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写给热爱自然科学的小学者

通过阅读上一本书的内容,你是否被大自然中神奇的进化关系深深吸引住了呢?在自然选择的作用下,物种产生的那些有利自己生存的变异都将保留下来,而那些产生不利变异的个体则会逐渐被淘汰,甚至灭亡。就这样,自然选择不眠不休,缓慢地工作着。它大公无私,不会因为哪个物种弱小就排挤它们,加速它们的灭亡;也不会因为哪个物种强大就偏袒它们,使它们占有更大的优势。一切物种只有靠自身的努力,才能获得生存的权利。

那么,物种要靠什么才能使自己在生存斗争中占有优势呢?达尔文认为,变异是一切物种进化的源泉。对此,他在上一本书中通过一系列实验证明,不管导致变异的原因是什么,只要结果是有利的,这个变异就会被自然选择保留和积累,从而使物种的构造逐渐改变,提高它们的生存能力。

这看似简单的结论,却成为人们质疑达尔文的地方。达尔文在阐述自己的理论时,也毫不避讳地承认有一些问题不断困扰着他,使他不能很好地解释一些难点。于是,在本书中,达尔文针对他人的质疑和自己遇到的难点试着进行了解答。而且,特别巧妙的是,达尔文利用质疑他的人的实验结果,结合自然选择学说,成功地一一进行了驳斥。

变异是什么

在这些问题中,首当其冲的就是“变异是什么”。变异对于达尔文的学说来讲十分重要,毕竟物种只有产生有利变异才能进化,自然选择才能发挥作用。如果不能清楚地解释什么是变异,自己的学说无疑是无法成立的。不过,达尔文所处的时代,人们还不知道决定自身性质和变异的是基因。此时的基因学奠基人 孟德尔 ,还在进行着他的豌豆实验,没有鼓捣出什么结论。要是达尔文能够了解基因学的话,他也就不会为找不到引起变异的原因而大伤脑筋了。

格雷戈尔

如果一条路行不通,那就改走另一条路。善于观察的达尔文从很多物种身上发现,一些总在使用的器官或者构造会变得非常发达,而一些不怎么用的则会慢慢退化甚至消失。而且,有些物种的某个构造发生变异的时候,会引起其他构造的变异。据此,达尔文结合拉马克的“用进废退”和“获得性遗传”学说,以及自己的“相关变异”理论,利用自然界中一些奇特的实例解释了物种变异的原因。现在看,达尔文的解释具有一定的局限性,即没有涉及基因突变等方面,但是遗传学和发育学在达尔文做出推论50多年后,才将上述现象的真实原因找出来,并验证了其大部分理论的正确性。

物种的本能与杂交实验

除此之外,自然界还存在许多稀奇古怪的现象。例如,杜鹃喜欢把蛋产在别的鸟的巢里,蜜蜂可以建造出近乎完美的巢,蚂蚁居然学会了养奴隶等。有很多人认为,自然选择学说无法解释这些本能 的产生,而把它们看成上帝赐予物种的礼物。达尔文可不这么认为,他通过对这些现象的仔细观察和详尽的分析,证实本能是通过自然选择逐渐积累而来的,并且同样存在变异的可能。

在本书的最后,达尔文提出,为什么物种之间一般都只会和同类进行交配繁殖,而不是随意交配,从而产生更多奇特的物种呢?于是,他进行了大量的杂交实验,并通过实验发现,要么是物种与物种首次杂交失败,要么是首次杂交成功,但是杂交后代,即杂种,却不能产生后代。达尔文认为,这两种不育性具有区别,而且它们都不受自然选择的作用,因为无法产生后代,这种不育性又如何遗传呢?但是,他也观察到,如果物种的亲缘关系较近的话,这种不育性会降低,却不完全成正比,也有例外的状况存在。因此,达尔文推论,一定是某个未知的原因作用于物种的生殖质,从而导致了不育。这个结论十分接近事实,即物种的杂交不育是因为基因不匹配造成的,而近缘种大部分基因都比较相近,所以不育性会降低,但有的近缘种只是外表相似,内在的基因却相差很远,所以物种的近缘关系与可育性确实有联系,但是关系不大。

严谨的研究

这本书给人最大的感受就是充满质疑与不确定,但那些质疑达尔文的人其实也没得出一个正确的结论。达尔文是一个虚心的人,他仔细研究了大部分前人和与他同时代的人的实验和相关结论,觉得符合自己的学说的,他就利用其来讲解自己的学说;不符合的,他就重新验证,并发现其中矛盾的地方,尝试进行解答。现在再来看达尔文的这些推论,其中有很多已经十分接近正确答案,他只是碍于当时的科研条件,才没能得出确切的结论。

由此可见,达尔文根据现实中存在的种种迹象和实验得出的结论,来进行推理的研究手段,是最值得我们学习的地方。我们从中能看到一个伟人进行研究时的认真和严谨,也能学到科学的思维方式,即观察——联想——总结。如果我们能学以致用,也许将来也能成为了不起的博物学家呢!

另外,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”作为补充。同时,还添加了大量的生物学注释和图片,希望让你在阅读的同时能有更大的收获。

如果看完这本书,你还觉得不过瘾的话,可以看看《物种起源·地质大变迁》。这也是“小达尔文自然科学馆”丛书的第三本,达尔文在其中讲述了很多地质学秘密和分类学的依据,十分有趣。另外,如果你对达尔文的诸多观察结果感到好奇,不妨追随他的脚步一起乘上“小猎犬”号,进行一次环球科学考察吧!

编者
2017年2月 ylm6nu0KeZJaxJpId6Ad+7S3HKoFNFydUYUqxXSc9oFoCRl7MU+nh9p8KG6G0ISg

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