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写给热爱自然科学的小学者

生物——这个地球上的有机体,为大千世界增添了无限的可能与美。在已知的宇宙领域里,没有一个星球能像地球一样有这么复杂的生物群体,所以地球可谓宇宙中的一个小小的奇迹之地。那么,地球上的生物究竟从何而来?160年前,一个英国人出版了一部著作,试图解开这个困扰了人类好几个世纪的谜题。这个人就是查尔斯·达尔文,这部著作就是你将要阅读的《物种起源》。

1809年,达尔文出生在英国一个中产阶级家庭,父亲是有名的医生,母亲是大富翁韦奇伍德的千金。虽幼年丧母,但总的来说,达尔文的童年过得衣食无忧,十分快乐,这使他有时间和条件去研究自己喜欢的动植物。父亲希望他子承父业,达尔文16岁的时候被送到爱丁堡大学学习医学。可是,达尔文不喜欢医学尤其是外科学,反而迷上了生物学,经常跟着生物老师罗伯特·格兰特研究软体动物。两年后,达尔文从爱丁堡退学,想在生物学领域进行更深入的研究。这遭到了父亲的强烈反对,于是达尔文又到剑桥大学学习神学。在剑桥学习期间,达尔文遇到了两位对自己未来发展影响很大的老师——植物学家亨斯娄和地质学家塞奇维克。前者在达尔文从剑桥毕业以后,推荐他以博物学者的身份到“小猎犬”号上进行随船旅行。在历时5年的航行中,达尔文收获颇丰,物种起源的原理也在他脑海中初具雏形。

1838年,达尔文阅读了对他的理论产生了极大影响的《人口论》。该书的作者马尔萨斯指出,人口数量的增长是十分迅速的,但是无论是吃的还是用的,这些人类赖以生存的物质基础的增长却是极为缓慢的。因此,宏观调控人口的一个有效手段,就是物质基础的限制,即饥荒、疾病等非人为因素。这个结论与达尔文在自然界观察到的现象是如此接近,完全可以运用到达尔文的理论中来。达尔文据此便得出了人类史上关于物种起源的第一个理论—— 自然选择。

什么是自然选择

那么,什么是自然选择呢?要想弄明白这个原理,我们首先要了解,世界上的所有生物要想生存下去,就要想办法适应周围的环境,并从其他竞争者中脱颖而出,成为胜利的一方。在激烈的生存斗争中,生物只有发生有利生存的变化和繁衍继承了这一变化的后代,才能更好地适应竞争的需要。这个变化就是 变异 ,而繁衍能继承变异的后代就是 遗传 。通过变异与遗传,物种发生了进化并被保留下来,甚至还会排挤掉相似物种,成为生存的胜利者。当上述过程不断重复时,经过上亿年的发展,有些物种消失了,有些物种不断进化,发展出千变万化的后代,形成我们现在所看到的 物种多样性。 这就是自然选择——物竞天择,适者生存。

要想证明自然选择学说可不是一件容易的事,因为自然选择的过程是十分缓慢的,没有人可以活上亿年,去观察某一物种的演化过程。但是,聪明的达尔文用从家养动植物中观察到的与之相似的现象,即人工选择下动植物的性状变化,以及自己多年来对自然环境下物种多样性的观察,结合证明自然选择学说的合理性。最后,达尔文得出“所有生物都来源于同一祖先”的物种起源结论。

世间万物都是由共同祖先进化而来

为什么世间万物都是由共同祖先进化而来的呢?要想解释这个问题,就要来看看达尔文著名的树形进化理论了。达尔文先假设很久以前有一个物种A,后来经过生存斗争和自然选择,该物种必然会产生一些微小的变异并遗传给后代。又经过数代的遗传和变异,这些微小变异逐渐积累成一个很大的变异,使这个后代与祖代A之间有着很大的差别,于是一个新物种诞生了。就这样,一代又一代,不断进化着,最终产生了各种各样的后代。这就好比一棵小树苗,刚开始只有一个主干,后来逐渐分叉,越分越多,最后形成一个有着巨大树冠的大树。由此可见,这棵大树的根部——物种A,是这棵树上所有分支的共同祖先。

达尔文在阐述自己的理论时,毫不避讳地承认有一些问题不断困扰着他,使他不能反驳那些质疑他理论的人。纵观全书,困扰达尔文的主要有两个方面:遗传学方面的不确定性和中间过渡型的消失。达尔文所处的时代,遗传学还刚刚起步,所以在讲述遗传与变异的时候,遇到特殊情况和具体产生的原因,达尔文还只能进行假设。随着遗传学的发展,基因研究证实了很多达尔文当年的假设,也进一步肯定了达尔文学说的科学性。对于中间过渡型的缺失,达尔文寄希望于后人能够发现更多的中间过渡类型的化石,但是这个愿望至今仍没有实现。这也成为现代人质疑达尔文学说的一个关键点。

物种起源学说的魅力

我们能就此完全否定达尔文的物种起源学说吗?至少现在,达尔文理论还是世界上唯一一个能站稳脚跟的进化论。其实,《物种起源》刚出版的时候,便引发了无数的讨论和争执,达尔文的后半生也一直在为这本书补充各种论述和相关证据。读这本书的最大目的,就是感受达尔文推测的大胆性和理论性,阐述问题的严谨性和逻辑性,以及他孜孜不倦修订文本的精神。这些无不显示出该书的魅力——虽然不完美,却有着无限可能,等待着我们去发现、去探索。

可以说,达尔文的物种进化思想是科学精神的最好体现。为了更好地学习自然科学知识,理解达尔文进化论思想,学习运用科学的思维方法思考问题,我们将达尔文的经典自然科学著作《物种起源》进行重新编排梳理,推出了《物种起源·物种神奇进化》《物种起源·大自然的谜题》 《物种起源·地质大变迁》3册,和《“小猎犬”号科学考察记》集结成“小达尔文自然科学馆”丛书。

由于达尔文在著作中使用了大量的自然科学专业术语,我们为了降低阅读难度,提高小读者的阅读兴趣,专门设计了“动物界”和“植物界”分类学图表以及“地质年代与生物演化阶段对比表”作为基础阅读知识补充。同时,书中还添加了大量的生物学、人文知识的注释和图片作为解说,希望能让你在阅读科学名著的同时有更大的收获。

纵观地球的发展历程,达尔文无疑是一个让后人铭记的独特存在。在他笔下,“物种起源”这棵在进化论发展史上顽强生长着的大树,拥有不可替代的标志作用,为后来的学术发展提供了不可撼动的根基。下面,就请你来亲自感受一下达尔文著作的魅力吧!

编者
2017年2月 fwtHNsBfUU8xaCsJfQNv1pt7AcACohXGKfhEZWz4eiuvkdkJQ74xKcyiKHhalCkO

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