思想实验1：
大峡谷和大洞穴的形成

19 世纪初期，地质学家们在思考一个十分重要的问题：美国科罗拉多大峡谷和希腊维科斯大峡谷（ Vikos Gorge ）这样的大洞穴、大峡谷遍布全球，这些宏伟奇观到底是如何形成的呢？

尽管这些自然景观中无一例外都有水流的身影，但直到 19 世纪中期，人们都无法接受这些平缓的水流就是壮观的峡谷峭壁形成的原因！英国地理学家查尔斯 · 赖尔（ Charles Lyell ）提出，确实是水流的长期作用造成了这样的地理结构巨变——量变导致质变。这种观点刚提出的时候引来嘘声一片，不过，十几年后，赖尔的观点得到了普遍认可。

英国博物学家查尔斯 · 达尔文（见图 1 — 1 ）当时密切关注着赖尔的全新观点在科学界引起的反响。 1850 年左右的生物学领域大致情况如下：学科十分复杂，研究对象涉及无数复杂难懂的动植物。为纷繁多样的自然界建立单一的通用理论极其困难，因此大部分科学家都反对这样的尝试。实际上，这种多样性被视为上帝创造的伟大的证明，而不是精通此道的科学家们的智慧。

达尔文采用对赖尔的观点进行类比的方法解释了物种特征随时间推进的渐变，并由此入手解决物种间基本规律的问题。在著名的《乘小猎犬号环球航行》（ Voyage of the Beagle ）一书中，他将这种观点融入自己的思想实验和观察当中。达尔文提出，最容易在自己的生态位中存活下来的个体是那些可以繁衍下一代的个体。

1859 年 11 月 22 日，达尔文的《物种起源》一书开始发售，这本书奠定了生物进化论的基础。他在书中明确表示自己受到赖尔的影响。

我明白，由上述虚构事例例证的自然选择学说，肯定会像查尔斯 · 赖尔先生的高见——“地球如今的变化就是一部地质史”最初提出时一样，引来许多不赞同的声音。不过，如今人们已经普遍认识到，水流在大峡谷以及狭长的内陆悬崖峭壁的形成过程中发挥了重要的作用。同样，自然选择也是一个积少成多的过程，只有通过不断选择有利的细微改变并进行保存和积累才能实现。既然现代地质学已经基本摒弃了大峡谷由单一洪积波开凿而成之类的观点，自然选择也应如此。如果这种观点是正确的，那就应该摒弃新生物持续再生，以及生物结构突发重大转变的理念。

新观点最初提出时备受抵制的原因可能多种多样，但就达尔文的情况而言，原因却很明显。人类并非上帝创造的，而是猴子进化而来，之前则是蠕虫——许多评论家都接受不了这种说法。更何况，这暗示着宠物狗、毛毛虫、毛毛虫爬过的植物都和人类沾亲带故。虽然可能只是极其远房的亲戚，但还是亲戚啊！所以，人类的神圣性被亵渎了，人类又怎会心甘情愿地屈尊降贵呢？

但这一观点还是迅速传播开来，因为它将众多以往看似互不相干的现象联系了起来。 1872 年，《物种起源》第 6 版出版，达尔文在书中添加了这样一段文字：“作为对事情最初状况的记录，我保留了以上内容……其中有几句话暗示着博物学家们以前一直相信物种是独立创造出来的，我则因为提出了进化论的观点而受到颇多非难。毫无疑问，本书第 1 版出版时，人们普遍接受的是前一个观点，而无法接受我的观点……不过，今非昔比，现在进化论已经得到了博物学家们的普遍认可。”

在接下来的一个世纪里，达尔文的想法得到越来越多的支持。 1869 年，《物种起源》第 1 版出版后仅 10 年，瑞士医学家弗雷德里希 · 米歇尔（ Friedrich Miescher ）就在细胞核中发现了一种被他命名为“核素”的物质，实际上就是 DNA 。 1927 年，生物学家尼古拉 · 科利佐夫（ Nikolai Koltsov ）对被他称为“大遗传分子”

的物质进行了描述，他说它由两条对称链组成，以一条链为模板按半保守方式进行复制。科利佐夫的发现也受到诸多指责。有人认为这是为法西斯做宣传，他的意外死亡也被认为是苏联的秘密警察所为。

1953 年，达尔文这部影响深远的著作出版将近一个世纪之后，美国生物学家詹姆斯 · 沃森和英国生物学家弗朗西斯 · 克里克（ Francis Crick ）第一次对 DNA 的结构进行了精确描述，即一个由两个长分子缠绕而成的双螺旋结构。值得一提的是，他们的发现建立在著名的“照片 51 ”的基础上，该照片是他们的同事罗莎琳德 · 富兰克林（ Rosalind Franklin ，见图 1 — 2 ）利用 X 射线结晶学拍摄而成，这是人们第一次得到展现出双螺旋结构的图示。鉴于这些发现得益于富兰克林拍摄的照片，有人认为富兰克林应与沃森和克里克共同分享诺贝尔奖。

随着能编码生物学程序的分子被曝光，统一的生物学理论得以确立。它为所有生命确立了一个简单而高贵的基础。仅仅根据细胞核中组成 DNA 链的碱基对（从更低的层面来说，线粒体），就能判断有机体可能成长为一株草还是一个人。这一见解与人们乐见的自然界的多样性并不矛盾，但我们现在知道自然界的纷繁多样是由这个无处不在的分子编码成各种各样的结构所致。 KVtqnPBem6lHsdiq+OocmQz4JnA97896gaThqp5vjgNAS0F3SrL4DzaX9ZEOlX7U