进化论在进化中

（选自《大自然》1982年第一期。作者卢继传）

1982年4月19日是达尔文去世一百周年。这一百年来，生物学发展非常迅速，出现了越来越多的分支学科。那么，达尔文奠定的进化论，在今天的生物学中占有什么样的位置呢？现在，我们仅从生态学、遗传学方面，来看看进化论与现代生物学发展的关系。这也许是人们感兴趣的问题。

当前，世界人口激增，经济快速发展，严重地破坏了自然环境和自然资源，生态学正在受到重视，并已经对人口理论和制定人口政策发生了越来越大的影响。

生态学是1866年由德国生物学家海克尔首先提出的。但直到近几年来，人类对大自然的破坏受到了惩罚，人们才觉醒过来，重视了研究如何处理人与自然的关系这一重大问题。1962年，美国生物学家雷切尔·卡森发表了《寂静的春天》一书，向人们敲起警钟，人类不能无视大自然，随心所欲，否则就会带来灾难，威胁人类的生存。

生态学研究生物与其生存的自然环境之间的相互关系。在自然环境中，生物与各种环境因素，生物与生物之间，不断地进行着物质和能量的交换，形成了错综复杂的关系。它们之间既相互斗争，又相互联系，相互制约。自然界的这种矛盾统一体就叫做生态系统。如果一个生态系统中的物质循环得不到有效运转，生态系统就失去了平衡，自然环境就会遭到破坏。生态学的研究目的，就是要人们掌握自然规律，维护生态平衡。

事实上，达尔文的研究工作首先探索了生物与其周围环境的关系。因为进化论就是研究生物在外界环境中如何生存、繁殖、发展；生物如何适应于环境，又怎样地合理分布。这就是说，进化论正是研究生物与其周围环境如何发生联系。他曾以英格兰的红三叶草、土蜂、田鼠和猫为例子，说明生物之间的相互制约关系：红三叶草要靠土蜂来传粉，以便传种接代；田鼠吃土蜂，土蜂的数量取决于田鼠的多少；猫吃田鼠，田鼠的数量又取决于猫的多少。达尔文说明它们之间既保持和谐关系，又不断地进行斗争。

达尔文进化论的核心是自然选择理论。自然选择包括三个重要因素：变异性、遗传性和生存斗争。什么是生存斗争呢？达尔文说：“我应该先说明，我应用生存斗争这个名词是广义的、比喻的、包含有生物的相互依赖性，而更重要的是，不仅有生物的个体生存，并且也有繁殖其种类的意义在内。”他把生存斗争概括为生物与其生存环境的关系，生物与生物之间、同种个体之间的相互关系。

各种生物要生存、要发展都必然会与生存环境发生关系，这既有斗争的一面，也有和谐和互相依存的一面。存在下来的生物意味着它们对环境的适应，生态系统保持平衡。例如，一块灌木区域能养活大量的野兔。但如果这块灌木区域空间有限，野兔太多的话，有些野兔无处藏身，就容易遭到猎人或猛禽的捕杀。这是进化论研究的问题，又是生态学所探讨的问题，更确切地说是种群生态学研究的问题，生物往往不是单个地存在，而是以一个群体存在于一定的环境中。那么，某个环境或某个栖息地能养活多少生物，能存在什么样的生物，要看栖息地的支付能力，包括食物、空间和环境因素（水、气候等）。又比方说，一个小公园只能养50只鸽子，30只家雀，10只灰松鼠等，超过这些生物数量，破坏了这个公园的支付能力，也就是破坏了生态系统的平衡。

由此可见，生态学是生存斗争引申而产生的一门科学，它丰富了达尔文进化论。

达尔文最早提出了生物存在遗传、变异的特性。由于生物具有遗传性，使它保持稳定性，变异的个体逐渐得到积累，在自然选择过程中又得到巩固，遗传下去，形成新物种，推动生物进化。

进化论的问世意味着遗传学研究的开端。因为它提出了问题，必然为一门新学科的兴起开拓了道路。20世纪以来，孟德尔的遗传理论被重新发现之后，遗传学就迅速发展起来。目前，遗传学并没有停留在细胞水平，而是在分子水平来研究基因的活动规律，形成分子遗传学。它不仅揭示了遗传、变异的物质基础是基因，如个体的性状、眼睛的颜色等等都是几个基因或许多基因决定的，而且具体地了解到基因主要存在于染色体的结构中，基因是由核酸和蛋白质组成的，而最重要的成份是DNA（脱氧核糖核酸）。基因使生物的遗传性状得到传递，产生一种特有的生物。

基因变化引起生物变异，遗传学称为突变。突变为生物进化提供了潜力。由于基因的变化是DNA分子结构的变化，所以，突变是随机的，难以预计的。分子遗传学为突变提供论据。我们知道，DNA是由核苷酸组成的，核苷酸是由碱基连接起来的长链。1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克发现了DNA是一种双螺旋结构，基因以一定结构存在，非常稳定。后来又有科学家发现，DNA双螺旋中的一千乃至数千个核苷酸对表示一个基因，这就是说，基因是由核苷酸对组成的大分子。据计算，基因的平均分子量约为百万级（1500个核苷酸对），基因的遗传信息主要以碱基排列来表达。因此一旦DNA分子上某一碱基对发生变化，就引起基因变化而造成生物突变。基因分子量那么大，它的变化率很高。这就为突变的偶然性提供了根据。至今人们已经越来越精细地认识到基因的复杂活动规律。

科学的发展日益丰富了进化论。可是，有人从基因变化的偶然性出发，推论出生物进化纯粹是偶然的。这完全是误解了。因为基因并不是存在于真空中。当生物生长的时候，它的基因与环境之间总要相互影响。基因要保持生物的稳定，环境却要破坏它的稳定。生物要生存和发育，其基因与环境就必须协调一致。

基因代表物种特性，狗只能生出狗，不可能生出别的动物。但是生物性状（称为表现型）是由基因与环境相互影响产生的。由于环境的变化，生物从生到死一直在发生变化。所以在自然界中可以看到一种现象：相同的基因产生了不同的表现型。例如，“纯种狗”所生的小狗实际上都具有相同的基因型，但是每只小狗的表现型可能都不一样。可能有一只小狗发育不全，体格比其他小狗小得多。有人通过观察发现，这只小狗可能在娘胎里得不到足够的营养，或是生下来没有吃够奶等。可见，生活在不同的环境，出自相同基因型的表现型之间可能差异较大。

突变的个体（也就是表现型）是一个或多个基因改变引起的。遗传学家或育种工作者们通过实验证明，极端的气温、宇宙辐射、紫外线辐射及放射性物质等，都可能使基因以至个体发生变化。基因变化所产生的突变，破坏了生物的稳定性。所以突变一般是有害的，仅有少量是有益的。当然，如果环境改变了，有害的突变因适应于环境也可能会变成有益的突变。

遗传学还证明，有用的突变经过千代万代，通过自然选择的作用，不断积累才创造出我们现在所看到的一切生物。因为物种进化不是指单一的个体，而是种群。仅仅出现一个突变个体还不可能导致生物进化，只有这个突变个体巩固下来，繁衍下去，产生种群，这时才出现一个物种转化为另一物种。种群具有广泛的基因来源，这称为基因库，种群要一直存在下去，就必须适应环境。因为环境是不断变化的。因此，自然选择对生物进化总是不断地发生作用。这种作用可能很缓慢，人们无法察觉；也可能很快，如紫外线等人工诱变的办法。基因型符合于环境条件，它则产生出表现型，一代接一代地繁衍下去，基因越来越多，丰富了基因库。或者，基因型在改变的环境中不再有用了，就逐步被淘汰。

生态学和遗传学的发展使达尔文的进化论更加丰富、完善和发展。但是，这两门学科并没有离开达尔文的进化论关于生物进化是变异和自然选择的结果这一基本原理。达尔文的进化论奠定了人类对生物进化认识的基础。他的历史功绩将永垂青史。

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