科学前沿与哲学第2讲.ppt

第2讲进化论与遗传学,一、静止世界：从古代到近代,我们是谁？我们从哪里来？我们又要到那里去？,是进化思想的先驱吗？,阿那克西曼德（BC600?):“人是从那些似鱼的生物中产生出来的，在人的胚胎期仍保留着那些似鱼生物的形态，直到成熟。”,东方的智慧,“万物皆种也，以不同形相禅。”庄子寓言“造物无主，而物各自造”晋代郭象（252-312）,TheStoryofCreation,圣经记载，上帝在6天创造了地球和世间万物，耶稣诞生前4004年，地球才开始出现。,米开朗基罗的“创世记”,逐出伊甸园,TheFloodandNoahsBoat,如何解释化石？,动物的化石是因为这些动物没能登上诺亚方舟。,基督教的世界观,静态的世界特创论人类中心说自然界的等级制度尽管哥白尼把地球请出了宇宙中心，但是“哥白尼革命”并没有从根本上动摇基督教的世界观。,自然神学通过自然认识上帝,基督教教义中包含宇宙和自然万物是和谐的思想，人可以通过观察自然万物来发现上帝的智慧和仁慈。岁差、占星术与宗教变迁：太阳在春分点经过金牛座（埃及宗教），白羊座（摩西），双鱼座（耶稣），宝瓶座（2166年以后）。,加尔文的宗教改革,第一：积极鼓励对自然科学的探索；第二：以“适应”来阐释圣经。圣经新约主要是关于耶稣的知识，并不是一部天文、地理或生物学的“教科书”。上帝对它做了“调整”以“适应”人脑和人心的能力，这就是“启示”。“启示”就是神性的谦逊的举动。,二、对进化论的推测,如果把“进化论”的产生和发展看成一出历史剧，那么，在达尔文登场前，它的“序幕”已经上演了很长一段时间了。歌德，谢林与黑格尔从他们的概念出发提出了进化的思想，但是对于那些要为人们提供可用分类系统的博物学家来说，这种立场会断送自己的职业。,“博物学”的贡献,野外旅行考察，探索自然界，进而促进了地质学、矿物学、地理学、植物学、昆虫学、动物学以及人类学知识的积累。,布丰法博物学家自然史44卷,布丰对“创世记”的改造：七个纪元10万年以上！第一世：地球形成；第二世：山脉出现；第三世：地球被大水覆盖；第四世：火山活动，植物生长第五世：陆地动物出现；第六世：大陆分开；第七世：人类出现。,Buffon,1707-1788,布丰的“共同由来”思想,“所有的（生物）家族，不论植物还是动物，都来源于单一的原种。”达尔文称他是“在现代第一个以科学精神对待这个（物种起源）问题的作家”。但是由于布丰的观点“在不同时期动摇不定得这么厉害”，他只是进化论的一个非常靠不住的“同盟者”。,拉马克的进化思想,法国植物志（1778）使他声名鹊起，然而“巴黎全年气象预报”却使他备受责难。拉马克毫不气馁，50岁开始转向动物学，首先在无脊椎动物领域做出了杰出的工作，正是对无脊椎动物的研究，使得拉马克确立了生物进化的思想。,Lamarck,1744-1829,动物哲学（1809）,生物并不是固定不变的，而是随着时间的推移发生过“转型”，即“进化”。两个问题：1.动物显示出来的等级序列；2.生命表现出来的多样性。进化机制：1.等级序列物种完美的内驱力；2.“用进废退”，“获得性遗传”增加动物的复杂性和完美性；3.环境影响使生物呈现多样性。,“用进废退”长颈鹿的脖子,长颈鹿的祖先生活在非洲干旱地区，周围环境缺乏青草，迫使他们改变原来以吃草为主的生活习性；时常努力伸长脖子吃树上的树叶，脖子在经常使用后逐渐延长，并且遗传给后代，通过世代相传的努力和积累，它们就进化成现在的样子。,居维叶：法国的亚里士多德？,古生物学的创始人，比较解剖学家，一位神童，4岁可以读书，14岁进入Stuttgart大学，1795年被任命为巴黎国家历史博物馆比较解剖学教授。,Cuvier,1769-1842,比较解剖学,系统性原则：一个动物的各个器官之间有着密切的相互联系，由一个部分可以推断另一个部分。类比性原则：相似动物的各器官的结构和功能有类同之处。根据动物的局部结构，参照已知动物，可以推知未知动物的其他器官和功能，从而复原整个动物体。,“渐变论”与“灾变论”之争,拉马克的“渐变论”：环境的变化，引起生物的不同反应，这种反应使生物产生新的需求（need），需求影响到生物的习性，习性的积累改变了生物的功能，而功能的改变导致生物结构的变化，这样一种生物逐渐变化成另一种生物。居维叶的“灾变论”：无论是地球年龄还是生物结构，都不支持“渐变论”，特别是地层中的化石具有明显的空缺，说明生物之间不存在连续的关系。在地质史上存在不同的生物创生时期“灾变”。1785年，赫顿在地球论中，提出了“天律不变学说”：目前的地质变化在以前与以后都在进行。,赖尔的“均变论”,英国著名地质学家赖尔提出，应该通过对于现存物种的研究，来研究生物的历史。正是由于赖尔对现存物种的强调，使达尔文找到了研究进化的切入点。地质学原理（183032）对达尔文产生了深深的影响。1871年被翻译为中文地学浅释。,CharlesLyell,1797-1875,三、达尔文及其进化论,达尔文出生在英国乡村的一个家道殷实的绅士家庭，他的父亲、祖父都是成功的医生。在达尔文8岁时，母亲就过早的去世了，达尔文基本是由他的姐姐们照顾，是在家人的宠爱中长大的。,达尔文儿时的旧居,这也许就是“遗传”？,达尔文的祖父集医生、作家、科学家于一身，对于物种起源有浓厚的兴趣。他的著作有：动物学、植物学、植物园、自然的殿堂或社会的起源。,ErasmusDarwin,1731-1802,“给自己丢脸！”？,少年的达尔文对读书没有兴趣，身上看不到什么特殊的才能，但是特别喜爱户外活动，喜欢养狗，捉甲虫。父亲的责备：“你除了打猎、玩狗、抓兔子，什么也不顾，你会毁了你自己，而且给家庭丢脸！”,干那一行？,1825年10月，达尔文进入爱丁堡大学攻读医学，但发现自己没有遗传父亲的才能，害怕见血。转入剑桥大学基督学院，打算成为神职人员，但对神学提不起兴趣，打牌狩猎。但是，剑桥大学的两位杰出的科学教授对他产生了关键的影响：他们是植物学家亨斯洛（JohnHenslow,1796-1861）和地质学家塞治威克(AdamSedgwick,1785-1873)。,两位杰出的老师,植物学家Henslow地质学家Sedgwick,终生难忘的教诲,通过聆听Sedgwick的讲授，达尔文学会了如何在通常外行看来是杂乱无章的地质结构体中理出头绪和规律。他认识到，一名科学家，不应该只是记录事实，更应当寻求隐蔽其后的规律与模式。在一次与Sedgwick一起的野外考察中，达尔文写道：“尽管我阅读过各种各样的科学专著，但什么也没有像他一样使我透彻的认识到，科学应当是通过对事实的分析、整理，从中得出结论或者归纳出普遍的规律。”,机遇！,1831年8月29日，达尔文结束地质考察回到家中，桌子上有两封信：亨斯洛和皮考科推荐他参加“贝格尔号”环球考察。而达尔文的父亲反对这项计划。后来达尔文舅舅乔赛亚韦奇伍德的介入终于说服了老达尔文：“这是一次值得用双手紧抓不放的机会。”,1831年8月31日的信，达尔文告诉父亲舅舅同意自己随贝格尔号（小猎犬号）环球航行。,贝格尔号之旅,贝格尔号航行路线,达尔文在阿根廷平原上发现的巨树獭化石，长1.83米，生活在距今约100万年。,“达尔文鸟”,1835年9月15日，贝格尔号在加拉帕戈斯群岛靠岸，达尔文在该岛采集了13种不同的燕雀嘲鸫，有些是新种，正是它们引发达尔文对物种变异的思考。,荣誉已到，但艰苦的工作才开始,历时5年，在跨越了太平洋，穿过印度洋，北上通过大西洋的航行后，27岁的达尔文在1836年10月回到的英国。770页日记，数千个鸟类、昆虫、植物和岩石标本。使他感到惊喜的是他发现人们已经听说了他的工作归功于亨斯洛。赖尔邀请达尔文共进晚餐，皇家地质学会邀请他加入该会，不久他被选为该会的荣誉秘书。1839年双喜临门：与表妹结婚；贝格尔号航海考察日志出版。,他怎么了？,1841年起，疲劳、晕眩、恶心使得达尔文筋疲力尽。与朋友的聊天也会使他疲惫不堪。他得了一种奇怪的病？病在心中他要离开喧闹的社会，全神贯注于他的思考。1842年，33岁的达尔文和妻子离开了伦敦，搬到了英格兰东南部的唐恩镇。,马尔萨斯的启示,马尔萨斯（1766-1834）的人口论（1789）：如果人类完全任其自然，人口的数量将会飞速增长，每25年就会翻一番。而食品的供应决不会增加的如此之快，因此人类将常常受到饥饿的威胁。唯一能够控制人口增长的就是像战争、饥饿和疾病之类的灾难。如果一些人要生存，那么，其他人就得死亡。生存本身就是一场持久的战争！1838年10月，达尔文阅读人口论后陷入沉思：自然界也是如此！那么幸存者是谁呢？是那些最适应周围环境的动植物。亚当斯密的国富论也促使达尔文认识到大量个体只追求私利，却使得整个社会的利益最大化，达尔文要寻求生物进化的“看不见的手”。尽管马尔萨斯受到马克思的猛烈批判，但被人口膨胀，环境污染等全球问题困扰的华尔街革命理论家认为，资本主义与共产主义都是建立在维多利亚时代资源无限可用，社会进步永无止境的乐观主义错误信念基础上的。目前最有影响的资本主义美国与共产党领导的市场经济国家中国，尽管社会制度与意识形态截然不同，但本质上都是把绝大部分人变成货币奴隶与自私自利的经济动物的金钱经济，它们的差别无非是金钱与社会资源基本上由幕后支配美联储的金融寡头控制，还是由高层党官僚幕后掌控的国土资源部，发展改革委员会之类的垄断机构控制。,种群繁殖,马尔萨斯：人口指数律Xn+1=bxnX0 x1=bx0X2=bx1=b2x0Xn=bxn-1=bnx0但因为资源限制与生存斗争，实际增长遵守右图方程。,AGreatIdea!1838,1.地球绵延数百万年的历史（赖尔的论证，考察证据）2.物种是变化的，或者易于变化（早期思想家的观点，考察证据和新家畜品种的培育）3.生物群体与母源物种隔绝时产生变异（加拉帕尔戈斯群岛的鸟类）4.全球大环境和地方小环境不断变化，生命必须适应不断变化的环境（化石和其他地质学证据）5.单个个体出生时，带有某些细微的变异；生物体的特征被后代继承（常识，动植物培育者遵从的规则）6.生命是生存的斗争（马尔萨斯）7.帮助生命体适应环境和生存的变异的不断遗传，最后新物种通过自然选择进化出来（达尔文）,“就像供认自己是凶手一样”,贝格尔号航行期内的动物志（1839-1843，五卷本）贝格尔号航行期内的地质学（1842-1846，三卷本）1844年起，撰写阐述进化论的论文只有一种方法可以使如此危险的观点被人接受那就是每一步都必须由可靠的内容、充实的论据为后盾！,池塘中的惊澜！,1844年钱伯斯匿名出版的自然创造史的痕迹一书曾招致轩然大波，但也帮助人们在思想上为接受达尔文的进化论作好准备。注意：右侧的书的扉页上没有作者姓名！,1846-1854：不寻常的八年,“我可爱的藤壶们”与约瑟夫胡克、赖尔、赫胥黎的友谊1853年获得皇家学会的表彰1848年父亲去世1851年大女儿安妮去世（才10岁），她的不幸夭折摧毁了达尔文对基督教最后残存的信仰。在酝酿“一本大书”,“藤壶”（？），一种海居甲壳类动物。历史学家们认为是达尔文逃避害怕“进化论”招致混乱迷惘的一种方式。,华莱士（1823-1913）使他进退两难！,1848-52,华莱士在亚马逊热带雨林考察，收集物种进化的证据；返回英国在船即将靠岸时意外起火，标本、笔记葬身火海。1854年开始对印尼和马来探险，同年发表“论控制新种引入的法则”，开始于达尔文通信。1858年，完成“论变种无限地离开其原始模式的倾向”一文，希望达尔文将此文转交赖尔，并帮助发表。正是在这篇文章中华莱士提出了生物进化机制是“自然选择”，使达尔文感到非常惊讶和失落。,“我宁愿把整本书烧掉”,“公正”是达尔文的人生准则和道德操守，所以他选择了放弃，尽管内心受到痛苦的折磨。赖尔和胡克决定在7月份，由伦敦林奈学会举行一次特别会议，在会议上同时公布华莱士的论文和达尔文的早期原稿。自然选择学说终于昭然于世。达尔文和华莱士被正式确认为这个学说的共同创始人。,终生的友谊,会议结束三个星期后，华莱士才知道他们的学说在林奈学会上一起宣读的消息。华莱士对此感到非常满意，这使达尔文感到莫大的宽慰。两人一直保持良好的朋友关系。华莱士在1889年出版达尔文主义。,物种起源,1859年11月，在经过近20年的深思熟虑后，达尔文发表了关于关于进化论的首部著作：论物种起源，出版当天，第一版1250册被书商们抢购一空。注意：直到第六版（1872）达尔文才用“进化”一词取代“有改进的遗传”。,进化理论一个很长的论点1.生物进化。这个理论认为，世界并不是稳定不变的，既不是近期创造的，也不是周而复始循环的，而是不断变化的，其中生物随着时间在发生变化。2.共同由来。这个理论认为，所有生物类群都来自一个共同的祖先，所有生物类群，包括动物、植物、微生物最终都可以追溯到地球上一个单一的起源。3.物种增殖。这个理论揭示了生物巨大的多样性的起源。它提出物种的增殖或者是通过分化成姊妹种，或者是通过“萌出”，即通过建立地理上隔离的奠基者群体进化成新的物种。4.渐变理论。按照这一理论，生物的进化是通过群体的逐渐改变，而不是通过代表着一种新类型的新个体的突然（跳跃式）产生。5.自然选择。按照这一理论，进化变化的发生是由于在每一代中都产生出大量的遗传变异。只有很少的个体可以作为下一代而生存下来，因为它们具有非常适应的遗传性状组合。,或许我们可以这样说，自然选择时时刻刻都在检验地球上的每一个物种，不放过任何一个最微小的变异；摈弃弱点，保留、添加所有的优点；它无声无息，悄悄地发挥着作用，不管何时何地，只要时机适合，就会提升每一个生命体与其生活环境的关系。通常我们看不到这些缓慢变化的进程，直到时间之手记录下世纪长河缓缓地流逝；我们并不完美的目光穿过这久已逝去的漫长的地质年代，只会看到现在生命的形式与它们以前的形式迥然不同。,观察一下藤蔓缠绕的河岸，爬满了形态各异的植物，鸟儿在灌木丛中歌唱，各种各样的飞虫轻快地掠过，蚯蚓在湿润的土壤中嚅动爬行，想一想这么多结构精巧的生命，都产生于在我们身边发挥作用的自然法则，真是一件妙趣纷呈的事情！这是一种壮丽辉煌的生命观。从起源来讲，它的几种力量被一种或少数几种生命形式吸取；当地球按照一成不变的中立法则循环往复时，从这么简单的起源开始，无限壮美、奇妙的生命形式进化出来，而且仍然处于不断的进化之中。,四、牛津论战,物种起源在科学家和普通公众之间都引起了激烈的反响。甚至一些虔诚的基督教徒也支持达尔文。因为他们认为进化论与上帝并不冲突，相反，上帝创造了“能够自我发展的原始生命”更加说明了上帝的神圣。然而，正统的基督徒认为“进化论”否定了对圣经的信仰，削弱了宗教道德力量。1860年6月，一场辩论在牛津大学会堂展开了。,“油腔滑调的萨姆”,牛津大学主教萨缪尔威尔伯福斯首先发言，在评述了物种起源之后，他向赫胥黎问道：请问这位科学家，是你的祖父还是你的祖母先从猴子那里获得遗传基因呢？,赫胥黎（1825-1895）：达尔文的斗犬！,“当我开始真正领会这本书的重要观点时，我的反应是，我原先没有想到这一观点真是愚蠢到了极点！”接着，他说：自己宁愿选择一只猿猴做祖父，也不愿意做一个充满才智、富有影响，但对自己不懂的学问滥用权威的人的后代！,喧闹突起！,一瞬间，会场一片喧闹。牛津大学的学生们兴奋的高叫。正统的牧师愤然提出抗议。而威尔伯福斯则灰溜溜地坐着一位穿着时髦的女士受不了这样的刺激突然昏倒，会场秩序大乱。,信仰的力量！,这时，一位男子一跃而起，手中高举圣经，高声叫道：这才是一切真理的源泉！他正是罗伯特菲茨罗伊，贝格尔号船长，神创论的坚定拥护者，5年后自杀身亡。,是猴子的后代吗？,尽管达尔文从未在任何场合说过人类是类人猿的后裔，但是，所有的人都可以根据达尔文的理论做出这一明显的推断。人们开着猴子的玩笑，唱着关于猴子的歌曲，杂志印有猴子的卡通画。,科学的猴子,“把它砍短一点儿，蒂姆。我可没时间等到进化以后，才能在社会中担任合适的职务。”,人们怎么能够相信自己与猴子和类人猿紧密相关？,InheritTheWind,震撼了整个美国的“猴子审判案”！从1925年7月10日到21日，县立中学教师斯科普斯（J.T.Scopes）试图解释人是从猿猴变化而来的理论，触犯了最近通过的本州法律。起诉人：布莱恩（W.J.Bryan）；辩护人：达罗（C.Darrow），海斯（A.G.Hayes）和马隆（D.F.Malone)。斯科普斯被判有罪。此记。,新的论战：海克尔/微耳和,1877年9月，在慕尼黑召开的自然科学家和医生的科学大会上，细胞病理学家微耳和（18211902）发言攻击进化论，他提出细胞之外不可能有生命，有机体是细胞的“联邦”的观点不符合细胞发展规律。海克尔（18341919）对微耳和理解予以回击。他通过大量事实阐述了生物进化论思想，建立了种系发生学，创立了生物进化系统图，并与弥勒共同提出了生物发生律。他认为生物在个体发育过程中重现其祖先的主要发育阶段，为生物进化论提供了有力的证据。,海克尔提出猿人假说,在长期的争论中，海克尔发展了达尔文的自然选择学说：他提出了“适应和遗传之间的交互作用”可以引起有机体的“趋异”或“分化”，促使生物进化，提出生物通过遗传把祖征和适应环境条件的变异都延续下去，逐渐形成新种；他根据达尔文的进化论，提出在远古时曾生存过介于类人猿与真正的人之间的猿人的科学假说，遭到微耳和的坚决反对。后来，各种猿人化石的发现支持了海克尔。,化石的证据,1861年，在德国发现的“始祖鸟”的化石证实了达尔文进化观点的正确性，即在爬行动物和鸟类之间存在这进化关系。始祖鸟：长有爬行动物的骨骼，爬行动物的尾巴，但却又有鸟的翅膀和羽毛。达尔文为之欢欣鼓舞。,最后岁月,1868年动物和植物在家养下的变异1871年人类的由来1872年人类和动物的表情1881年蚯蚓作用下植物土壤的形成1882年4月19日逝世，享年73岁。4月26日被安葬在WestminsterAbbey,五、达尔文的遗产,“查尔斯达尔文，从来没有人像他那样艰苦卓绝地斗争；也从来没有人像他那样幸运。他发现了伟大的真理，却饱经践踏凌辱，深受偏执盲从人的谩骂，甚至全世界的哗然耻笑；他终于活到了这一天，看到主要通过自己的努力，它在科学领域作为不可辩驳的真理确立了自己的位置，并且成为普通人思维中不可分离的一部分。人生至此，夫复何求？”赫胥黎,“社会达尔文主义”,哲学家斯宾塞是达尔文的早期支持者，他创造了一个术语“适者生存”(survivalofthefittest)。达尔文在物种起源（1869）第五版和人类的由来（1871）采用了这个说法。斯宾塞将“适者生存”的概念应用于人类社会，导致“社会达尔文主义”的泛滥：1.“胜者为王，败者为寇”；2.剥削有理；3.种族优越。尼采鼓吹超人哲学，也受到社会达尔文主义的误导。恩格斯在自然辩证法中，批判第二国际的考茨基等人把人类社会的阶级斗争当作生存斗争的错误思潮。恩格斯逝世后，考茨基向鼓吹“马克思主义过时”的修正主义头子伯恩斯坦妥协，在第一次世界大战期间，公开分裂第二国际，战后组织了第2.5国际，打着“民主社会主义”旗号与“共产国际”对抗。二战期间，共产国际解散;二战胜利后，斯大林建立过“世界共产党情报局”（第3.5国际)干预东欧革命，被迫解散;第2.5国际改名为“社会党国际”，北欧福利国家是民主社会主义典范。民主社会主义把劳资合作，资本股份化，普选扩大化等资本主义改良措施当作社会主义政策。在1991年苏联解体前，全球1/3的人口生活在党国一体的马克思-列宁主义制度下。大量国家拥有社会民主党与共产党等社会主义政党。马克思认为，马尔萨斯影响达尔文，使得达尔文把生物界描绘成了“市民社会”；恩格斯认为，进化论是阶级斗争的史前史。,进化论与生命哲学,柏格森（1859-1941）在创造进化论中企图用生物学来否定物理学的机械论观点。他认为，在生命不断循环转化的宇宙长河中，时间的分段是虚幻的，客观实在可以在生活直观中把握，但不能用理性思维去推敲。在原始而实用的需要中，最具生存价值的就是本能的需要，理性只是在生存竞争中，通过自然淘汰而产生的一种实用优点。,进化论与实用主义,威廉詹姆士（1842-1910）的实用主义把信念的真理性作为唯一的试金石，衡量一个事物的实用价值就是看它是否有用。针对归纳法可靠性问题，实用主义提出：如果我们要生存下去，就必须把归纳法看成可靠的。宗教只要流行，对于我们就有生存价值，因而是“真理”。实用主义根本无法理解谎言有时有用，却根本不是真理的简单事实；更无法理解不同的信仰既然都有用，却不可能都是真理。,知识进化的达尔文主义,波普尔在研究的逻辑中就指出：知识通过尝试和排除错误，即通过达尔文主义的选择，而不是拉马克主义的教育而增长。达尔文主义与拉马克主义类似于演绎主义与归纳主义的关系。薛定谔有类似的观点，波普尔在客观知识中系统阐述知识进化理论。波普尔认为，达尔文主义不是一种可检验的科学理论，而是一种形而上学的研究纲领可检验的科学理论的一种可能的框架。,梵蒂冈城堡上的白旗,“查尔斯达尔文是现代生物学的创始人。他的思想依然是现代生物学的精髓。”科林杜奇在英国广播电台的讲话1989年7月30日1996年，罗马教皇约翰保罗二世致函教廷科学院全体会议：“（天主教的）信仰并不反对生物进化论”，“新知识使人们承认，进化论不仅仅是一种假设”，“事实上，由于各学科的一系列的发现，这一理论已被科学家普遍接受。”至此，教廷事实上已经被迫放弃了“上帝创造世界和人类始祖的”信条。,六、争论远未结束,神秘的寒武纪！,云南澄江帽天山抚仙湖,挑战“进化论”！,“澄江动物群的地质年代正处于“寒武纪大爆发”时期它让我们如实地看到5.3亿年前动物群的真实面貌，各种各样的动物在“寒武纪大爆发”时期迅速起源，现在生活在地球上的各个动物门类几乎都已出现，而不是经过长时间的演化慢慢变来的。”,进化乃事实！,第一，在寒武纪之前，动物已经过了漫长的进化过程。第二，寒武纪的动物并不是“同时”出现的，而是持续了几百万年，这在进化论史上当然是短时间，但对神创论来说，却是长得不可思议。第三，“几乎所有动物的门”在寒武纪地层出现并不等于“几乎所有动物的种”在那时候都已出现。,遗传与进化,达尔文的自然选择理论有两个问题：1.性状是如何遗传的？2.新的遗传性状是如何产生的？孟德尔的遗传规律解释了前者，而突变的概念，即遗传物质的突然的和相对持久的变化，解释了后者。,进化有目的吗？,无论是通过突变而产生的遗传性状的变异，还是自然选择，都不被认为是由意志或目的产生的。突变是随机事件，它不是有意识的结果；作为一种自然现象，原则上可以作出科学的，（某种意义上）因果的说明，即使我们无法预测何时一个特定的突变会发生。自然选择也不是因意志或有目的地发生的。,排除神学目的论,因此，不仅立足于圣经的字面解释的神学的说明，而且对有机自然的目的论说明，都被排除出去了。而在亚里斯多德的传统中，这种立足于目的和目标的目的论的解释，是至关重要的。因此，经典的达尔文主义反映了亚里斯多德的科学说明和伽里略-牛顿式的科学说明概念之间的冲突。自然选择其实是生态系统的反馈控制机制，进化甚至未必是永无止境的进步。维纳在行为、目的和目的论中指出：“在行为分类中，目的论一词是用作由反馈来控制的目的的同义词。”在进步与熵中又指出：“很多人过分崇拜进步的观念，以至于不能理解这种信仰仅仅出现在有文字记载的历史上的一个短时期内，也不能理解这种信仰表示我们同宗教信仰和传统进行彻底的决裂。”（即地理大发现以来的进步不是长远的）,达尔文主义破除人类中心论,达尔文主义的主要文化挑战，是它把人类看作产生于自然选择的诸物种之一。那么，人在宇宙中的独特位置是什么呢？正如日心说把人类的位置从宇宙的中心降低到边缘一样，达尔文似乎否定了人在生物中的独特位置，赋予人类和其他物种一种家族关系。,基因和DNA,20世纪60年代，科学家对DNA研究，发现了表述遗传信息的化学密码。进一步的研究表明：人和黑猩猩的DNA有99.4%的一致性。“共同起源”得到了意想不到的论证。,七.遗传学与生态学的发展,19世纪60年代，奥地利神父孟德尔（1822-1884）用豌豆进行了一些遗传实验。他把不同性状的豌豆进行杂交，然后观察杂交豌豆下一代的性状。1865年，发表植物杂交实验。孟德尔把他的实验结果仔细地统计记录后，提出了一种假说。他认为，豌豆的性状是由某种“因子”控制着的，1909年生物学家约翰逊把这些因子称为“基因”。,豌豆的性状与基因,例如，关于种子颜色的一种因子将使种子成为绿色，另一种因子则使种子成为黄色。孟德尔发现，每一棵豌豆植株的每一个特征都由一对因子来控制，其中从父本和母本各传来一个。基因有显性与隐性的区别，由基因控制着植株的性状。,豌豆实验没有打开遗传机制的黑箱,尽管孟德尔假设了关于基因的种种性质，但基因究竟是什么，孟德尔并不清楚。他一辈子也没有见过基因，他所观察的只是豌豆的性状，诸如种子和花的颜色，茎的高矮等等。显然，孟德尔使用的是典型的不打开遗传机制黑箱的方法。遗传黑箱的输入是实验者控制的父本和母本的性状，输出是实验者观察到的杂交后子代的性状，基因处在遗传黑箱内部，不可观察不可控制，只能推测它的存在与作用机理。对于一对性状，子一代自花传粉的子二代比例为3：1。孟德尔在大量实验基础上，提出了遗传因子的分离定律与自由组合定律。,关于遗传物质的推测,1868年，达尔文提出“泛生论”，认为生物体的每个部分都会产生一种微小的芽球，它散布全身，集中起来就构成了性生殖的要素，即机体的每个部分都同遗传有关，没有特殊的遗传物质（融合遗传）。1884年，耐格里提出“生殖质论”，认为在生殖细胞中有一种特殊的遗传物质生殖质，生殖质组成微胞，微胞决定机体发育的方向，生殖质不受环境的影响。,魏斯曼的种质论,德国生物医学家魏斯曼（1834-1914）在1892年明确提出了种质论。他认为生物体分为种质与体质两个部分，生殖细胞与体细胞有严格区别。他强调种质的稳定性与连续性，认为只有种质决定体质，体质影响不了种质。他把老鼠尾巴割了22代，发现生下来的老鼠依然有尾巴，坚决反对拉马克主义。,染色体：遗传机制的灰箱,美国生物学家摩尔根极其同事通过果蝇连锁的遗传形状的研究，成功地推断出控制遗传性状的基因在染色体上的相对位置，从而作出了果蝇的基因“坐落图”。摩尔根由于对果蝇的遗传研究工作，而获得了1933年的诺贝尔医学与生理学奖。孟德尔的黑箱被摩尔根打开了，因为他除了观察生物的性状，还观察了生物染色体上基因的位点。但是，染色体中何种物质控制遗传，依然是个黑箱。直到DNA分子结构与遗传密码发现，黑箱才进一步打开。,从摩尔根学派到新达尔文主义,达尔文与孟德尔之间只有很少的学术交流。摩尔根通过果蝇实验提出基因存在于染色体中，还发现染色体的畸变可以产生能够遗传的变异，特别是放射性与化学物质能够产生变异。1953年，澳森与克里克发现了DNA双螺旋结构，标志着分子生物学的崛起。法国分子生物学家雅克莫诺（19101976）认为：进化不是生物的属性，偶然性才是生物界每次革新和创造的源泉，包括人在内的所有物种，都不过是大自然在赌博时偶尔中签得彩的一个号码。英国遗传学家费歇尔在自然选择的遗传理论中把达尔文的自然选择学说与孟德尔的遗传学说结合起来。,新达尔文主义：综合进化论,20世纪40年代以来，现代生物学家J.赫胥黎等人提出新达尔文主义，认为：基因突变和染色体突变是自然选择的材料，在生物的各种内因与外因，如突变率，选择强度，群体规模，自然环境等条件的影响下，逐渐产生各种亚种和新物种。从20世纪50年代以来至今，进化论与突变论的争论已由宏观领域进入分子领域。苏联的李森科等人利用斯大林的权威，把带有浓厚拉马克主义色彩的米丘林学说宣布为是创造性达尔文主义，恶毒攻击孟德尔-摩尔根遗传学是资产阶级伪科学，造成了苏联遗传学的落后。赫鲁晓夫通过批判斯大林的个人崇拜，实现拨乱反正，短期内使得苏联成为第一个发射人造地球卫星的世界强国。,遗传的维生机制,英国数学家哈代证明了一个基本定律：当种群不受外界影响时，它的基因频率保持不变（内稳态）。如果考察A,B两个等位基因，基因频率有4种稳定形式：（1）A占优势；（2）B占优势；（3）杂种态是内稳态，占优势；（4）杂种态不稳定，出现分裂选择，A和B都是内稳态。贝尔纳认为：“内环境的稳定是单个生命体生存的必要条件。”神经生理学家坎农提出了“内稳态”的概念。发育生物学和胚胎学研究单个受精卵如何变成由亿万个细胞构成的活生物体的过程。然而，综合进化论关注的却是基因。用SeanCarrol的话来说，现代综合是将胚胎和发育过程视为“黑箱”，在其中可以将遗传信息变成三维的，活的生物。,系统：由部分构成的整体,所谓系统，就是由不少于两个互相联系、互相作用的特定要素按内在必然联系所构成的，具有一定结构且在一定外部环境呈现特定功能的整体。艾什比指出：“任何实物总含有不次于无穷多的变量，因而也包含无穷多种可能的系统。”我们必须选取部分变量建立模型，进行合理的抽象。要素：构成系统的基本单元和实际载体。结构：物质系统内各组成要素相互联系和作用方式的总和。功能：物质系统所具有的作用、行为、能力和功效。环境：与特定系统发生相互作用的该系统之外所有事物的总和。,稳态与维生结构,由于涨落处处存在，因此，对于任何一个实际存在的组织（即稳定的组织），其复杂的功能耦合网中必定有一个以维持其自身存在稳定性为目的的子系统（功能耦合网）。我们把它称为维持生存的结构维生结构。1973年，袁隆平发明杂交水稻，把水稻的杂种优势稳定化，同时提供了中国经济发展的新生长点。随着1976年粉碎四人帮的革命取得胜利，中国很快从带有第四国际托洛斯基主义色彩的文化大革命，进入改革开放的新时代（四五运动开创的“第4.5国际”）；越南共产党在革新开放的基础上，推动自由普选干部，在市场经济与共产党领导的框架中，进入回归巴黎公社原则的“第六国际”时代，但拒绝多党竞选制度。而朝鲜劳动党在1966年以后，不断强化个人崇拜，主体思想与先军政治，禁止普通民众阅读马克思恩格斯的著作，堕落为封建社会主义政党（“第五国际”）。欧美金融危机时代的华尔街革命，可能是“第七国际”多党制社会主义的先声。苏联东欧集团的瓦解，证明了辩证法的无情异化逻辑：在苏维埃制度下，无产阶级专政被共产党专政包办，最后演变为党官僚特权阶级对无产阶级与劳动人民实行专政，并导致资本主义的公开复辟；资本主义的最终消亡，是漫长与曲折的历程。,生态系统的复杂化,我们可以假定起初是一块不毛之地，或者只是地表上有一层薄薄的苔藓，但气候适合，雨量充足，这时候植被简单，水土流失严重，生态系统的稳定机制差。A.简单的组织,土壤,小气候,绿色植物,生态系统的复杂化,在形成A这样简单的组织后，土壤必须厚到一定程度，以至于充分满足青草、灌木和乔木的生长，而郁郁葱葱的草原森林不仅对水土流失起到保护作用，甚至可以在局部形成一种小气候，对降水量的稳定有一定的调节。也就是说，简单的生态组织在充分的功能耦合中，三个子系统的一些变量都成为某种内稳态后，第一批昆虫和食草动物才会迁居而来，虽然它们的出现会消耗部分绿色植物，但一般可以保持稳态。于是，在A的内稳态基础上又建立了新的功能耦合网，整个生态组织由A变成了B，并且可以形成新的内稳态。以后，食肉动物出现后，生态组织进一步扩张，出现新的内稳态。,B,土壤,绿色植物,小气候,落叶层,蚯蚓昆虫,田鼠山雀,生态系统的维生结构,在生态系统中,如果把每一个生物种群看作功能耦合的输入与输出,功能耦合网就是生物种群的关系。例如，在存在捕食关系的猫-鼠系统中，猫与鼠的数量可能出现稳态，也可能出现周期性振荡，只要振荡中的老鼠数量在某一时刻降到临界值以下，这两个种群都可能灭亡。它们一般满足逻辑斯谛方程：xn+1=xn(1-xn)显然，这是因为组织内维生结构不完善所致。,复杂性完善维生结构,在一个生态系统中，种群关系越复杂，种群数量就越不会出现周期性振荡。维生结构的机制是各个功能耦合系统的相互作用，它是一种切断正反馈的机制。当捕食者食物链很复杂时，当被捕食者少到一定程度后，捕食者将放弃捕食这种食物而转向捕捉另一种数量较多的种群，这样就切断了简单的二元捕食体系的种群振荡和不稳定的反馈回路，从而导致即将灭亡的种群恢复增长；而当被捕食者增长到一定程度，它将再次成为食物。,适应度与生态位,考虑一组所有可能的青蛙，每一只青蛙都有一个不同的基因型。让每一只青蛙都位于一个多维的“基因型空间”，所有相邻的基因型仅有一个突变不同。假定你能测出每一只青蛙的适应度，将每一只青蛙的适应度用高度表示，画在基因型空间。由此产生的高度就形成了基因型空间的一个适应度景观，就像阿尔卑斯山在欧洲部分形成了一个山脉景观（相当于动力系统的稳定吸引盆）。代表了适应度景观的各种谋生方式（维生功能），就是有机体的生态位，它们可以通过有机体所拥有的搜索过程很好地搜索出来。对策论与博弈论不仅是描述自然选择过程中生物体的生态适应度的数学工具，也是定量描述阶级斗争的数学工具。,生长的极限：结构与层次的复杂化导致干扰放大,资源与物理因素的限制是生长达到极限的外因，而结构稳定性从内部规定了生长的极限。根据生长极限，存在如下几类达到极限的过程：第一类，生长程序中规定了生长的极限。第二类，随着生长超过一定限度，结构稳定性降低，生长速度放慢。第三类是破坏性的，生长速度不可控制，一下子破坏结构稳定性，导致组织瓦解。如核爆炸，激光，细菌繁殖，癌细胞生长等自繁殖系统。第四类是波动性，局部组织生长过快而坏死，原有结构的稳定性又得到恢复。这种自我修复的系统往往会成为超稳定系统，比如不断更换新元件的机器。,系统组织的老化：结构畸变与功能异化,一般说来，在生长过程中，每出现一个新的功能耦合网，组织都可能会对生长的基础结构进行某种加固。因为最低层结构的微小干扰会对上层结构产生很大影响，所以组织系统越复杂，在生长过程中就越会不断加固基础结构的稳定性。但是，只要基础结构和生长过程的链的基本结构不变，生长过程中对基础结构的加固必定有一个限度。加固一般是一种防干扰机制，当防干扰机制复杂到一定程度，它本身反而会干扰源。因此，当组织的基本结构不变时，生长总有一个极限。组织的各种功能是由组织结构决定的，包括那些未参与耦合的功能，都是组织结构的产物。而组织的存在就是保持其基本结构稳定不变，但这基本结构的稳定性（功能耦合的自我肯定）却受到那些未参与耦合功能的慢性侵蚀与破坏，这种普遍的功能异化（功能耦合的自我否定）最后导致系统老化。,