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进化论简述

进化论简述摘要:进化论是用来解释生物在世代与世代之间具有变异现象的一套理论,从古希腊时期起就曾经出现一些零星的思想,而当今进化学绝大部分以查尔斯·罗伯特·达尔文的进化论为主轴,在著《物种起源》时有详细的论述,已为当代生物学的核心思想之一。

其进化论有解剖学、古生物学和胚胎发育以及在理、生化、遗传、生物地理等学科领域的证据。

关键字:进化论发展证据1进化论发展史[1]1809 年,法国博物学家拉马克《动物学哲学》一书出版。

历史上第1 次提出了全面的生物进化学说。

拉马克的卓越贡献,就是最先唤起人们注意生物界的一切改变,与非生物界同样可能根据于一定的法则,而不是神奇的干预。

但是,在拉马克学说中,关于获得性遗传的法则,始终得不到现代科学的支持。

关于有机体趋向完善的能力的论述,关于低等生物源于自然发生的论述,关于变异与适应无差别的论述等,又都与事实明显不符。

1859 年,英国博物学家达尔文《物种起源》一书出版。

达尔文以自然选择为中心,用丰富事实从变异、遗传、选择、生存和适应等方面论证了生物的进化。

达尔文学说是对进化论研究成果全面的、系统的科学总结,也是现代进化论的主要理论基础。

但是由于当时遗传学知识的贫乏,因而无法深阐明生物进化的机理。

19 世纪后半期,在同拉马克争论中产生出新达尔文主义。

19 世纪80 年代,德国生物学家魏斯曼(A. Weismann) 提出“种质论”并以连续切断22 代鼠尾,而第23 代鼠尾仍不变短的实验,否定拉马克及后继者的获得性遗传的观点,同时将达尔文的自然选择学说加以扩展,认为不但个体,而且器官均受选择法支配,对巩固、发展达尔文进化理论,起到了积极作用。

1886 年,荷兰植物学家、遗传学家佛里斯(H. de Vries) 观察月见草变异,经多年研究,认为生物的进化起因于突变,并于1901~ 1903 年出版《突变理论》,书中详述了他的理论——进化不是如达尔文相信的那样通过渐变而发生,而是通过“不连续变异”,即突变的不连续步骤而实现,成为现代达尔文主义与染色体遗传学说的主要内容之一。

1937 年,美籍苏联学者杜布赞斯基《遗传学与物种起源》一书的出版,标志着现代达尔文主义(综合达尔文主义) 的诞生,把细胞遗传学以及以后的分子遗传学与群体遗传学、古生物学、分类学、生态学等学科成就结合起来,认为群体是生物进化的基本单位,生物进化的主要因素是突变、选择和隔离,从而丰富和发展了达尔文主义,成为近几十年来得到普遍承认的进化学说。

1968 年,日本遗传学家本村资生提出了中性学说,认为分子水平的进化是中性的或近乎中性的随机固定的结果。

近几十年来的研究表明,中性学说并非推翻而是丰富、发展了达尔文进化论。

中性说就是从微观角度来揭示基因突变在分子水平上的进化现象及规律。

填补了达尔文、杜布赞斯基的研究空白,推动了进化论的发展。

1972 年,生物学家埃尔德里奇和古尔德共同提出了中断平衡论,认为新种在短期内迅速形成,又长期保持稳定。

生物进化趋势的本质是间断的而不是渐进的。

他们的主要根据是从化石中找不到中间类型。

因此,新物种的形成是突然出现的。

但应该看到,生物变异是复杂的,是由多方面因素决定的。

在变异方式上并非只有一种情况,既有大突变,又有小突变。

中断平衡进化学说与系统发育论必然走向统一,进化的趋势是连续的、渐进的。

20世纪中后期,随着分子生物学技术的应用以及其他学科(数、理、化、天文、古生物、生态等学科)与生命科学的相互渗透,在新的事实面前,有不少学者相继提出了一些新的进化学说。

尤其是生物进化的机制,进化的方式等方面的理论,不仅开拓了新的研究领域,而且对于揭示生命现象的本质、生命物质运动的基本规律、指导生产实践以及自然科学核心命题等方面都有着重要的指导意义[2]。

古往今来众多科学工作者从不同的角度和不同的研究方法对生物进化理论进行广泛深入探讨,使之日趋完善和发展,真正揭示出生物进化本质的全部内容。

2进化论中基本概念[3]自然选择概念是达尔文提出的,它是达尔文进化论的核心。

达尔文认为,自然选择即最适者生存(Sur~vM of the fittest),它是指适合于环境条件(包括食物、生存空间、风、土、气候等)的生物被保留下来,不适合者被淘汰的现象。

认为自然选择是在生存斗争中实现的,它是通过微小的有利变异的积累而使生物进化。

生存竞争是达尔文自然选择学说的重要内容之一。

达尔文认为,由于生物具有高度的繁殖能力,生物生存的空间和食物等环境因素又是有限的,因此必然要发生竞争(斗争)。

生存竞争反映的是生物与环境之间的关系。

生物与环境的关系从现在来看,并非象达尔文所述的那样单纯的关系,而是非常复杂的。

在生物之间(种内、种间)、生物与非生物环境之间既有相互竞争的关系,又有相互“协作”,“和睦共处”的共生、共栖关系。

物种是生物进化的基本单位,是生物分类的依据物种概念是生物进化中的重要概念之一。

然而,物种概念从早在十七世纪的林耐的先驱者约翰·雷到十八世纪的林耐、十九世纪的达尔文再到二十世纪的杜布赞斯基等著名学者都从自己研究角度给物种下过定义,但至今仍众说纷云,奠衷一是,尚无公认的定义。

适应是生物对环境条件的适合现象。

适应既是一个过程,又是一种结果。

达尔文认为,适应是自然选择的结果,根据现代生物进化理论,适应必须以遗传变异为前提,在遗传变异(基因突变)的基础上,经过自然选择,使生物获得了适应环境的有利性状,使其适应环境。

经过选择把能适合环境的生物保留下来和把不适应生物淘汰掉正是由于适应存在着相对性,生物才遵循适应一不适应一再适应一再不适应规律向前发展进化。

3进化的证据进化的证据是多方面的,在进化论创立的初期主要是从古生物学、比较解剖学及胚胎学三个方面来寻找证据;随着生物学的各分支学科的发展,在生理、生化、遗传、生物地理等学科领域都提供了进化的证据。

3.1古生物学的证据生物进化最直接的证据是地质史中的化石记录。

按地层形成的历史顺序和生物出现的先后,将地质年代分为五个代:太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。

每代又可分成若干纪,每纪下分若干世。

由各个时期地层个所发掘出来的化石可以看出:各种生物的出现有一定的顺序,先出现的较原始简单,后出现的较高等复杂;即从低等到高等,从简单到复杂的进化趋势。

同时可看出,各类生物出现后,有它的发生、繁盛和衰退的历史。

3.2比较解剖学的证据从比较解剖学的角度来论证动物进化,首先把注意力放在同源器官上。

同源器官有时在表面上并不相似,功能上也并不尽同,但是在基本结构上、各部分的相互关系上、胚胎发育的过程上却彼此相似。

它们的一致性,证明这些动物都起源于共同的祖先;它们形态上的差异性,则是由于适应不同的环境,执行不同的功能而引起的。

同源器官是生物进化的证据之一。

痕迹器官是生物进化最有价值的证据。

痕迹器官是指动物或人体上已经失去用处,但仍然残存着的一些器官。

有这些痕迹器官的存在只有用进化论的观点才能作合理的解释,即这些器官在它(他)们的祖先体内曾经是有用而存在的,后来变为无用而退化了。

人类痕迹器官的存在说明人类正是从具有这些器官的动物进化而来的。

3.3胚胎学的证据所有脊椎动物的早期胚胎发育都是很相似的。

例如人、兔、鸡、龟、蝾螈、鱼等的胚胎发育都是开始于受精的卵,经过卵裂、囊胚、原肠胚、神经胚,随后三胚层奠定相应的器官原基。

在以后的发育中才逐渐出现大的差别。

凡是在分类地位上越相近的动物,相似的程度也越大。

这个现象说明了动物的共同起源,显示出各类脊推动物之间有一定的亲缘关系。

德国的生物学家海克尔提出“生物发生律”或“重演论”。

该定律指出“个体发育的历史是系统发育历史的简单而迅速的重演”,也就是说,生物的胚胎发育过程重演了该种生物的进化历程。

3.4动物地理学的证据动物地理学对于论证生物的进化,研究种的形成过程具有意义。

正是对动物分布的观察,推动了达尔文进化论思想的形成。

海洋岛屿上的动物区系能提供进化上的证据。

达尔文在他的科学旅行中,对距离南美洲西海岸约500海哩的加拉巴哥群岛的生物类型,进行了详细的研究。

他发现各岛上的生物多属于南美大陆的类型,但是,各岛上的物种,彼此之间又有差异。

例如,在该群岛上有地栖的鸟26种,都属于南美大陆的类型,但其中有23种却为该群岛所特有;而且这些种在各岛上彼此又有区别。

这说明这些起源于南美大陆的鸟类,在隔离的地理环境中,又各自形成不同于原来的新的物种。

3.5生物化学的证据下面列举三个方面的例证,说明从生物化学角度使生物进化的理论更加丰富和发展。

3.5.1免疫学实验例证用生物化学技术证明动物有亲缘关系的一个经典实验是在本世纪初Nuttall提出的,他为生物进化提供了新证据。

用一种动物的血清注射到另一种动物身上,接受血清的动物体内就会产生抗体。

这种含有抗体的血液制成的血沉淀抗血清。

把这种抗血清与原来动物的血清加在一起,就会产生沉淀现象。

但是用其它动物血清进行实验,则抗血清与它发生沉淀作用的程度决定于所用动物与原来动物之间的亲缘关系,二者亲缘关系愈近,沉淀量就愈多。

3.5.2蛋白质分子序列分析例证现代分子生物学和生物化学的研究,已提出充分的证明:在相近的种类之间,如牛、羊、猪、马的某些蛋白质,如胰岛素、血红蛋白等,在其一级结构氨基酸的种类和排列顺序上基本一致,所差的只是一、二个氨基酸。

例如,胰岛素共有51个氨基酸,牛与羊只是一个氨基酸的差别;而马和猪、牛却为二个氨基酸的差别。

有一些蛋白质在各种不同生物中执行着同样的功能,但是在不同生物这类同一种蛋白质的氨基酸组成存在差别,分析比较氦基酸组成的差别,可以战出不同生物之间的进化关系。

3.5.3核酸分子进化的例证随着生物化学与分子遗传学的发展,开创了分子进化的研究。

在分子水平上研究进化,最直接的方法是分析遗传物质本身——核酸。

1.DNA量的变化:在进化过程中,从总的趋势来看,愈是高等的生物,DNA的含量愈高,事实上有很多基因只存在于高等生物中,例如,血红蛋白,结合珠蛋白和免疫球蛋的基因就是如此。

2.DNA质的变化在进化过程中,核酸不仅发生量的变化,而且还发生质的变化,也就是核苷酸顺序的变化。

两个种间亲缘关系愈近,核苷酸的差别就愈小,反之,亲缘关系远,差异就大。

3.6遗传学的证据不同生物有不同数目、不同形态和不同大小的染色体,也就是说,不同生物有不同的染色体组型。

生物近缘种之间染色体组型的类似性也是生物进化的证据之一。

近年来这方面的工作开展较多。

4进化论缺环[4]进化理论得到了一大批当今世界一流科学家的支持,他们在天文学、物理学、化学、地质学、考古学、人类学等许多领域对进化论作了多视角辩护或呼应。

但是,古生物学的研究成果表明,达尔文的整体渐进型生物进化理论在每个关键环节都存在缺环。

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