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演化论概述,1850~1900年

2020年7月18日  来源:世界观:现代人必须要懂的科学哲学和科学史 作者:(美)理查德·德威特 提供人:heidong86......

演化论概述,1850~1900年

《物种起源》的接受情况《物种起源》出版后异常畅销,达尔文有生之年就看到了这本书再版6次,每次再版都有数次印刷。除此之外,这部著作也被翻译成英语之外的多种语言,很快就变得非常著名。

然而,在19世纪接下来的时间里,以及从某种程度上说一直到20世纪头10年,达尔文的核心观点只有一部分得到了认可。达尔文认为演化会发生,也就是有机体种群会随时间发生变化以及新物种会出现,这些都得到了认可。这本身就是一个巨大成就,因为在达尔文所处的及在此之前的时代,普遍的观点是物种是不会发生变化的,新的物种也不会出现。

然而,达尔文和华莱士关于“自然选择是演化发生的主要机制”的观点,一直到20世纪头几十年都没有得到广泛认可,这可能让人感到意外。后来,达尔文和华莱士这个观点被证明是完全正确的,也就是自然选择是演化背后主要的推动力量。现代演化论提出了其他几个可以促使演化发生的方式(我将在下面的小节中对这些方式进行概述),不过即使是今天,自然选择仍然被认为是到目前为止演化背后最重要的因素。

在19世纪后期,人们不愿意接受自然选择的观点,能够有助于我们理解这一点的做法是提醒我们自己注意,在那个时期,人们对有机体的特点如何从一代传递到另一代几乎是完全一无所知的。想想现在,即使你没有上过生物课,也不了解遗传知识,但仍很可能至少知道有机体的特点从一代传递到下一代与某些涉及基因和DNA的遗传“单元”有关。

不过,这些知识中的绝大部分在20世纪之前都不为人所知,甚至没有人对这些知识进行过猜测。相比之下,关于遗传如何发生,总的来说,当时更为主流的观点通常都与“演化主要通过自然选择发生”的观点互不相容。当时,存在几种关于遗传的观点,其中两种特别值得一提。第一种可以被称为融合遗传观点,第二种通常被称为关于遗传的拉马克主义观点。

融合遗传观点基本上就像其名称所表明的,核心观点是有机体的特点从一代传递到下一代涉及亲体特点的融合。举个例子,如果父母之中有一人很高,而另一人很矮,通常的观点是,两人的子女将获得高矮融合后的一个特点,因此通常会是中等个头。后来人们发现这个观点很有误导性,但是如果没有我们从新近科学发现中所获得的知识,这看起来似乎是对遗传很合理的一个解释。

值得一提的是,这个融合遗传观点与自然选择的观点是相互矛盾的。假设一个有机体通过某种方法获得了一种能增强其生存能力的特点;同时,假设也许从某种程度上说,由于具有了这个特点,这个有机体生存了下来并进行了繁殖。如果这个有机体与另一个不具有这种有利特点的有机体为伴,产生了后代(如果这种特点是新特点,那么这种情况就非常有可能发生),那么根据融合遗传观点,这个后代将仅仅获得已经变弱了的新特点,也就是这个特点已经与另一个并不是特别有利的特点融合过了。在接下来的每一代中,这个有利特点都将被进一步稀释削弱,很快就会看不到这个特点继续给有机体带来任何优势了。

简言之,自然选择与融合遗传观点不能很好地拼合在一起。达尔文早在19世纪30年代末期就意识到了这个潜在问题,远早于撰写《物种起源》的时间,但是却始终没能对此给出一个完全令人信服的回应。后来科学的发展证明,正确解决这个问题的方法是放弃融合观点,但这一解决方法直到20世纪才得到人们的理解。

在这一时期,关于遗传的另一个值得注意而又普遍的观点(事实上可以追溯到很早以前)是拉马克主义观点,其名字来自于让·巴蒂斯特·拉马克(1744—1829)。拉马克是法国一位很有影响力的生物学家,在1800年左右,在“新物种可以出现”这一观点上,他成了为数不多的早期维护者之一。拉马克观点中的一部分是关于后天习得特性的遗传。其核心观点是如果有机体在其有生之年习得了某种特性,比如通过重体力劳动具备了结实的肌肉,那么这些后天习得特性将可以传递到下一代。

如果关于遗传的拉马克主义观点是正确的,那么自然选择就几乎没有发挥作用的空间了,尽管很多秉持拉马克主义观点的人认为自然选择可能发挥某些小作用。然而,根据这个观点,后天习得特性的遗传是有机体获得新的有利特点的主要机制,自然选择就只能发挥很小的作用,或者完全无法发挥作用了。

顺带提一下,必须注意的是,拉马克在当时是一位重要人物,而且在其漫长而又成果卓著的科研生涯中做出了许多重要贡献。在后天习得特性遗传的领域,他的观点后来被证明是错误的,而且很不幸的是,现在对拉马克的记忆和描述大多是负面的,在很大程度上就是因为这个错误观点。然而,这对拉马克来说是相当不公平的。在那个时代,即使是他这个对后天习得特性的观点也是相当合理的(比如,达尔文就接受了这个观点,尽管他认为这与自然选择所发挥的作用并不能相提并论)。

融合遗传观点和拉马克主义观点并不是当时关于遗传的全部观点,但却是最普遍的两个,而且可以说明当时已有的遗传观点通常并不会把自然选择当作是演化背后的主要机制。

总而言之,在19世纪下半叶,很大程度上说是因为《物种起源》的出版,很多观点都得到了普遍接受,包括演化确实会发生,新物种确实会通过某种机制出现。然而,能够使新物种出现的这个机制却通常被认为是自然选择之外的某种机制。因此,这就为研究“这种机制可能是什么”打开了大门。20世纪的科学家们最终会意识到达尔文和华莱士是正确的,自然选择是关键。接下来,我们会对这些20世纪的发展进行探讨,不过在那之前,我们将先简要探讨一下19世纪下半叶的另一项关键研究工作,也就是孟德尔关于遗传的研究。

孟德尔遗传学大约就在达尔文准备出版第一版《物种起源》的同一时期,格里高·孟得尔(1822—1884)进行了一系列育种研究,其中重点关注了一种特定的豌豆。孟德尔于19世纪60年代中期,也就是《物种起源》刚出版不久后,发布了他的研究结论,其中就包括现在被认为是关于遗传发生机制的重要观点。孟德尔的研究现在相当出名,但在当时并非如此,实际上差不多是到了20世纪初,孟德尔研究的重要性才完全得到认可。接下来,我将简要总结孟德尔关于遗传的主要观点。

第一,孟德尔的观点刚好与当时盛行的观点相悖,他证明了至少对某些特性来说,遗传并不是以融合的方式发生,相反,至少某些特性需要经由某种遗传单元才能传递到后代,而这种单元在从亲体传递到后代时保持不变。(这些单元就是后来所说的基因。)

第二,孟德尔的研究表明,至少对某些特性来说,就其中每一个特性而言,后代都是从两个亲体分别继承了一个单元。

第三,孟德尔表明了,同样还是至少对某些特性来说,即使后代没有表现出亲体所具有的这些特性,但这些特性仍然可以出现在后续世代上。换句话说,有机体可以具有自己没有表现出来的特性单元,并把这些单元传递到可以将其很好地表现出来的后续世代上。(孟德尔在这里所意识到的差异后来被描述为有机体基因型的差异。从根本上说,基因型是一个有机体从其亲体所继承的所有遗传单元,而一个有机体的表现型就是这个有机体所表现出的所有特点。举个例子,一株豌豆苗的表现型之一可能是矮,也就是这株豌豆苗可能实际上很矮,然而,作为其基因型的一部分,它可能具有高的遗传单元,只是没有表现出来。)

在前面的讨论中,我反复提到“至少对某些特性来说”。孟德尔的研究相当严密,表明至少对他的研究所涉及的有限数量的特性,毫无疑问,前面提到的观点是成立的。不过,还有无数特性并没在他的研究范围内,对这些特性,继续坚持融合遗传理论似乎仍然是合理的。部分由于这个原因,孟德尔的研究在他有生之年虽然并不是完全默默无闻,但其深意总的来说并没有被发掘,因而在其有生之年也并没有产生巨大影响。

然而,1900年孟德尔的研究被重新发现,当时还出现了关于遗传的新研究,在这个背景下,孟德尔的研究被认为是对理解遗传的一个重要贡献,而且时至今日,仍是如此。

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