① 生物學的創始人是誰
生物學的創始人——查爾斯·羅伯特·達爾文 (Charles Robert Darwin,1809.2.12—1882.4.19)
達爾文是英國 博物學家,生物學家,進化論的奠基人。1809—1882年,查理士達爾文於1809年2月12日誕生在英國的一個小城鎮。他以博物學家的身份,參加了英國派遣的環球航行,做了五年的科學考察。在動植物和地質方面進行了大量的觀察和採集,經過綜合探討,形成了生物進化的概念。1859年出版了震動當時學術界的《物種起源》。書中用大量資料證明了形形色色的生物都不是上帝創造的,而是在遺傳、變異、生存斗爭中和自然選擇中,由簡單到復雜,由低等到高等,不斷發展變化的,提出了生物進化論學說,從而摧毀了各種唯心的神造論和物種不變論。恩格斯將「進化論」列為19世紀自然科學的三大發現之一(其他兩個是細胞學說,能量守恆和轉化定律)。
他所提出的天擇與性擇,在目前的生命科學中是一致通用的理論。除了生物學之外,他的理論對人類學、心理學以及哲學來說也相當重要。
一、達爾文之前
如果一定要給生物學一個生日的話,那一天就是1859年11月24日。在那一天,在經過二十年小心謹慎的准備之後,達爾文出版了《物種起源》。第一版印了一千二百五十本,在一天之內銷售一空。一門嶄新的學科從此誕生了。
但是,一門新的學科不會從天而降。在1859年,科學界已經有了大量的進化證據,做好了准備迎接進化論的誕生。這時候的進化證據歸納起來有動植物培養、化石記錄、解剖比較、退化器官、胚胎發育和生物地理分布這幾類。
【動植物的栽培】
動物家養和植物栽培已經有了幾千年的歷史,人們由此已經知道同一物種往往有著差別極大的形態。這些形態是可以被改變的,通過精心的選擇,可以得到新的品種。這種經由達爾文所謂的「人工選擇」而獲得的品種,其彼此之間的差別,有時比野外物種之間的差別還要大。如果我們在野外見到狼狗和哈巴狗的話,完全可能把它們當成象狼和狐狸那樣兩個截然不同的物種。動植物培養提供了「生物是可變的」感性而直觀的材料。
【考古化石的豐富研究】
那時候,科學界早已知道化石乃是生物體的遺跡,而且,許多從前的物種現在已經不存在、滅絕了,也就是說,生物界的組成並不是從古到今一成不變的。許多種類在化石記錄中顯示了隨著地理時間的推移而逐漸發生變化的趨勢,有時在兩個類群之間還可以發現處於過渡形態的化石。各個主要生物類群在化石記錄中並不是同時出現的,而是有先有後,很有順序,而且這個順序與從現存生物的比較得到的順序相符。比如,從形態結構(例如心臟結構)和生理特點(例如呼吸系統)的比較,我們可以推測脊椎動物從「低級」到「高級」的順序是魚類、兩棲類、爬行類和哺乳類,而在化石記錄中,我們也發現魚類化石的確先在較早的地層開始出現,其次是兩棲類、爬行類,而以哺乳類化石出現得最晚。化石記錄所展示的從「低級」到「高級」的順序,是生物進化的一個有力證據。
【比較解剖學提供佐證】
早在十六世紀,就有科學家發現人和鳥雖然外表很不相同,骨骼組成和排列卻非常相似。到了十九世紀,研究不同生物種類的形態結構的比較解剖學已相當發達,各生物種類在內部結構的同源性也越來越明顯。正如達爾文所指出的:用於抓握的人手,用於挖掘的鼴鼠前肢,用於奔跑的馬腿,用於游泳的海豚鰭狀肢和用於飛翔的蝙蝠的翼手,它們的外形是如此的迥異,功能是如此的不同,但是剔除皮毛、肌肉之後,呈現在我們眼前的骨架卻又是如此相似!對此最合理的解釋就是它們都是從同一祖先進化而來的,因為適應環境具有了不同的功能和不同的外形,但是骨子裡卻沒能變多少。如果它們是被分別創造出來的,根本沒必要讓有不同功能和不同外形的器官有著相似的構造,因為這樣的構造設計,就其功能和外形而言,有時顯得不是那麼合理。如果讓一個工程師來設計這些前肢,他完全可以去除一些對其它物種必需,對這個物種卻是個累贅、退化得只剩一點痕跡的骨頭.
而且,比較解剖學使我們認識到許多生物體都有一些退化了的器官,它們是生物進化的令人信服的證據。比如鯨,它的後肢已經消失了,但它的後肢骨並沒有消失,我們還可以在它的尾部找到已不起作用的盆骨和股骨。甚至在一些蛇類中,我們也可以找到盆骨和股骨的殘余。這使我們相信,鯨是由陸地四足動物進化來的,蛇是由蜥蜴進化來的。我們人類,已完全退化了的器官也不少,尾骨、轉耳肌、闌尾、瞬膜(第三眼瞼)等等都是完全退化、不起作用的器官,它們除了讓我們記住我們的祖先曾經象猴一樣有尾巴,象兔子一樣轉動耳朵,象草食動物一樣有發達的盲腸,象青蛙一樣眨眼睛,還能有別的什麼合理解釋嗎?
【胚胎發育的研究】
早在十八世紀,動物學家就已經發現,在動物胚胎發育的過程中,會經過一系列與較低等的動物很相似的時期。比如說人,在胚胎發育的早期出現了鰓裂,不僅外形象魚,而且內臟也象魚:有動脈弓,心臟只有兩腔等等。對這個現象的唯一合理的解釋,就是人是由魚進化來的,祖先的特徵在胚胎發育過程中重演了。事實上,爬行類、鳥類和哺乳類在胚胎發育的早期都跟魚類相似,而且有些時期幾乎不可能區別開來,這是所有的脊椎動物都有共同祖先的一個證據。
總之,在達爾文之前,生物進化已是鐵證如山了,一些敢於沖破宗教信仰的束縛的科學家也開始正視這個事實。早在十八世紀中葉,法國博物學家布封就已認為生物物種是可變的,並大膽地推測所有的動物都來自同一種祖先。他並且認為地球的年齡要比《聖經》所記載的幾千年要古老得多,並把生物物種的變化和地球環境的變化聯系起來。但是在社會的壓力下,布封被迫宣布放棄這些離經叛道的觀點,因此未能產生什麼影響。
② 系統發生生物地理學的介紹
系統發生生物地理學(Phylogeography)也叫譜系生物地理學(中文譯法的差異),由John C. Avise和其同事們於1987年提出,主要研究基因譜系(尤其是種內和近緣種間)地理格局的歷史演化以及形成的原理和過程。系統發生生物地理學從系統發育角度來探討類群的地理學格局,並估計影響空間格局的基因流動、歷史或生態的阻隔等。
③ 生物學的發展分為哪幾個階段
嚴格意義上的現代生物學,是從西方傳到我國的。生物學是現代自然科學的一個重要分支,它的發展具有悠久的歷史,大致可以分為以下四個階段。
第一,實驗生物學階段。
這個時期生物學知識主要是來自人們的日常生活和勞作經驗,直到義大利文藝復興時期(14~16世紀),生物學才開始有個重大的突破。
第二,經典生物學時期。
從17世紀到19世紀中期,隨著歐洲工業革命的蓬勃發展,生物學逐漸從博物學中獨立出來。經典生物學時期以分門別類、觀察描述為主要特點,人們從多樣性的生物世界尋找統一性的理論概括,這是生物學發展過程中第一次從分析到綜合的階段。
第三,分子生物學階段。
1944年,美國生物學家艾弗里首次證明DNA是遺傳物質。1953年,美國沃森,英國克里克提出DNA雙螺旋結構模型。(標志著分子生物學階段的開始)
第四,當代生物的發展方向。
以基因工程為核心的生物技術顯現出強大的生命力,成為當今世界最令人矚目的高新技術之一,是許多國家產業結構調整的戰略重點。
(3)生物地理學什麼時候成立的擴展閱讀
學科分支
1、動物學領域:
動物學-動物生理學-解剖學-胚胎學-神經生物學-發育生物學-昆蟲學-行為學-組織學
2、植物學領域:
植物學-植物病理學-藻類學-植物生理學
3、微生物學/免疫學領域:
微生物學-免疫學-病毒學
4、生物化學領域:
生物化學-蛋白質力學-糖類生化學-脂質生化學-代謝生化學
5、演化及生態學領域:
生態學-生物分布學-系統分類學-古生物學-演化論-分類學-演化生物學
6、現代生物技術學領域:
生物技術學-基因工程-酵素工程學-生物工程-代謝工程學-基因體學
7、細胞及分子生物學領域:
分子生物學- 細胞學-遺傳學
8、生物物理領域:
生物物理學-結構生物學-生醫光電學-醫學工程
9、生物醫學領域:
感染性疾病-毒理學-放射生物學-癌生物學
10、生物信息領域:
生物數學-仿生學-系統生物學
11、環境生物學領域:
大氣生物學-生物地理學-海洋生物學-淡水生物學
④ 達爾文的資料
【簡介】
英國博物學家,進化論的奠基人。1831—1836年,他以博物學家的身份,參加了英國派遣的環球航行,做了五年的科學考察。在動植物和地質方面進行了大量的觀察和採集,經過綜合探討,形成了生物進化的概念。1859年出版了震動當時學術界的《物種起源》。書中用大量資料證明了形形色色的生物都不是上帝創造的,而是在遺傳、變異、生存斗爭中和自然選擇中,由簡單到復雜,由低等到高等,不斷發展變化的,提出了生物進化論學說,從而摧毀了各種唯心的神造論和物種不變論。恩格斯將「進化論」列為19世紀自然科學的三大發現之一(其他兩個是細胞學說,能量守恆和轉化定律)。
他所提出的天擇與性擇,在目前的生命科學中是一致通用的理論。除了生物學之外,他的理論對人類學、心理學以及哲學來說也相當重要。
【生平】
一、達爾文之前
生物進化論,甚至可以說整個生物科學,開始於1859年11月24日。在那一天,在經過二十年小心謹慎的准備之後,達爾文出版了《物種起源》。第一版印了一千二百五十本,在一天之內銷售一空。一門嶄新的學科從此誕生了。
但是,一門新的學科不會從天而降。在1859年,科學界已經有了大量的進化證據,做好了准備迎接進化論的誕生。這時候的進化證據歸納起來有動植物培養、化石記錄、解剖比較、退化器官、胚胎發育和生物地理分布這幾類。
動物家養和植物栽培已經有了幾千年的歷史,人們由此已經知道同一物種往往有著差別極大的形態。這些形態是可以被改變的,通過精心的選擇,可以得到新的品種。這種經由達爾文所謂的「人工選擇」而獲得的品種,其彼此之間的差別,有時比野外物種之間的差別還要大。如果我們在野外見到狼狗和哈巴狗的話,完全可能把它們當成象狼和狐狸那樣兩個截然不同的物種。動植物培養提供了「生物是可變的」感性而直觀的材料。
那時候,科學界早已知道化石乃是生物體的遺跡,而且,許多從前的物種現在已經不存在、滅絕了,也就是說,生物界的組成並不是從古到今一成不變的。許多種類在化石記錄中顯示了隨著地理時間的推移而逐漸發生變化的趨勢,有時在兩個類群之間還可以發現處於過渡形態的化石。各個主要生物類群在化石記錄中並不是同時出現的,而是有先有後,很有順序,而且這個順序與從現存生物的比較得到的順序相符。比如,從形態結構(例如心臟結構)和生理特點(例如呼吸系統)的比較,我們可以推測脊椎動物從「低級」到「高級」的順序是魚類、兩棲類、爬行類和哺乳類,而在化石記錄中,我們也發現魚類化石的確先在較早的地層開始出現,其次是兩棲類、爬行類,而以哺乳類化石出現得最晚。化石記錄所展示的從「低級」到「高級」的順序,是生物進化的一個有力證據。
早在十六世紀,就有科學家發現人和鳥雖然外表很不相同,骨骼組成和排列卻非常相似。到了十九世紀,研究不同生物種類的形態結構的比較解剖學已相當發達,各生物種類在內部結構的同源性也越來越明顯。正如達爾文所指出的:用於抓握的人手,用於挖掘的鼴鼠前肢,用於奔跑的馬腿,用於游泳的海豚鰭狀肢和用於飛翔的蝙蝠的翼手,它們的外形是如此的迥異,功能是如此的不同,但是剔除皮毛、肌肉之後,呈現在我們眼前的骨架卻又是如此相似!對此最合理的解釋就是它們都是從同一祖先進化而來的,因為適應環境具有了不同的功能和不同的外形,但是骨子裡卻沒能變多少。如果它們是被分別創造出來的,根本沒必要讓有不同功能和不同外形的器官有著相似的構造,因為這樣的構造設計,就其功能和外形而言,有時顯得不是那麼合理。如果讓一個工程師來設計這些前肢,他完全可以去除一些對其它物種必需,對這個物種卻是個累贅、退化得只剩一點痕跡的骨頭.
而且,比較解剖學使我們認識到許多生物體都有一些退化了的器官,它們是生物進化的令人信服的證據。比如鯨,它的後肢已經消失了,但它的後肢骨並沒有消失,我們還可以在它的尾部找到已不起作用的盆骨和股骨。甚至在一些蛇類中,我們也可以找到盆骨和股骨的殘余。這使我們相信,鯨是由陸地四足動物進化來的,蛇是由蜥蜴進化來的。我們人類,已完全退化了的器官也不少,尾骨、轉耳肌、闌尾、瞬膜(第三眼瞼)等等都是完全退化、不起作用的器官,它們除了讓我們記住我們的祖先曾經象猴一樣有尾巴,象兔子一樣轉動耳朵,象草食動物一樣有發達的盲腸,象青蛙一樣眨眼睛,還能有別的什麼合理解釋嗎?
早在十八世紀,動物學家就已經發現,在動物胚胎發育的過程中,會經過一系列與較低等的動物很相似的時期。比如說人,在胚胎發育的早期出現了鰓裂,不僅外形象魚,而且內臟也象魚:有動脈弓,心臟只有兩腔等等。對這個現象的唯一合理的解釋,就是人是由魚進化來的,祖先的特徵在胚胎發育過程中重演了。事實上,爬行類、鳥類和哺乳類在胚胎發育的早期都跟魚類相似,而且有些時期幾乎不可能區別開來,這是所有的脊椎動物都有共同祖先的一個證據。
自從十六世紀以來,隨著西方航海業的發達,特別是美洲和澳洲的發現,博物學家們見識到無數新奇的物種。許多的物種,甚至整個屬、科、目,只在某個地理區域被發現。當博物學家在澳洲和南美見到袋鼠、袋狼、袋熊、袋鼬、袋貂、袋獾等等聞所未聞的動物,就不免奇怪為什麼上帝只在這里創造出有袋類哺乳動物。這並非那裡的環境是為有袋類而設的,因為當移民們給這些地方帶去高等哺乳動物後,許多有袋類因為競爭不過高等哺乳類而數量銳減甚至滅絕了。顯然更合理的解釋是,由於這些地區與別的大陸隔絕,而有了獨特的進化途徑。即使是一個群島,也往往有在別的地方找不到的特有物種。做為神學院的畢業生的達爾文最初對神創論產生了懷疑,就是因為在加拉帕格斯群島見到了那些島與島之間都不同種的巨龜,見到了在別的地方都找不到的多達十三種的「達爾文雀」,而不由得發生疑問:為什麼上帝要在這個小小的角落炫耀他的創造才能,專門為這里創造出如此多的「只此一家,別無分店」的特有物種?合理的解釋是,這些物種的祖先都是從別的地方來的,幾萬年幾十萬年後發生了變化,從而產生了形形色色的特有物種。
總之,在達爾文之前,生物進化已是鐵證如山了,一些敢於沖破宗教信仰的束縛的科學家也開始正視這個事實。早在十八世紀中葉,法國博物學家布封就已認為生物物種是可變的,並大膽地推測所有的動物都來自同一種祖先。他並且認為地球的年齡要比《聖經》所記載的幾千年要古老得多,並把生物物種的變化和地球環境的變化聯系起來。但是在社會的壓力下,布封被迫宣布放棄這些離經叛道的觀點,因此未能產生什麼影響。
比布封稍後的另一位法國博物學家拉馬克則要固執得多,影響也要大得多。他是第一個系統地研究生物進化的人。他對生物進化的理解,跟現在並不相同。在他看來,生物界是一個從最簡單、最原始的微生物按次序上升到最復雜、最高等的人類的階梯,而所謂生物進化,就是從非生物自然產生微生物,微生物進化成低等生物,低等生物進化成高等生物,直到進化成人的過程。他認為,這個進化過程是不斷在重復,至今仍在進行著的。也就是說,在今天,聰明的猩猩仍在盡力進化成人。拉馬克也是試圖解釋進化現象的第一人,他給出了第一個進化的理論。這個理論主要有兩點:第一,生物體本身有著越變越復雜、向更高級形態進化的內在慾望;第二,生活環境能夠改變生物體的形態結構,而後天獲得的性狀能夠遺傳,簡言之,「用進廢退」。在著名的長頸鹿例子中,拉馬克是這么解釋長頸鹿的長頸由來的:長頸鹿的祖先經常伸長了脖子去吃樹高處的葉子,脖子受到了鍛煉,變長了,而這一點可以遺傳,因此其後代就要比父母的脖子長一些,一代又一代,脖子就越來越長。
拉馬克的這套理論,並不能說服當時的科學家接受進化論。這固然有宗教的原因,但也有科學上的懷疑。比如,拉馬克的進化論認為非生物能自然產生微生物,但是當時雖然巴斯德還未做否定自然發生論的著名實驗,科學界卻已普遍認為有足夠的證據表明自然發生論是不正確的。因此拉馬克雖然影響很大,卻是往往被當做反面教材來嘲笑和批駁。生物學界迫切需要有一個象牛頓一樣的科學巨人,能夠無可置疑地證明生物進化的事實,並且給出合理的解釋。這個巨人,就是達爾文。
二、達爾文
歷史選擇了達爾文做為生物科學的創始人,似乎純屬偶然。1809年2月12日出生於富裕的醫生家庭的查爾斯·達爾文,在青少年時代是個游手好閑的紈絝子弟,而不象是肩負歷史使命的天才。他的父親有一次指責他說:「你除了打獵、玩狗、抓老鼠,別的什麼都不管,你將會是你自己和整個家庭的恥辱。」固然,這時候他很熱衷於收集礦石和昆蟲標本,但這是在男孩子當中很普遍的一種愛好,並沒有什麼特殊之處,雖然我們現在可以認為他未來的科學研究乃是兒時興趣的延續。 1825年秋,老達爾文准備讓兒子繼承自己的衣缽,把他送進了愛丁堡醫學院。可惜,小達爾文對醫學毫無興趣,更要命的是,他天性脆弱,不敢面對手術台上的淋漓鮮血。兩年之後,只好從醫學院退學了。醫生是當不成了,當牧師也是個體面的職業,達爾文聽從父命,進了劍橋學神學。雖然他對神學也沒有什麼興趣,花在打獵和收集甲蟲標本上的時間恐怕比花在學業上的要多得多,卻也終於在1831年畢業,准備當個鄉間牧師了此殘生。
達爾文在晚年回顧他的一生時,認為他的所有這些所謂高等教育完全是一種浪費。他覺得正式的課程枯燥無味,也沒能從課堂上學到什麼。但是在這些年,他在課余結識了一批優秀的博物學家,從他們那裡接受了科學訓練。他在博物學上的天賦也得到了這些博物學家的賞識。1831年,當植物學家亨斯樓(J. S. Henslow)被要求推薦一名年輕的博物學家參加貝格爾號的環球航行時,他推薦了忘年交達爾文。達爾文的父親竭力反對兒子參加航行,認為這會推遲兒子在神學職業上的發展。在達爾文的一再懇求下,老達爾文終於作出讓步,表示他若能找到一個可敬的人支持他去,他就可以去。達爾文找到了舅舅、他未來的丈人來說服父親,並僥幸通過了以苛刻著稱的費茲洛伊(R. Fitzroy)船長的面試,於1831年底隨貝格爾號揚帆起航,途經大西洋、南美洲和太平洋,沿途考察地質、植物和動物。一路上達爾文做了大量的觀察筆記,採集了無數的標本運回英國,為他以後的研究提供了第一手的資料。五年之後,貝格爾號繞地球一圈回到了英國。
當達爾文踏上貝格爾號的時候,他是個言必稱《聖經》的神學畢業生、正統的基督教徒,他的虔誠常常被海員們取笑。但是當他返回英格蘭時,在他看來《舊約》不過是一部「很顯然是虛假的世界史」,其可靠性並不比印度教的聖書高。他完全拋棄了基督教信仰,並逐漸成為不相信上帝存在的懷疑論者或理性主義者,而其出發點,就是對「一切生物都是由上帝創造」的信條的懷疑。
在環球航行時,有三組事實使得達爾文無法接受神創論的說教:第一,生物種類的連續性。他在南美洲挖到了一些已滅絕的犰狳的化石,與當地仍存活的犰狳的骨架幾乎一樣,但是要大得多。在他看來,這可以認為現今的犰狳就是由這種已滅絕的大犰狳進化來的。第二,地方特有物種的存在。當他穿越南美大草原時,他注意到某種鴕鳥逐漸被另一種不同的、然而很相似的鴕鳥所取代。每個地區有著既不同又相似的特有物種,與其說這是上帝分別創造的結果,不如說是相同的祖先在處於地理隔絕狀態分別進化的結果。第三,是來自海洋島嶼的證據。他比較了非洲維德角群島和南美加拉帕格斯群島上的生物類群。這兩個群島的地理環境相似,如果生物是上帝創造出來的,在相似的地理環境下應該創造出相似的生物類群才是合理的,但是這兩個群島的生物類群卻差別很大。事實上,維德角群島的生物類群更接近它附近的非洲大陸,顯然,應該認為島上的生物來自非洲大陸並逐漸發生了變化。這個進化過程在加拉帕格斯群島上更加明顯。達爾文發現,組成這個群島的各個小島雖然環境相似,卻各有自己獨特的海龜、蜥蜴和雀類。沒有任何理由認為上帝故意在一個小島上創造這些獨特的物種,更合理地,應該認為這些特有物種都是同一祖先在地理隔絕條件下進化形成的。
1837年,在貝格爾號之行結束一年後,達爾文開始秘密地研究進化論。他的第一堆筆記,是家養和自然環境下動植物的變異。他研究了所有可能到手的資料:個人觀察和實驗、別人的論文、與國內外生物學家的通訊、與園丁和飼養員的對話等等,很快得出結論,家養動植物的變異是人工精心選擇造成的。但是自然環境下的變異又是怎麼來的呢?他仍然不清楚。一年之後,他在休閑時讀了馬爾薩斯的《人口論》。馬爾薩斯認為人口的增長必然快於生活資料的增長,因此必然導致貧困和對生活資料的爭奪。達爾文突然意識到,馬爾薩斯的理論也可以應用於生物界。所有的生物的繁殖速度都是以指數增長的,後代數目相當驚人,但是一個生物群的數目卻相對穩定,這說明生物的後代只有少數能夠存活,必然存在著爭奪資源的生存競爭。達爾文進一步推導:任何物種的個體都各不相同,都存在著變異,這些變異可能是中性的,也可能會影響生存能力,導致個體的生存能力有強有弱。在生存競爭中,生存能力強的個體能產生較多的後代,種族得以繁衍,其遺傳性狀在數量上逐漸取得了優勢,而生存能力弱的個體則逐漸被淘汰,即所謂「適者生存」,其結果,是使生物物種因適應環境而逐漸發生了變化。達爾文把這個過程稱為自然選擇。
因此,在達爾文看來,長頸鹿的由來,並不是用進廢退的結果,而是因為長頸鹿的祖先當中本來就有長脖子的變異,在環境發生變化、食物稀少時,脖子長的因為能夠吃到樹高處的葉子而有了生存優勢,一代又一代選擇的結果,使得長脖子的性狀在群體中擴散開來,進而產生了長頸鹿這個新的物種。
雖然達爾文在讀了《人口論》之後就有了靈感,馬上就有了自然選擇的想法,但是要過了四年,在收集了大量的資料之後,他才開始把這個理論記錄下來,並把手稿送給一些朋友徵求意見。他太清楚一旦自己的理論發表將會對社會產生怎樣的震撼了,而做為一個天性平和的人,這是他想要盡力避免的,因此他留下了一份遺囑,他有關進化論的手稿只能在他死後發表。
但是在1858年夏天,達爾文收到了華萊士的信,迫使他不得不在生前發表自然選擇理論。華萊士是一個年輕的生物地理學家,當時正在馬來群島考察。跟達爾文一樣,他所觀察到的生物的地理分布特點也促使他思考生物進化的問題。那一年的二月,他生了一場間歇熱,在病中突然想到了馬爾薩斯的《人口論》,並且也因此獨立地發現了自然選擇理論。他出身貧寒,又極其反對基督教,沒有達爾文做為上層社會人士的種種顧慮,因此以一股初生牛犢不怕虎的勁頭,用三個晚上就寫成了一篇論證自然選擇的論文,寄給達爾文徵求意見。他並不知道達爾文此時已研究了二十年的進化論,之所以會找上達爾文,完全是由於達爾文在生物地理學學界的崇高地位;而這個地位,在達爾文完成貝格爾號之航後就確立了。
當達爾文讀了華萊士的論文,見到他自己的理論出現在別人的筆下時,其震驚和沮喪可想而知。他的第一個念頭,是壓下自己的成果,而讓華萊士獨享殊榮。但是他的朋友、地理學家賴爾和植物學家虎克都早就讀過他有關自然選擇的手稿,在他們的建議下,達爾文把自己的手稿壓縮成一篇論文,和華萊士的論文同時發表在 1859年林耐學會的學報上。這兩篇論文並沒有引起多大的反響。也是在賴爾和虎克的催促下,達爾文在同一年發表了《物種起源》(篇幅只是他准備多年的手稿的三分之一左右),這才掀起了軒然大波,並征服了科學界。
由於《物種起源》的成功,也可能是被達爾文的人格和智慧所折服,雖然華萊士與達爾文同享發現自然選擇理論的殊榮,他卻總是把榮耀歸功於達爾文一人,並把自然選擇理論稱為「達爾文主義」--這個稱呼沿用至今。
三、達爾文的三大難題
達爾文自己把《物種起源》稱為「一部長篇爭辯」,它論證了兩個問題:第一,物種是可變的,生物是進化的。當時絕大部分讀了《物種起源》的生物學家都很快地接受了這個事實,進化論從此取代神創論,成為生物學研究的基石。即使是在當時,有關生物是否進化的辯論,也主要是在生物學家和基督教傳道士之間,而不是在生物學界內部進行的。第二,自然選擇是生物進化的動力。當時的生物學家對接受這一點猶豫不決,因為自然選擇學說在當時存在著三大困難。
第一,是缺少過渡型化石。按照自然選擇學說,生物進化是一個在環境的選擇下,逐漸地發生改變的過程,因此在舊種和新種之間,在舊類和新類之間,應該存在過渡形態,而這只能在化石中尋找。在當時已發現的化石標本中,找不到一具可視為過渡型的。達爾文認為這是由於化石記錄不完全,並相信進一步的尋找將會發現一些過渡型化石。確實地,在《物種起源》發表兩年後,從爬行類到鳥類的過渡型始祖鳥出土了,以後各種各樣的過渡型化石紛紛被發現,最著名的莫過於從猿到人的猿人化石。在現在被稱為過渡型的化石已有上千種,但是與已知的幾百萬種化石相比,仍然顯得非常稀少。這有兩方面的原因。一方面,生物化石都是偶然形成的,因此化石記錄必然非常不完全;另一方面,按照現在流行的「間斷平衡」假說,生物在進化時,往往是在很長時間的穩定之後,在短時間內完成向新種的進化,因此過渡形態更加難以形成化石。
第二,是地球的年齡問題。既然自然選擇學說認為生物進化是一個逐漸改變的過程,它就需要無比漫長的時間。達爾文認為這個過程至少需要幾億、十幾億年。但是當時物理學界的泰斗威廉·湯姆遜(即開爾文勛爵,一個神創論者)用熱力學的方法證明地球只有一億年的歷史,而只有最近的最多兩千萬年地球才冷卻到能夠讓生命生存。對於物理學家的挑戰,達爾文無法反擊,只能說「我確信有一天世界將被發現比湯姆遜所計算而得的還要古老」。我們今天已知道達爾文是對的,而湯姆遜算錯了,現在的地質學界公認地球有四十幾億年的歷史,而至少在三十億年前生命就已誕生。但是在當時,在地球的年齡問題上,人們顯然更傾向於相信物理學權威。
第三個困難是最致命的:達爾文找不到一個合理的遺傳機理來解釋自然選擇。當時的生物學界普遍相信所謂「融合遺傳」:父方和母方的性狀融合在一起遺傳給子代。這似乎是很顯然的,白人和黑人結婚生的子女的膚色總是介於黑白之間。湯姆遜的學生、蘇格蘭工程師簡金(F. Jenkin) 據此指出:一個優良的變異會很快地被眾多劣等的變異融合、稀釋掉,而無法象自然選擇學說所說的那樣在後代保存、擴散開來,就象一個白人到一個非洲黑人部落結婚生子,幾代以後他的後代就會完全變成了黑人。達爾文雖然從動植物培養中知道一個優良的性狀是可以被保留下來的,但是他沒有一套合理的遺傳理論來反駁簡金。達爾文被迫做出讓步,承認用進廢退的拉馬克主義也是成立的,可以用來補充自然選擇學說。事實上,在達爾文逝世(1882年)前後,生物學界普遍接受拉馬克主義,而懷疑自然選擇學說。
如果達爾文知道奧地利遺傳學家孟德爾的實驗,就不會在遺傳問題上陷入絕境了。孟德爾在1865年就已經發現了基因的分離定律和獨立分配定律。生物遺傳並不融合,而是以基因為單位分離地傳遞,隨機地組合。因此,只要群體足夠大,在沒有外來因素(比如自然選擇)的影響時,一個遺傳性狀就不會消失(膚色的融合是幾對基因作用下的表面現象)。在自然選擇的作用下,一個優良的基因能夠增加其在群體中的頻率,並逐漸擴散到整個群體。
很顯然,孟德爾主義正是達爾文所需要的遺傳理論。可惜,孟德爾的發現被當時的科學界完全忽視了。具有諷刺意味的是,當孟德爾主義在1900年被重新發現時,遺傳學家們卻認為它宣告了達爾文主義的死亡,在他們看來,隨機的基因突變,而不是自然選擇,才是生物進化的真正動力。只有一些在野外觀察動植物行為的生物統計學家仍然信奉達爾文主義,因為他們所觀察到的生物對環境的奇妙適應性,是無法用隨機的突變來解釋的。
四、偉大的綜合
達爾文主義和孟德爾主義的開始融合,是在孟德爾定律被重新發現之後二十年的事。這一次不是一個科學巨人的孤身奮戰,而是群星燦爛了。在這些偉大的科學家中,最重要的是英國人費歇(R. A. Fisher)、荷爾登(J.B.S.Haldne)和美國人萊特(S. Wright)。他們從理論上證明了,達爾文主義和孟德爾主義不僅不互相沖突,而且相輔相成。那些在野外做觀察研究的生物統計學家所獲得的進化論數據,都可以從遺傳學原理推導出來。在孟德爾遺傳學的基礎上,自然選擇可以完滿地解釋生物的適應性進化,根本不需要拉馬克主義(拉馬克主義這時候也已被證明是不可能的)。孟德爾遺傳學正是達爾文夢寐以求的遺傳學!這些理論研究工作,是在1918年開始,而在三十年代初基本完成的。1930年,費歇發表了《自然選擇的遺傳理論》;1931年,萊特發表了《孟德爾群體中的進化》;1932年,荷爾登發表了《進化的動力》。這三本經典著作,構成了現代進化論的理論基礎。
但是這些理論研究,涉及到復雜的數學計算,不是一般的生物學家們所能理解的。而且只有理論沒有實驗,也很難被生物學家們所接受。因此,他們的研究工作,對當時的生物學界並沒有產生太大的影響。直到生物學界出現了另一位偉大的科學家,他不僅有耐心去弄懂這些繁瑣的數學計算,而且用實驗來驗證這些計算,他就是俄國出身的美國遺傳學家杜布贊斯基(T. Dobzhansky)。杜布贊斯基師從俄國遺傳學家契特維里科夫(S. Chetverikov)研究果蠅遺傳學,1927年移民到美國(兩年後他的老師被蘇維埃政府逮捕,實驗室被關閉)。他與萊特合作,以果蠅為實驗材料證實了萊特的理論工作。1937年,杜布贊斯基發表了《遺傳學和物種起源》。在這部繼《物種起源》之後最為重要的進化論論著中,杜布贊斯基在理論上和實驗上統一了自然選擇學說和孟德爾遺傳學,對博物學家和實驗生物學家產生了巨大的影響,刺激了各個領域的生物學家都投身到進化論的研究當中來。
接下去的十年,是現代進化論碩果累累的十年。動物學家邁耶(E. Mayr) 把現代進化論應用於分類學研究,並提出了在地理變異和隔絕條件下新種產生的模型。古生物學家辛普森(G. G. Simpson)的研究表明現代進化論能夠很好地被用於解釋化石記錄,而植物學家斯特賓斯(G. L. Stebbins) 則指出植物的進化同樣能被現代進化論所解釋。到本世紀四十年代,現代進化論已經被成功地應用於生物學的所有領域。1942年,朱利安·赫胥黎(進化論奠基人之一湯姆遜·赫胥黎之孫)發表《進化:現代綜合》一書,綜合了現代進化論在各個領域的研究成果,現代進化論也因此被稱為「現代綜合學說」,也即新達爾文主義。標志著這個偉大的綜合過程的最終完成的,是1947年在普林斯頓成立了「遺傳學、分類學和古生物學的共同問題委員會」。組成這個委員會的三十個學術權威代表著生物學的不同領域,但有著一個共同的觀點:達爾文主義和孟德爾主義的綜合。
⑤ 生物學的由來,說一下為什麼
20世紀40年代以來,人們為了找出生命不服從於無生命物質的運動規律,吸收了數學、物理學和化學等的成就,逐漸發展成一門精確的、定量的、深入到分子層次的科學,就是後來的生物學。
人們通過生物學認識到生命是物質的一種運動形態。生命的基本單位是細胞,它是由蛋白質、核酸、脂質等生物大分子組成的物質系統,生命現象就是這一復雜系統中物質、能和信息三個量綜合運動與傳遞的表現。生命有許多為無生命物質所不具備的特性。
(5)生物地理學什麼時候成立的擴展閱讀:
生物學最早是按類群劃分學科的,如植物學、動物學、微生物學等。由於生物種類的多樣性,也由於人們對生物學的了解越來越多,學科的劃分也就越來越細,一門學科往往要再劃分為若干學科。
例如植物學可劃分為藻類學、苔蘚植物學、蕨類植物學等;動物學劃分為原生動物學、昆蟲學、魚類學、鳥類學等;微生物不是一個自然的生物類群,只是一個人為的劃分,一切微小的生物如細菌以及單細胞真菌、藻類、原生動物都可稱為微生物,不具細胞形態的病毒也可列入微生物之中。
因而微生物學進一步分為細菌學、真菌學、病毒學等。
參考資料來源:網路——生物學
⑥ 系統發生生物地理學的發展
系統發生生物地理學的出現應該歸功於以下方面。
1)20世紀70年代中期開始,線粒體標記開始被大量應用於群體遺傳學和分子系統學研究,大量的研究發現系統發育分析的概念和方法可以被用於種內水平的研究,並且線粒體基因譜系常呈現明顯的地理格局,此類研究的大量積累促進了系統發生生物地理學的出現。
2)群體遺傳學中發展的溯祖理論(coalescent theory)為系統發生生物地理學提供了理論根基,並成為系統發生生物地理學統計分析方法的基礎。
3)DNA測序技術(1977年)和聚合酶鏈式反應(PCR,polymerase chain reaction)(1983年)的發明從技術層面促進了線粒體DNA的應用,為系統發生生物地理學提供了技術基礎。
⑦ 生物地理學的介紹
生物地理學(biogeography)是生物學和地理學間的邊緣學科。研究生物在時間和空間上分布的一門學科。即生物群落及其組成成分,它們在地球表面的分布情況和及形成原因。研究生物的地理分布以及和它相關的各種問題的科學。按其問題和方法分,有生物區系地理學、生物系統地理學、歷史生物地理學等涉及植物相和動物相的分布,即生物的區系分布及生物生態地理學這兩大分支。此外根據作為對象的生物群來劃分,有植物地理學、動物地理學、昆蟲地理學等。
⑧ 古生物地理學的研究簡史
古生物地理學的研究大致可分為 3個階段: 如早寒武世,以萊得利基蟲類(redlichids)和小油節蟲類(ole-nellids)為代表的兩個大的古動物地理區就是最好的例子這兩個大的古動物地理區,不僅有分類級別高的差異,還有明顯的古動物地理區的邊界。萊得利基蟲古動物地理區,包括東亞、南亞、西亞南部、地中海南北緣、大洋洲和南極洲等地。小油節蟲類古動物地理區包括西歐、北歐、西伯利亞、北美和南美等地區。有些學者認為早寒武世還有一個中間區(或混生區),指的主要是地中海區和西伯利亞等地。中、晚寒武世與早寒武世相似,不同的是北美三葉蟲動物群與歐洲北部的已大不相同,而與亞洲的一些屬群相似。
許多屬群是廣布的,但世界性的古生物地理大區不十分明顯。以三葉蟲的屬群來看,勉強可以分出北區和南區。北區包括北美、西伯利亞和中國華北。南區包括歐洲、古地中海區、南美和澳大利亞。有些學者認為南區還可以再劃分為3個小區,但從動物群上分析還不太明顯。從筆石的分布看,則可分為大西洋區和太平洋區。大西洋區位於較穩定的地區,包括中歐、南歐和中國西南等地區,筆石以底棲或游泳類型為主,有下垂對筆石、斷筆石、全筆石等。太平洋區位於活動區,包括中國華南、澳大利亞東部、北美東部和西部以及西伯利亞周圍地區等。
根據珊瑚、腕足類可以分為 3個大的古動物地理區。①北區包括北歐、北美、西伯利亞、蒙古、中國的准噶爾和興安嶺等地區,以發珊瑚、短板珊瑚及腕足類圖瓦貝等為代表,可能代表當時北半球中緯度海域特殊動物群;②南區包括南美西部和南非開普地區,代表南半球高緯度海域的冷水型動物群區;③特提斯區,包括地中海區、中亞、東亞太平洋沿岸和澳大利亞,其中有擬包珊瑚、日本珊瑚、雅斯珊瑚等。 歐亞大區和岡瓦納大區。歐亞大區以歐亞大陸為主,包括北非、北美東北部和澳大利亞北部地區。中、晚石炭世在北亞和北極海地區,出現可能代表較低水溫的腕足類、類動物群。岡瓦納大區包括南非、南美、印度、澳大利亞、南極和中國西藏、滇西等地,以出現小型單體珊瑚和特有的冷水型寬鉸蛤動物群為特徵。
的海生生物分區與晚石炭世的相似。
泥盆紀至石炭紀早期古植物是廣布的,到古生代晚期世界性的植物地理區非常明顯,並可分為4個大區,即歐美植物區、華夏植物區(熱帶植物區)、安加拉植物區(北溫帶植物區)和岡瓦納植物區(寒溫帶單調植物區)。
海生軟體動物有明顯的地理分區,即北方區、特提斯區、南方區和環太平洋區。中國境內以特提斯區動物群分布最廣,早、中三疊世僅有少量北方區分子混入,晚三疊世黑龍江省東部、湖南、江西和廣東等地出現鄂霍茨克髫蛤(Entomonotis ochotica)和長鉸貝英蛤(Bakevellia matsushitai),說明上述地區與北方區海水連通。中國境內以古天山、古秦嶺、古大別山一線為界,南方以雙扇蕨科中的網脈蕨(Dictyophyllum)和格脈蕨(Clathropteris)植物群為特徵,代表熱帶、亞熱帶近海環境。北方以蓮座蕨科擬丹尼蕨(Danaeopsis)、貝爾瑙蕨(Bernoullia)植物群為特徵,代表潮濕溫帶的內陸環境。
的海生生物分區主要受緯度、水溫等因素控制,並可分為特提斯區和北方區。特提斯區以造礁珊瑚、海綿、厚殼軟體類和若干菊石為特徵,代表低緯度暖水動物群。北方區缺乏造礁珊瑚,但有雛蛤(Buchia)和一些菊石、箭石等,代表北半球高緯度溫水動物群。早侏羅世早期,兩大區生物分異並不明顯,中、晚侏羅世則較顯著。如中國黑龍江省東部完達山區出現的中侏羅世晚期北極頭菊石 (Arctocephalites)和分布較廣的晚侏羅世雛蛤動物群,都與北方區的海侵有關。
的海生生物分區與侏羅紀相似。以雙殼類為例,可以分出一個低緯度帶的特提斯大區和南、北兩個溫帶大區。特提斯大區造礁生物繁盛,如珊瑚、固著蛤等。大型有孔蟲和大量生物活動的影響而形成,代表典型的熱帶、亞熱帶暖水水域。南、北兩個溫帶大區屬於溫暖水域動物群性質。中國青藏高原雅魯藏布江以北地區的白堊紀海侵來自特提斯大區,屬暖水類型。黑龍江省東部早白堊世早期的雛蛤動物群則屬溫水類型。白堊紀時中國也存在不同的植物氣候分帶現象。
的海域以特提斯海域為主,此外,各大陸的邊緣也有一些新生代的海相沉積。新生代之後的現代陸地動物地理分區,可分為新北區,舊北區,新熱帶區,衣索比亞區,印度馬來區或東方區和亞澳區(Australasian)。新生代的植物分區基本上以緯度來劃分,與現代植物地理分區相似,如泛北極植物區、新熱帶植物區(西半球)、古熱帶植物區(東半球)和南極植物區。
⑨ 生物學的最新發展
從18世紀到19世紀,植物學及動物學等生物科學逐漸形成專門的學科。拉瓦錫和其它物理學家開始通過物理和化學方法將有生物的世界和無生命的世界連接起來。探索博物學家如亞歷山大·馮·洪堡調查了生物和他們所在環境之間的關系,這些關系取決於地理,並建立了生物地理學、生態學及動物行為學。博物學家開始否認本質主義並考慮滅絕及物種突變的重要性。細胞學說為生命的基礎提供了新的角度。這些發展以及胚胎學和古生物學,被查爾斯·達爾文綜合到自然選擇的進化論中。19世紀末,自然發生說(英語:spontaneous generation)開始沒落,同時疾病生源說(英語:germ theory of disease)興起,而遺傳的機制仍處於神秘狀態。
20世紀初,對孟德爾的作品的重新發現帶來了托馬斯·亨特·摩爾根和他的學生們的遺傳學的快速發展。到了1930年代,群體遺傳學和自然選擇相結合形成「新達爾文主義」。新的學科得到了快速發展,特別是在沃森和克里克提出DNA的結構之後。隨著分子生物學的中心法則的建立和遺傳密碼的破譯,生物學被明顯地分為有機體生物學(organismal biology)——主要研究生物體及所在的群體—和細胞生物學及分子生物學所在領域。到20世紀末,一些新學科如基因組學和蛋白質組學則打破了這一趨勢,有機體生物學家使用了分子生物學的技術,而分子生物學家和細胞生物學家也調查了基因和環境的關系以及自然生物體的遺傳。
⑩ 美國地理學史的近代地理學
第一次世界大戰後,美國地理學的各自然分科在加速了獨立發展的同時,也出現了被相鄰地學學科吸引
的趨勢。氣候學、地貌學和生物地理學逐漸相應地歸入氣象學、地質學和生物學。30年代初,I.鮑曼寫了《地理學與社會科學的關系》一書後,地理學在美國社會科學界取得應有的地位,成為自然和社會的兩棲學科。人文地理學分支得到進一步發展。第一次世界大戰時,美國農業部出版了V.C.芬奇和O.E.貝克的《世界農業地理》。1925年,克拉克大學創辦《經濟地理》雜志,從20年代到40年代登載了世界各大洲的許多農業地理論著。20年代起,城市地理學開始發展,先後出現研究城市結構的同心帶學說、扇形學說和多核心學說(見城市地域結構),這些學說成為建立地理空間模式的第一步。 60年代末以來,美國地理學的另一重大變化是激進地理學,特別是馬克思主義地理學的出現和發展。這主要是西方世界的階級矛盾和種族矛盾突出,以及第三世界民族斗爭激烈所促成的。1969年克拉克大學創辦了激進地理學刊物《對立面》。一部分地理學者主張用馬克思的歷史唯物主義來研究地理現象,並重建地理學思想和實踐。R.皮特在其編輯的《激進地理學》一書中指出「作為一門完整的革命科學,馬克思主義為地理學的激進運動提供了堅實的理論基礎」。1974年美國成立了社會主義地理學家聯合會(USG),並發展有廣泛的國際聯系。
由於地理學人文化傾向的加強和地理學思想的不斷變化,美國地理學的自然的和人文的地理學分支學科為數眾多,區域地理研究涉及到世界各地。不同的思想流派雖然在美國地理學發展史上發生興衰變化,但彼此也並未完全取代。現代美國地理學呈現出多元化的現象。 普雷斯頓·詹姆斯著,李旭旦譯:《地理學思想史》,商務印書館,北京,1982