2月12日是达尔文诞辰200周年,全世界纪念这位科学史上的伟人,也许重点不应在仅树立一个供崇拜的偶像,以及对他的原始进化论观点的反复宣讲,而是去体会他在当时纷繁复杂的背景下依靠实践开创出一片新天地的科学精神,以及科学家们在实践中推动达尔文理论遗产不断“进化”和发展的科学态度。
学习神学却抛弃上帝创世说
200年前,英国小镇什鲁斯伯里诞生了一名男婴。这个时候,牛顿的科学体系仍处于和“神的第一推动力”的纠缠之中,而拉马克已凭其“用进废退”等学说开辟了新的进化论与神创论的战场。在1809年2月12日出生的这个名叫“达尔文”的男婴,此后一生便处在从神学到实证科学的“进化”之中。
达尔文的家庭本身便充满了当时各种各样的思想,他的祖父是早期提出类似进化观点的学者之一,而他从小又跟着母亲参加教会的礼拜。达尔文的父亲是一名职业上接近自然科学的医生,却又将达尔文送入剑桥大学基督学院学习神学,希望他成为一名牧师。不过,青少年时期的达尔文最感兴趣的一直是探索自然和收集各种标本。
当达尔文1831年登上英国海军“贝格尔”号勘探船开始环球航行时,他还是一位基督教徒。不过在这次长达5年的航行中的所见所闻以及搜集的大量标本,让他逐渐对生物的起源和演化产生了新的思考。比如南美洲加拉帕戈斯群岛的众多小岛虽然环境相似,却各有自己独特的海龟、蜥蜴和雀类。由此看来,不是上帝故意在这些小岛上创造了不同的物种,而是应该更合理地认为,它们是相同祖先在彼此隔绝的不同条件下进化形成的。
回到英国后,达尔文整理相关成果并逐渐形成了自己的进化论观点,在1859年出版的巨著《物种起源》中,他系统阐述了“物竞天择,适者生存”的进化学说。其核心是自然选择,即种群中的个体存在变异,那些具有适应环境的有利变异的个体将存活并繁殖更多的后代,而具有不利变异的个体将逐渐被淘汰,这种微小的变异会在长期的自然选择过程中得到积累而导致新物种的形成。
达尔文随后还提出了人是由古猿进化而来的观点,完全抛弃了上帝创世说。他在观察自然的实践中不断得出的科学结论,使他后来在自传里明确表示不再信奉基督教。
眼睛羽毛怎么来的 使达尔文困惑
中科院院士、中科院南京地质古生物研究所研究员戎嘉余说,达尔文进化论的一个重要论点是渐变论,即物种是通过微小的优势变异逐渐改进的,突变是很少的。
但是,对于这一点理论,达尔文显得有点忧心忡忡。最令达尔文困惑的是寒武纪生命大爆发。根据古生物化石研究,大约6亿年前,地质学上寒武纪的开始阶段,绝大多数无脊椎动物在几百万年的很短时间内出现了,而在寒武纪之前更为古老的地层中长期以来却找不到动物化石。
寒武纪大爆发的典型代表是被称为二十世纪最惊人的科学发现之一的我国云南澄江动物群。我国科学家通过对澄江动物群化石的发现和研究,在世界上首次揭示了“寒武纪大爆发”的整体轮廓,证实几乎所有的动物祖先都曾经站在同一起跑线上。
“使达尔文不寒而栗的另一个问题就是眼睛,它是怎么演变而来的。”戎嘉余说。事实上,确实有不少反进化论者借眼睛大做文章。此外,对于羽毛的产生和演变,达尔文也非常犯难。“还有一个达尔文深感困惑的,就是有很多生物他找不到中间类型。”达尔文的犯难,并不是他对自己的理论有所动摇,而是囿于当时的科技发展水平和化石资料,他找不到相关的直接证据。
我国古生物化石发现 为进化论提供有力佐证
《物种起源》对生命起源和演化这一极其漫长而又纷繁复杂的过程提出了“进化论”的科学解释,自上个世纪末期以来,在我国境内发现的多处古生物化石群为这一理论提供了有力佐证。
我国地大物博,古生物学、地层学、地史学方面的科学材料与信息资源浩如烟海。自上个世纪末期以来,我国地质古生物学家借助现代科学新技术、新方法、新理念,在我国境内接二连三地发现了元古代末期的庙河生物群、瓮安动物群、高家山生物群,古生代初期的梅树村动物群、澄江动物群、凯里动物群,以及中生代后期的热河生物群等古生物化石群。例如位于云南省澄江县的“澄江动物群化石”,是目前世界上发现最古老、保存最完整的软体动物化石群,曾被国际学术界列为“20世纪重大科学发现之一”。自1984年发现以来,科学家们在这里发现了40多个门类的80多种动物。
近年来,辽宁西部北票“中华龙鸟”化石的发现,还一举打破了德国在早期鸟类化石方面的垄断地位。科学家初步认为“中华龙鸟”是鸟类真正始祖,其发现有力地支持了鸟类系由小型兽脚类恐龙演化而来的学说。
戎嘉余院士曾担任科技部973项目“重大地史时期生物的起源、辐射、灭绝和复苏”的首席科学家,带领中国科学院南京地质古生物研究所、古脊椎动物与古人类研究所等多家单位的近百名古生物学家和10多位国外古生物学者,对我国境内发现的一系列重要古生物化石群进行了认真总结,取得了丰硕的研究成果,并出版了一部里程碑式的著作《生物的起源、辐射与多样性演变——华夏化石记录的启示》。
戎嘉余说:“达尔文《物种起源》到现在只有150年,我们一生是很短暂的,还有很多化石没有被发现,所以我们还需要做大量的工作,很多重大的隐患问题还没有解决,还需要很多代人的不懈努力。”
证明进化论 发展进化论
达尔文从一名神学学生到进化论奠基人的“进化”,是植根于实践的科学精神在他个人身上的体现和胜利。而他提出的对人类社会产生巨大影响的进化论观点,也一直在不断更新的科学实践中进化着自身。
20世纪初遗传学建立之后,一些科学家将新发现的基因遗传规律和达尔文进化论相结合,综合群体遗传学、分子生物学等多领域的知识,发展了达尔文学说,建立了更为合理的现代综合进化论。还有科学家针对考古发现的古生物进化中明显的不连续性和跳跃性,提出了“间断平衡”的进化模式,以弥补达尔文理论“渐进”进化模式的缺点。今天基因科技的高速发展,又为将来根据“概念”而不是自然选择来培育新物种提供了可能,达尔文的进化论又将面临新的挑战和“进化”。
复旦大学生命科学院教授钟扬对记者表示,现代分子生物学正从分子进化的角度提供支持进化论的论据,同时也在推动进化论理论进一步完善。
在达尔文发表《物种起源》6年之后,德国学者海克尔依据进化论思想画出了一棵“生命之树”,第一次把所有的生物都放在了一棵树上,开创了用“树”来形象描绘生物进化历史的先河。然而,由于形态和生理特征的进化式样极其复杂,加上化石资料不够完整,“生命之树”存在着不少争议,难以反映复杂生物进化历史的全貌。
在这种情况下,分子生物学的重要性就显现出来。钟扬说,由于生命的蓝图是用DNA来书写的,因而人们可以通过比较DNA序列来研究不同生物之间的进化关系,构建“进化树”。分子进化研究最根本的目的就是从物种的一些分子特性出发,从而了解物种之间的生物系统发生的关系。
钟扬表示,分子生物学研究的深入也对现有进化理论提出挑战,促进其理论进一步完善。例如,人们发现某些病毒的进化历史可能不是一种树状结构,如人畜共患病毒位于不同的“树枝”上,而是一种网状结构。因此,如果用“进化树”理论来研究病毒进化历史,就会存在缺陷。如何构建更为全面的进化网络,是摆在科学家面前的一项崭新课题。(综合新华社消息)