《贝多芬:扼住命运的咽喉》教学设计
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《贝多芬:扼住命运的咽喉》教学设计

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资料简介
学习好资料欢迎下载进化论简史方舟子(一)达尔文之前进化生物学,甚至可以说整个生物科学,开头于1859年11月24日;在那一天,在经过20年当心谨慎的预备之后,达尔文出版了《物种起源》;第一版印了1250本,在一天之内销售一空;一门崭新的学科从今产生了!但是,一门新的学科不会从天而降;在1859年,科学界已经有了大量的进化证据,做好了预备迎接进化论的产生;这时候的进化证据归纳起来有动植物培养、化石记录、解剖比较、退化器官、胚胎发育和生物地理分布这几类;动物家养和植物栽培已经有了几千年的历史,人们由此已经知道同一物种往往有着差别极大的外形;这些外形是可以被转变的,通过细心的选择,可以得到新的品种;这种经由达尔文所谓的“人工选择”而获得的品种,其彼此之间的差别,有时比野外物种之间的差别仍要大;假如我们在野外见到狼狗和哈巴狗的话,完全可能把它们当成像狼和狐狸那样两个截然不同的物种;动植物培养供应了“生物是可变的”感性而直观的材料;那时候,科学界早已知道化石乃是生物体的遗迹,而且,许多从前的物种现在已经不存在、灭亡了,也就是说,生物界的组成并不是从古到今一成不变的;许多种类在化石记录中显示了随着地理时间的推移而逐步发生变化的趋势,有时在两个类群之间仍可以发觉处于过渡外形的化石;各个主要生物类群在化石记录中并不是同时显现的,而是有先有后,很有次序,而且这个次序与从现存生物的比较得到的次序相符;比如,从外形结构(例如心脏结构)和生理特点(例如呼吸系统)的比较,我们可以估量脊椎动物从“低级”到“高级”的次序是鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类,而在化石记录中,我们也发觉鱼类化石的确先在较早的地层开头显现,其次是两栖类、爬行类,而以哺乳类化石显现得最晚;化石记录所呈现的从“低级”到“高级”的次序,是生物进化的一个有力证据;早在16世纪,就有科学家发觉人和鸟虽然外表很不相同,骨骼组成和排列却特殊相像;到了19世纪,争论不同生物种类的外形结构的比较解剖学已相当发达,各生物种类在内部结构的同源性也越来越明显;正如达尔文所指出的:用于抓握的人手,用于挖掘的鼹鼠前肢,用于奔跑的马腿,用于游泳的海豚鳍状肢和用于飞翔的蝙蝠的翼手,它们的外形是如此的迥异,功能是如此的不同,但是剔除皮毛、肌肉之后,显现在我们眼前的骨架却又是如此相像!对此最合理的说明就是它们都是从同一祖先进化而来的,由于适应环境具有了不同的功能和不同的外形,但是骨子里却没能变多少;假如它们是被分别制造出来的,根本没必要让有不同功能和不同外形的器官有着相像的构造,由于这样的构造设计,就其功能和外形而言,有时显得不是那么合理;假如让一个工程师来设计这些前肢,他完全可以去除一些对其他物种必需,对这个物种却是个累赘、退化得只剩一点痕迹的骨头;而且,比较解剖学使我们熟识到许多生物体都有一些退化了的器官,它们是生物进化的令人信服的证据;比如鲸,它的后肢已经消逝了,但它的后肢骨并没有消逝,我们仍可以在它的尾部找到已不起作用的盆骨和股骨;甚至在一些蛇类中,我们也可以找到盆骨和股骨的残余;这使我们信任,鲸是由陆地四足动物进化来的,蛇是由蜥蜴进化来的;我们人类,已完全退化了的器官也不少,尾骨、转耳肌、阑尾、瞬膜(第三眼睑)等等都是完全退化、不起作用的器官,它们除了让我们记住我们的祖先曾经像猴一样有尾巴,像兔子一样转动耳朵,像草食动物一样有发达的盲肠,像青蛙一样瞬时睛,仍能有别的什么合懂得释吗?早在18世纪,动物学家就已经发觉,在动物胚胎发育的过程中,会经过一系列与较低等的动物很相像的时期;比如说人,在胚胎发育的早期显现了鳃裂,不仅外形像鱼,而且内脏 学习好资料欢迎下载也像鱼:有动脉弓,心脏只有两腔等等;对这个现象的惟一合理的说明,就是人是由鱼进化来的,祖先的特点在胚胎发育过程中重演了;事实上,爬行类、鸟类和哺乳类在胚胎发育的早期都跟鱼类相像,而且有些时期几乎不行能区分开来,这是全部的脊椎动物都有共同祖先的一个证据;自从16世纪以来,随着西方航海业的发达,特殊是美洲和澳洲的发觉,博物学家们学问到许多新奇的物种;许多的物种,甚至整个属、科、目,只在某个地理区域被发觉;当博物学家在澳洲和南美见到袋鼠、袋狼、袋熊、袋鼬、袋貂、袋獾等等闻所未闻的动物,就不免奇怪为什么上帝只在这里制造出有袋类哺乳动物;这并非那里的环境是为有袋类而设的,由于当移民们给这些地方带去高等哺乳动物后,许多有袋类由于竞争不过高等哺乳类而数量锐减甚至灭亡了;明显更合理的说明是,由于这些地区与别的大陆隔绝,而有了特殊的进化途径;即使是一个群岛,也往往有在别的地方找不到的特有物种;做为神学院的毕业生的达尔文最初对神创论产生了怀疑,就是由于在加拉帕格斯群岛见到了那些岛与岛之间都不同种的巨龟,见到了在别的地方都找不到的多达13种的“达尔文雀”,而不由得发生疑问:为什么上帝要在这个小小的角落炫耀他的制造才能,特地为这里制造出如此多的“只此一家,别无分店”的特有物种?合理的说明是,这些物种的祖先都是从别的地方来的,几万年几十万年后发生了变化,从而产生了形形色色的特有物种;总之,在达尔文之前,生物进化已是铁证如山了,一些敢于冲破宗教信仰的束缚的科学家也开头正视这个事实;早在18世纪中叶,法国博物学家布封就已认为生物物种是可变的,并大胆地估量全部的动物都来自同一种祖先;他并且认为地球的年龄要比《圣经》所记载的几千年要古老得多,并把生物物种的变化和地球环境的变化联系起来;但是在社会的压力下,布封被迫宣布舍弃这些离经叛道的观点,因此未能产生什么影响;比布封稍后的另一位法国博物学家拉马克就要顽固得多,影响也要大得多;他是第一个系统地争论生物进化的人;他对生物进化的懂得,跟现在并不相同;在他看来,生物界是一个从最简洁、最原始的微生物按次序上升到最复杂、最高等的人类的阶梯,而所谓生物进化,就是从非生物自然产生微生物,微生物进化成低等生物,低等生物进化成高等生物,直到进化成人的过程;他认为,这个进化过程是不断在重复,至今仍在进行着的;也就是说,在今天,聪慧的猩猩仍在尽力进化成人;拉马克也是试图说明进化现象的第一人,他给出了第一个进化的理论;这个理论主要有两点:第一,生物体本身有着越变越复杂、向更高级外形进化的内在欲望;其次,生活环境能够转变生物体的外形结构,而后天获得的性状能够遗传,简言之,“用进废退”;在著名的长颈鹿例子中,拉马克是这么说明长颈鹿的长颈由来的:长颈鹿的祖先经常伸长了脖子去吃树高处的叶子,脖子受到了锤炼,变长了,而这一点可以遗传,因此其后代就要比父母的脖子长一些,一代又一代,脖子就越来越长;拉马克的这套理论,并不能说服当时的科学家接受进化论;这当然有宗教的缘由,但也有科学上的怀疑;比如,拉马克的进化论认为非生物能自然产生微生物,但是当时虽然巴斯德仍未做否定自然发生论的著名试验,科学界却已普遍认为有足够的证据说明自然发生论是不正确的;因此拉马克虽然影响很大,却是往往被当做反面教材来嘲笑和批驳;生物学界迫切需要有一个像牛顿一样的科学巨人,能够无可置疑地证明生物进化的事实,并且给出合理的说明;这个巨人,就是达尔文;(二)达尔文历史选择了达尔文作为生物科学的创始人,似乎纯属偶然;1809年2月12日产生于富有的医生家庭的查尔斯·达尔文,在青少年时代是个游手好闲的纨绔子弟,而不像是肩负历史使命的天才;他的父亲有一次指责他说:“你除了打猎、玩狗、抓老鼠,别的什么都不管,你将会是你自己和整个家庭的耻辱;”当然,这时候他很热衷于收集矿石和昆虫标本,但这 学习好资料欢迎下载是在男孩子当中很普遍的一种爱好,并没有什么特殊之处,虽然我们现在可以认为他将来的科学争论乃是儿时爱好的连续;1825年秋,老达尔文预备让儿子继承自己的衣钵,把他送进了爱丁堡医学院;惋惜,小达尔文对医学毫无爱好,更要命的是,他天性脆弱,不敢面对手术台上淋漓的鲜血;两年之后,只好从医学院退学了;医生是当不成了,当牧师也是个风光的职业,达尔文听从父命,进了剑桥学神学;虽然他对神学也没有什么爱好,花在打猎和收集甲虫标本上的时间生怕比花在学业上的要多得多,却也最终在1831年毕业,预备当个乡间牧师了此残生;达尔文在晚年回忆他的一生时,认为他的全部这些所谓高等训练完全是一种铺张;他觉得正式的课程枯燥无味,也没能从课堂上学到什么;但是在这些年,他在课余结识了一批优秀的博物学家,从他们那里接受了科学训练;他在博物学上的天赋也得到了这些博物学家的赏识;1831年,当植物学家亨斯楼〔J.S.Henslow〕被要求举荐一名年轻的博物学家参加贝格尔号的环球航行时,他举荐了忘年交达尔文;达尔文的父亲尽力反对儿子参加航行,认为这会推迟儿子在神学职业上的进展;在达尔文的一再恳求下,老达尔文最终作出让步,表示他如能找到一个可敬的人支持他去,他就可以去;达尔文找到了舅舅、他将来的丈人来说服父亲,并侥幸通过了以苛刻著称的费兹洛伊〔R.Fitzroy〕船长的面试,于1831年底随贝格尔号扬帆起航,途经大西洋、南美洲和太平洋,沿途考察地质、植物和动物;一路上达尔文做了大量的观看笔记,采集了许多的标本运回英国,为他以后的争论供应了第一手的资料;5年之后,贝格尔号绕地球一圈回到了英国;当达尔文踏上贝格尔号的时候,他是个言必称《圣经》的神学毕业生、正统的基督教徒,他的真诚经常被海员们取笑;但是当他返回英格兰时,在他看来《旧约》不过是一部“很明显是虚假的世界史”,其牢靠性并不比印度教的圣书高;他完全抛弃了基督教信仰,并逐步成为不信任上帝存在的怀疑论者或理性主义者,而其动身点,就是对“一切生物都是由上帝制造”的信条的怀疑;在环球航行时,有三组事实使得达尔文无法接受神创论的说教:第一,生物种类的连续性;他在南美洲挖到了一些已灭亡的犰狳的化石,与当地仍存活的犰狳的骨架几乎一样,但是要大得多;在他看来,这可以认为现今的犰狳就是由这种已灭亡的大犰狳进化来的;其次,地方特有物种的存在;当他穿越南美大草原时,他留意到某种鸵鸟逐步被另一种不同的、然而很相像的鸵鸟所取代;每个地区有着既不同又相像的特有物种,与其说这是上帝分别制造的结果,不如说是相同的祖先在处于地理隔绝状态分别进化的结果;第三,是来自海洋岛屿的证据;他比较了非洲佛得角群岛和南美加拉帕格斯群岛上的生物类群;这两个群岛的地理环境相像,假如生物是上帝制造出来的,在相像的地理环境下应当制造出相像的生物类群才是合理的,但是这两个群岛的生物类群却差别很大;事实上,佛得角群岛的生物类群更接近它邻近的非洲大陆,明显,应当认为岛上的生物来自非洲大陆并逐步发生了变化;这个进化过程在加拉帕格斯群岛上更加明显;达尔文发觉,组成这个群岛的各个小岛虽然环境相像,却各有自己特殊的海龟、蜥蜴和雀类;没有任何理由认为上帝有意在一个小岛上制造这些特殊的物种,更合理地,应当认为这些特有物种都是同一祖先在地理隔绝条件下进化形成的;1837年,在贝格尔号之行终止一年后,达尔文开头隐秘地争论进化论;他的第一堆笔记,是家养和自然环境下动植物的变异;他争论了全部可能到手的资料:个人观看和试验、别人的论文、与国内外生物学家的通讯、与园丁和饲养员的对话等等,很快得出结论,家养动植物的变异是人工细心选择造成的;但是自然环境下的变异又是怎么来的呢?他仍然不清楚;一年之后,他在休闲时读了马尔萨斯的《人口论》;马尔萨斯认为人口的增长必定快于生活资料的增长,因此必定导致贫困和对生活资料的争夺;达尔文突然意识到,马尔萨斯的理论也可以应用于生物界;全部的生物的繁衍速度都是以指数增长的,后代数目相当惊人,但是 学习好资料欢迎下载一个生物群的数目却相对稳固,这说明生物的后代只有少数能够存活,必定存在着争夺资源的生存竞争;达尔文进一步推导:任何物种的个体都各不相同,都存在着变异,这些变异可能是中性的,也可能会影响生存才能,导致个体的生存才能有强有弱;在生存竞争中,生存才能强的个体能产生较多的后代,种族得以繁衍,其遗传性状在数量上逐步取得了优势,而生存才能弱的个体就逐步被剔除,即所谓“适者生存”,其结果,是使生物物种因适应环境而逐步发生了变化;达尔文把这个过程称为自然选择;因此,在达尔文看来,长颈鹿的由来,并不是用进废退的结果,而是由于长颈鹿的祖先当中原先就有长脖子的变异,在环境发生变化、食物稀有时,脖子长的由于能够吃到树高处的叶子而有了生存优势,一代又一代选择的结果,使得长脖子的性状在群体中扩散开来,进而产生了长颈鹿这个新的物种;虽然达尔文在读了《人口论》之后就有了灵感,马上就有了自然选择的想法,但是又过了4年,在收集了大量的资料之后,他才开头把这个理论记录下来,并把手稿送给一些伴侣征求看法;他太清楚一旦自己的理论发表将会对社会产生怎样的震惊了,而作为一个天性平和的人,这是他想要尽力防止的,因此他留下了一份遗嘱,他有关进化论的手稿只能在他死后发表;但是在1858年夏天,达尔文收到了华莱士的信,迫使他不得不在生前发表自然选择理论;华莱士是一个年轻的生物地理学家,当时正在马来群岛考察;跟达尔文一样,他所观看到的生物的地理分布特点也促使他摸索生物进化的问题;那一年的2月,他生了一场间歇热,在病中突然想到了马尔萨斯的《人口论》,并且也因此独立地发觉了自然选择理论;他出身贫寒,又极其反对基督教,没有达尔文作为上层社会人士的种种顾虑,因此以一股初生牛犊不怕虎的劲头,用三个晚上就写成了一篇论证自然选择的论文,寄给达尔文征求看法;他并不知道达尔文此时已争论了20年的进化论,之所以会找上达尔文,完全是由于达尔文在生物地理学学界的崇高位置;而这个位置,在达尔文完成贝格尔号之航后就确立了;当达尔文读了华莱士的论文,见到他自己的理论显现在别人的笔下时,其震惊和沮丧可想而知;他的第一个念头,是压下自己的成果,而让华莱士独享殊荣;但是他的伴侣、地理学家赖尔和植物学家胡克都早就读过他有关自然选择的手稿,在他们的建议下,达尔文把自己的手稿压缩成一篇论文,和华莱士的论文同时发表在1859年林耐学会的学报上;这两篇论文并没有引起多大的反响;也是在赖尔和胡克的督促下,达尔文在同一年发表了《物种起源》(篇幅只是他预备多年的手稿的三分之一左右),这才掀起了轩然大波,并战胜了科学界;由于《物种起源》的成功,也可能是被达尔文的人格和聪慧所折服,虽然华莱士与达尔文同享发觉自然选择理论的殊荣,他却总是把荣耀归功于达尔文一人,并把自然选择理论称为“达尔文主义”──这个称呼沿用至今;(三)达尔文的三大难题达尔文自己把《物种起源》称为“一部长篇争辩”,它论证了两个问题:第一,物种是可变的,生物是进化的;当时绝大部分读了《物种起源》的生物学家都很快地接受了这个事实,进化论从今取代神创论,成为生物学争论的基石;即使是在当时,有关生物是否进化的辩论,也主要是在生物学家和基督教传道士之间,而不是在生物学界内部进行的;其次,自然选择是生物进化的动力;当时的生物学家对接受这一点徘徊不决,由于自然选择学说在当时存在着三大困难;第一,是缺少过渡型化石;依据自然选择学说,生物进化是一个在环境的选择下,逐步地发生转变的过程,因此在旧种和新种之间,在旧类和新类之间,应当存在过渡外形,而这只能在化石中查找;在当时已发觉的化石标本中,找不到一具可视为过渡型的;达尔文认为这是由于化石记录不完全,并信任进一步的查找将会发觉一些过渡型化石;的确地,在《物 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学习好资料欢迎下载说;这个假说,在80岁月发觉自私的DNA及自私的基因之后被越来越多的人所接受;生物进化可以分成三个层次:微进化(生物群体中基因频率的转变)、新种生成和大进化(从一个类型到另一个类型的跃变,比如从鱼类进化到两栖类);现代综合学说完善地说明白微进化和新种生成,并认为由微进化和新种生成的争论所得的结果可以进一步推广到大进化;但是一些生物学家对这个推论表示怀疑,他们认为生物大进化可能有属于自己的机理;依据他们的观点,生物新类型的产生是在生物胚胎发育过程中基因突变的结果;胚胎发育时的微小突变可以导致成体的巨大变化;最近发育生物学的争论似乎证明白这一点:假如在胚胎发育过程中,某种基因的表达速度变慢,就会使鱼鳍变成肢足;可以预见,随着发育生物学的进展,越来越多的大进化难题将被解决;对于如何评判这些新成果,进化生物学家们争辩不休;持激进观点的人认为,这些成果已推翻了现代综合学说,它必需被新的学说所取代;现代综合学说也被称为新达尔文主义,因此这些新学说,比如中性学说,也就被称为非达尔文主义;而在持保守观点的人看来,这些新成果与现代综合学说并无本质上的冲突,也可以被综合到现代综合学说之中去;不管怎样,自从创立以来就备受攻击的现代综合学说仍然是进化生物学的主流学说;或许在不久的将来,就会显现综合了分子生物学、发育生物学等新学科的争论成果的“分子综合”学说;进化论创建一百多年来,本身就不断地在进化,将来也会不断地进化;进化论的进化没有止境;(节选自方舟子《进化论新解说》,香港天地图书公司1997年版)

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