷惘的一种方式。

46. 华莱士（1823-1913）使他进退两难！ • 1848-52,华莱士在亚马逊热带雨林考察，收集物种进化的证据；返回英国在船即将靠岸时意外起火，标本、笔记葬身火海。 • 1854年开始对印尼和马来探险，同年发表“论控制新种引入的法则”，开始于达尔文通信。 • 1858年，完成“论变种无限地离开其原始模式的倾向”一文，希望达尔文将此文转交赖尔，并帮助发表。 • 正是在这篇文章中华莱士提出了生物进化机制是“自然选择”，使达尔文感到非常惊讶和失落。

47. “我宁愿把整本书烧掉……” • “公正”是达尔文的人生准则和道德操守，所以他选择了放弃，尽管内心受到痛苦的折磨。 • 赖尔和胡克决定在7月份，由伦敦林奈学会举行一次特别会议，在会议上同时公布华莱士的论文和达尔文的早期原稿。 • 自然选择学说终于昭然于世。达尔文和华莱士被正式确认为这个学说的共同创始人。

48. 终生的友谊 • 会议结束三个星期后，华莱士才知道他们的学说在林奈学会上一起宣读的消息。华莱士对此感到非常满意，这使达尔文感到莫大的宽慰。两人一直保持良好的朋友关系。华莱士在1889年出版《达尔文主义》。

49. 《物种起源》 • 1859年11月，在经过近20年的深思熟虑后，达尔文发表了关于关于进化论的首部著作：《论物种起源》，出版当天，第一版1250册被书商们抢购一空。 • 注意：直到第六版（1872）达尔文才用“进化”一词取代“有改进的遗传”。

50. 进化理论—一个很长的论点 1. 生物进化。这个理论认为，世界并不是稳定不变的，既不是近期创造的，也不是周而复始循环的，而是不断变化的，其中生物随着时间在发生变化。 2. 共同由来。这个理论认为，所有生物类群都来自一个共同的祖先，所有生物类群，包括动物、植物、微生物最终都可以追溯到地球上一个单一的起源。 3. 物种增殖。这个理论揭示了生物巨大的多样性的起源。它提出物种的增殖或者是通过分化成姊妹种，或者是通过“萌出”，即通过建立地理上隔离的奠基者群体进化成新的物种。 4. 渐变理论。按照这一理论，生物的进化是通过群体的逐渐改变，而不是通过代表着一种新类型的新个体的突然（跳跃式）产生。 5. 自然选择。按照这一理论，进化变化的发生是由于在每一代中都产生出大量的遗传变异。只有很少的个体可以作为下一代而生存下来，因为它们具有非常适应的遗传性状组合。