设为首页收藏本站
开启辅助访问 切换到宽版

科学网

 找回密码
  注册
科学网 › 标签 › 自然选择 › 相关日志

tag 标签: 自然选择

相关日志

”生理选择“还是”自然选择“---达尔文的莫逆之交乔治.罗马尼斯
chenjianhai 2020-9-12 19:35
乔治. 罗马尼斯（ George John Romanes），一位19世纪 英国 著名演化生物学家和生理学家。他的出名 可能并非仅仅因为他的职业或成就，可能也因为 他有一个挚友：查尔斯.达尔文。 乔治出身殷实的宗教家庭，受到过良好的教育，精通多国语言，热爱诗歌、音乐、科学。最为重要的是，他还承袭了父亲”随和平静的人格气质“。 当62岁的达尔文在剑桥大学第一次遇到了这位23岁的年轻人，他就交下了这个朋友，很快他们成为了莫逆之交。 作为达尔文的最年轻的朋友，乔治与达尔文的学术关系紧密。 达尔文生命最后的八年学术生涯是在乔治的帮助下度过的，乔治在此期间担任达尔文的研究助理工作。 虽然终身在捍卫达尔文的理论，但是乔治并没有被达尔文的光芒遮蔽。他的一系列贡献也引起了很多关注，其中包括： 第一次提出了”新达尔文主义（neo-Darwinism）“的概念（即自然选择是最主要的演化力量），并沿用至今。 第一次提出了”生理选择“的概念，并指出了自然选择并不是物种形成的直接原因，生理选择造成的生殖隔离才是第一起始原因。因此现在的课本中才有一种生物学物种的概念，即物种内没有生殖隔离。 His idea was that variation in reproductive ability, caused mainly by the prevention of inter-crossing with parental forms, was the primary driving force in the production of new species. The majority view then (and now) was that geographical separation is the primary force in species splitting (orallopatry) and secondarily was the increased sterility of crosses between incipient species. 1886年，乔治在nature发表了自己生理选择的学说（ Romanes, G. J. Physiological selection; an additional suggestion on the origin of species. Zool. J. Linn. Soc . 19 , 337–411 (1886). ），摘选如下： 1）But, in order to secure diversity, multiplication, or ramification of species, it appears to me obvious that the primary condition required is that of preventing intercrossing with parent forms at the origin of each branch-whether the prevention be from the first absolute, or only partial. 物种多样性、增殖、分化的前提是不育祖代杂交。生理选择造成的杂交抑制，是物种多样性的原因。 2）But when once this condition is supplied by physiological selection, I have no doubt that divergence of character may then be promoted by natural selection, in the way that is explained by Mr. Darwin. 先有生理的选择，导致了杂交不育（或不亲和），进而会出现自然选择导致的性状分化。 3) 作者提出生理的选择相对于自然选择有优势。因为生理选择可以解释达尔文提出的表型特征的分化，作者同时将这种分化称之为物种的衍生ramification of species. 达尔文的逻辑顺序，被他颠倒了。作者认为先有初级分化，然后才有自然选择。而不是达尔文认为的先有自然选择，然后有初级分化。该理论可以解释同域成种。同域成种现象似乎是达尔文自然选择原则无法解释的问题。 4) 该文章认为自然选择是属、科、目甚至纲级生物的起源原因；但是生理选择是物种水平的起源原因。 乔治的观点，于现代的生物学研究具有积极的意义，因为他提出了对于种内多样性或初始种（ incipient species ）、同域成种的一种生物学可检测的解释。 可能最难能可贵的是，乔治在达尔文的盛名之下，敢于发表自己独特的看法（尽管他自己认为是补充性的）；同时，达尔文对乔治科学观点的宽容，这或许也是英国学术得以昌盛的秘诀。
2709 次阅读|0 个评论
病死率最高的狂犬病毒，为什么没有被自然选择淘汰？
热度 4 yanjx45 2020-4-3 07:49
病死率最高的狂犬病毒，为什么没有被自然选择淘汰？ 达尔文进化论 告诉我们，在自然界中不具有 进化优势 的 基因 会被淘汰掉，不具有进化优势的 物种 会被清除掉。 狂犬病毒是所有已知病毒中毒力最强的 。无论感染的宿主是动物还是人，一旦发病， 死亡率 100% 。 狂犬病只能预防，不能治疗 。迄今 狂犬病的治疗 还未实现 0 的突破 ，在全球还无一例公认治疗成功的病例。 容易导致宿主死亡的病毒， 即 毒力太强 的病毒， 往往不容易在宿主中大规模播散，在进化过程中很容易被自然选择清除掉 。 病毒 入侵宿主 的目的是为了 自身的生存和 繁殖，那么如果病毒很快把宿主杀死了， 病毒与宿主 同归于尽 ， 病毒就没有办法 继续 繁殖自己，所以这种 结局 对病毒本身来说其实是不合适的。 平均而论，低毒力的病毒比那些死亡率更高的病毒更有可能在人类成功建立传播循环。 这种更大的机会可能是由于高毒力病毒在出现的早期阶段需要有更多的易感宿主 。 不容易导致宿主死亡的病毒有机会长时间与宿主 共进化 。 在这个过程中，病毒往往会获得逃避宿主免疫攻击的能力，也会变得对宿主的伤害越来越小， 比如 肝炎病毒 往往在感染几十年后才会导致病人死亡，一些 疱疹病毒 甚至可以伴随人类一生而不会导致明显的症状 所以，一般来说，病毒在进化和变异的过程中，它会向着那种 低毒性 和更强的 传染性 发展。 低毒性 和 传染性 对病毒本身来说是 有利 的，以便于自己在宿主体内长期生活，以及 “ 传染 ” 更多的宿主。 由于毒力太高， 狂犬病毒 并不能算是一种 “ 成功 ”的病毒 。对宿主过高的致死率对病毒自身来讲是 进化上的一种 严重缺陷 ，不利于狂犬病毒自身的生存和发展。 狂犬病毒的 高毒力 带来两个明显的 不利后果 ： 1， 狂犬病的发病率通常非常低 ， 通常都只 能 是 零星散发 。 狂犬病毒无论是在动物还是在人群中永远不可能 大规模流行 。 2， 狂犬病毒 实际上经常会 自然灭绝 。事实上已有证据证明 狂犬病毒在局部或全球范围内自然灭绝的事件在历史上曾经多次发生 。尽管 有关狂犬病的记载 与人类历史一样悠久，但有确凿的证据证明， 远古时代 在狗和人群中流行的 狂犬病毒毒株 早已绝灭，甚至可能曾多次绝灭，而目前狗群中流行的狂犬病毒是 大约一千年前 再次从 蝙蝠 中传播过来的。 下面我们分别从这两个方面进行具体说明。 一、 狂犬病的发病率通常非常低 ， 通常都只是零星散发 ， 永远不可能 大规模流行 。 在人类历史上，许多病毒性传染病都曾造成 大流行 ，造成大量人口死亡，给人类造成重大危害，甚至直接影响 历史的进程 ，如 天花病毒 ， 1918年的 大流行 流感病毒 。 在许多国家和地区的文化中，对狂犬病的 恐惧 都 根深蒂固。狂犬病惨痛的临床过程、致死率 100%的悲惨结局，长久以来在各国 哲学家 和 科学家 们的笔下都 曾 获得特殊的关注 。 但 狂犬病 对 人类 历史 的影响实际上可以说是 微乎其微 ，狂犬病在历史上从来只是 零星散发 ， 狂犬病永远成不了大气候 。 人群中 狂犬病 的 发病率 通常不超过 人口的 十万分之一 。 狂犬病从未明显改变各国的人口数量 。 人狂犬病的感染源主要是 狗 ，与狗的狂犬病相比， 人狂犬病的发病率通常更低。 在欧美国家 ， 在消除狗群中的狂犬病以前 ， 狂犬病每年致死的人数通常仅为个位数（小于 10）。像美国、日本、法国这样的人口和面积都较大的国家，每年狂犬病的死亡人数通常也只是两位数（小于100），仅美国偶尔曾超过100人。 中国近 70年来， 人 狂犬病 有 3个 流行 高峰 和 3个低谷 。每年死亡人数的最大波动幅度在 7,037人 （ 1981年）和 159人 （ 1996年）之间 ， 即存在 35倍以上的 波动幅度 。 1950年－2009年 中国人狂犬病年度死亡率示意图。 中国的人狂犬病 年度死亡人数 的这种 波动 与 狗群数量 的 波动 密切相关（在其他国家，通常还与 狗 的 疫苗接种比例 有关），也与 狂犬病毒自身的消长和流行规律 有关，而与 人群 疫苗接种量 关系不大（ 疫苗 对当年人群死亡率的影响不超过30% ）。 从图中可见： 3个低谷 分别是 1950年、1960年和1996年前后，年度死亡人数都在 200人以下 。 以 1996年 为例，当年全国狂犬病的发病率曾降至 159人 ，随后又逐年缓慢上升。 从 1990年到2000年的十年间 ，中国每年人用狂犬病疫苗的使用量逐渐从 500万人份 增加到大约 800万人份 。从 2000年到2010年，疫苗的使用量大体上是从 800万人份 增加到 1500万人份 （个别年份曾接近 2,000万人份）。所以在1996年前后的十年中，中国的 人用狂犬病疫苗使用量 并无显著增加，比此后的十年使用量还要少一半以上。所以 目前可以肯定的是：这段时间发病率的下降与人类的努力，即人用疫苗的使用量多少并无直接关联。 而这段时间 狗的数量 随着生活水平的提高在逐渐增加，并未发生突然显著降低的情况。因此，推测此次狂犬病流行规模的突然急骤下降，可能是由于狂犬病毒流行有 自身的特殊规律 ： 在狗的数量不变或逐步增加的条件下，狂犬病毒的流行普遍会表现出明显的 消长周期 。 人类目前对这个 消长周期 还了解甚少，可能 自然选择 这只 无形的手 在其中发挥着重要作用 。 目前对此还有待进行更系统、深入的 研究。 可以推测， 如果完全不进行 暴露后预防 ，我国 每年 狂犬病 死亡人数 的 上限 是 1万人 ，死亡人数也可能自然下降到 200人以下 。 狗的密度对狂犬病传播有显著的制约作用。 不同国家、地域狂犬病持续传播的前提条件是有大量易感宿主－狗的存在，而且狗的空间分布不能太分散，群体密度必须达到一定的临界值。在非洲肯尼亚农村狂犬病传播的现场研究数据显示， 只有在狗的群体密度超过 4.5只/平方公里 时，狂犬病才可能在当地 的狗群中持续存在。 人的狂犬病95%以上来源于狗 ，特别是流浪狗。 狗的数量和狂犬病发病率是决定人狂犬病的发病率的最重要因素 。 经验证明， 只要消除了狗群中的狂犬病，人的狂犬病就自然消除了 ，正如目前欧美发达国家和其他地区部分发展中国家已经做到的那样 。 二、 狂犬病毒 实际上经常会 自然灭绝。 狂犬病毒的高毒力带来的第二个明显的后果是：狂犬病毒不仅经常处于被淘汰的威胁中， 实际上狂犬病毒在过去和现在经常被自然选择所淘汰。 事实上狂犬病毒在全球不同地区交替灭亡的案例经常发生，某些地区可能数年里自然病例越来越少，以至在若干年里完全绝迹。但后来又从别的地方输入病例，形成一个小的流行高潮。然后疯狗大量死亡，狗群数量急剧降低，狂犬病毒又随之绝迹。 狂犬病毒甚至也曾在全球范围被淘汰，完全绝灭。 当前世界各地广泛分布的犬 (食肉目动物)狂犬病毒都属于 基因1型 狂犬病毒，有很多变种，但这些变种都有共同的祖先，这个 共同的祖先 可追溯到大约 500年之前 。这个时间正好与人类在过去 5个世纪 中大规模的迁徙相一致。 历史记载中犬和人的狂犬病有非常悠久的历史。在 4000年前的美索不达米亚（在今伊拉克境内）文明中就有关于 食肉目动物 狂犬病的描述。但是，引起美索不达米亚狂犬病的 病毒型别 是未知的，而该种病毒极有可能早已绝灭。 其背后的根源可能是因某些历史或环境的因素，甚至可能仅仅由于该病毒的 毒力太强 ，致死率太高，以至受感染的宿主群体的数量或密度不足以维持该病毒的生存。 狂犬病毒的 分子钟 和 系统进化史 目前对狂犬病毒的分子生物学和生物信息学研究所获得的资料己能初步勾勒出狂犬病毒的 系统进化史 。 分子钟（ molecular clock ） 假说认为，氨基酸或核苷酸替代速率在进化过程中是近似地保持恒定的，尽管替代速率的观察值受随机误差的影响。将不同 生物谱系 按分子钟假说构建一棵树就可能估计不同谱系对之间或不同序列对之间粗略的 分化时间 。按此途径构建的树称为 线性树 (Linearized Tree) 。假定分子钟在某个生物类群中存在，可借助相关的计算机程序评估 生物类群之间的进化关系 ，特别是可用于评估 在进化过程中不同生物类群之间的 分歧时间 。不同作者将分子钟假说应用于 狂犬病毒 的自然进化史研究，得到了一些 有价值的推论 。 狂犬病毒属 的 进化率 粗略地估计是 3.1 x 10 -4 ~5.5 x 10 -4 dS （同义替代） / 位点 / 年。由此可推算出当前世界上广泛分布的 狂犬病毒变种 的分化发生在 285 至 504 年之前 。与 dN （非同义替代）相比， dS 通常是中性的而且对进化时间更敏感。然而，如果进化间期很长，则 dS 更快达到饱和。因此，为了评估较早的分化，采用 dN 进行计算。由 dS 推算出 dN 的平均值为 1.85 x 10 -5 / 位点 / 年，这个变异率较 HIV 或人甲型流感病毒低，但与估计的单负链 RNA 病毒目的另一个成员 Ebora 病毒 G 基因的变异率相似。假定存在生物钟，采用 PHYLIP 系统发生推导软件包可以构建一个系统进化树（采用非同义校正距离），由此可以推算 出， 狂犬病毒从翼手目到食肉目动物的宿主转换发生在 888 至 1459 年之前。 犬狂犬病毒 都来源于 蝙蝠狂犬病毒 。狂犬病毒在蝙蝠 (翼手目)中的进化远远早于食肉目动物中狂犬病毒的出现，后者很可能是源于从蝙蝠中 溢出 (spillover) 的病毒。狂犬病毒从翼手目到食肉目动物的宿主转换发生在 888至1459年之前。换句话说，现存的犬狂犬病毒与蝙蝠狂犬病毒在大约1千多年前有共同的祖先。 如果考虑 所有基因型的狂犬病毒 ，它们最近的 共同祖先 出现在 7080至11631年之前，而且首先以 食虫蝙蝠 作为传播媒介。 目前全球所有发达国家和部分发展中国家已经基本消除了家养动物和人中的狂犬病。 全球有望在 2030年 消除狂犬病，中国有望在 2025年 消除狂犬病 。 狂犬病毒本身正处在被自然选择淘汰的过程中 ，这是在全球彻底消除狂犬病的一个非常重要的 有利因素 。 参考文献： 唐青 严家新：第六章 狂犬病病毒的分子流行病学和系统进化史， 俞永新主编 ： 《狂犬病和狂犬病 疫苗》 （第二版） 中国医药科技出版社 ， 2009年 。 相关博文： 犬狂犬病毒的起源和家谱 (分子钟证据) 　 ( 2012-6-18 ) http://blog.sciencenet.cn/blog-347754-583391.html 　　 中国狂犬病年度死亡率巨大波动的原因和启示（ 2014-1-7） http://blog.sciencenet.cn/blog-347754-756717.html 　
个人分类: 狂犬病防治|55218 次阅读|4 个评论
[转载]方舟子：进化·达尔文
fqng1008 2019-11-21 17:17
一、巨人出世 现代生物学之父查尔斯 ·达尔文（Charles Darwin）于1809年2月12日出生于英国什鲁斯伯里一个富裕的中产阶级家庭，他的祖父伊拉兹马斯·达尔文（Erasmus Darwin，1731－1802）和父亲罗伯特·达尔文（Robert Darwin，1766－1848）都是很成功的医生，积累了大笔财产。他的母亲来自英国著名的制陶世家韦兹伍德（Wedgwood）。很巧的是，伊拉兹马斯·达尔文是进化论先驱，在进化论历史上占有一席之地。他在1794年出版的《动物法则》（Zoonomia）一书中简略地提出了一种进化理论，其主要内容与拉马克稍后更详细地提出的进化理论相近。但是这些主张在当时并未引起科学界的注意，以后对达尔文也无影响。 年轻时的达尔文 达尔文在青少年时代是个游手好闲的纨绔子弟，而不象是肩负历史使命的天才。他的父亲有一次指责他说： “你除了打猎、玩狗、抓老鼠，别的什么都不管，你将会是你自己和整个家庭的耻辱。”固然，这时候他很热衷于收集矿石和甲虫标本，但这是在男孩子当中很普遍的一种爱好，并没有什么特殊之处，虽然我们现在可以认为他未来的科学研究乃是儿时兴趣的延续。1825年秋，老达尔文准备让儿子继承家庭传统，把他送进了爱丁堡大学学医。可惜，小达尔文对医学毫无兴趣，更要命的是，当时的手术手段极为残酷，而他天性脆弱，不敢面对手术台上的淋漓鲜血。两年之后，只好从医学院退学了。医生是当不成了，当牧师也是个体面的职业，达尔文听从父命，进了剑桥大学学神学。虽然他对神学也没有什么兴趣，花在打猎和收集甲虫标本上的时间恐怕比花在学业上的要多得多，却也能应付考试，在1831年以非优等生中排名第十的成绩毕业，准备当个乡间牧师了此残生。 贝格尔号 达尔文在晚年回顾他的一生时，认为他的所有这些所谓高等教育完全是一种浪费。他觉得正式的课程枯燥无味，也没能从课堂上学到什么。但是在这些年，他在课余结识了一批优秀的博物学家，从他们那里接受了科学训练。他在博物学上的天赋也得到了这些博物学家的赏识。 1831年，达尔文完成学业后，随地质学家、灾变论者亚当·塞奇威克（Adam Sedgwick）到威尔士考察，并梦想能有机会到热带地区做博物学研究。没想到这个机会很快来了。这一年的8月，他从威尔士考察回来，发现剑桥大学植物学教授亨斯楼（John Henslow，1769－1861）给他的一封信，让他赶快申请当贝格尔号的博物学家。当时英国海军计划派贝格尔号到南美海域考察，制作海图。船长罗伯特·费兹洛伊（Robert Fitzroy）希望旅途中能有一名年轻的绅士作陪，于是想到要招一名不付工资的博物学家。亨斯楼推荐了忘年交达尔文。达尔文的父亲竭力反对儿子参加航行，认为这会推迟儿子在神学职业上的发展。在达尔文的一再恳求下，老达尔文终于作出让步，表示他若能找到一个可敬的人支持他去，他就可以去。达尔文找到了舅舅、他未来的丈人乔西亚·韦兹伍德（Josiah Wedgwood，1769－1861）来说服父亲，并侥幸通过了以苛刻著称的费兹洛伊船长的面试（费兹洛伊迷信面相，认为达尔文的鼻子形状表明他不会吃苦耐劳），于1831年12月27日随贝格尔号扬帆起航，途经大西洋、南美洲和太平洋，沿途考察地质、植物和动物。在旅途中达尔文也阅读了许多科学著作，其中对他影响最大的是赖尔的《地质学原理》。他在南美洲观察到的地质现象与赖尔的学说相符，使他变成了均变论者。贝格尔号绕地球一圈，于1836年10月2日回到了英国。这五年间，达尔文一路上向亨斯楼写信报告所见所闻，并采集了无数的动物、植物、化石和矿物标本运回英国，还未回国就已在科学界出了名，从一个业余爱好者变成了著名的地质学家和博物学家。他的航行见闻后来以《贝格尔号之航》为名出版，是维多利亚时代最受欢迎的航海游记。 贝格尔号航行路线 当达尔文踏上贝格尔号的时候，他是个言必称《圣经》的神学毕业生、正统的基督教徒，他的虔诚常常被海员们取笑。但是当他返回英格兰时，在他看来《旧约》不过是一部 “很显然是虚假的世界史”，其可靠性并不比印度教的圣书高。他完全抛弃了基督教信仰，并逐渐成为不相信上帝存在的无神论者，有几个因素促成了这个思想转变。在环球航行时，他亲眼目睹了奴隶制的残酷，难以想像一个仁慈的上帝怎么会允许这种制度的存在。更重要的是，他在南美洲，特别是加拉帕格斯群岛上观察到的现象使得达尔文无法接受神创论的说教，动摇了物种不变的观念：他挖到的已灭绝物种的化石看上去和在当地生活着的物种很相似，然而并不相同；海岛上的物种看上去和邻近大陆的很相似，然而也不相同。他留下的笔记表明，至迟在1837年春天，他已经坚决相信新物种能够经由地理隔离而逐渐产生，以及所有的生物都是从共同祖先进化而来的。从那以后他开始思考生物进化的机制，并在1838年9月28日为了消遣而阅读马尔萨斯的《人口论》时，获得了灵感，开始创建自然选择学说。 在 1839年1月，达尔文和他的表妹爱玛·韦兹伍德（Emma Wedgwood，1808－1896）结婚。1842年9月从伦敦搬家到肯特的唐恩村，在那里生活直到逝世。达尔文继承了一大笔遗产，并有丰厚的经济收入，这使他可以专心致志从事生物学研究。他的家庭生活也非常幸福。不幸的是，从30岁开始，达尔文就备受疾病的折磨，每天通常只能工作两、三个小时。他究竟得的是什么病，至今没有定论。所有的症状都表明他的自主神经系统失常，但是病因是什么则众说纷纭，有的认为是在贝格尔之航时在南美感染上寄生虫锥体虫而引起的，有的认为是他吃过的药中含砷引起的重金属中毒，有的则认为是由于精神压力过大引起的心理疾病。疾病使达尔文大多数时间只能呆在家中过隐居的生活，主要靠通信与外界联系，留下了大约一万五千封通信。 达尔文故居 Down House 达尔文在有了自然选择的想法之后，并没有急着发表。他在收集了大量的资料之后，到 1842年才开始把这个理论记录下来，并把手稿送给一些朋友征求意见。之后他又花了八年时间研究藤壶的分类，出版了两本专著。达尔文为什么突然花这么多时间去研究一种不起眼的海洋动物让人觉得有些奇怪，现在看来他实际上是以这种生物为材料试验是否能用他的进化理论研究生物的形态和分类。1856年4月他才开始写关于物种起源的专著。他太清楚一旦自己的理论发表将会对社会产生怎样的震撼了。在1844年，苏格兰出版家罗伯特·钱伯斯（Robert Chambers）匿名出版《创造的自然史之残迹》一书，提出一种直线性进化论，把进化机制归于累积环境或营养改变引起的变异导致。该书在英国臭名昭著，不仅受到宗教人士的抨击，而且也因其中充满科学错误而饱受科学界人士的批评。达尔文很担心如果仓促发表自己的进化论，也会遭受同样的命运。做为一个天性平和的人，这是他想要尽力避免的，做好了在死后才发表其成果的准备。他留下了一份遗嘱，交代在他死后如何处理他有关进化论的手稿。 华莱士 但是在 1858年夏天，达尔文收到了华莱士（Alfred Russel Wallace，1823－1913）的信，迫使他不得不在生前发表自然选择理论。华莱士是一个年轻的生物地理学家，当时正在马来群岛考察。和达尔文一样，他所观察到的生物的地理分布特点也促使他思考生物进化的问题。那一年的二月，他生了一场间歇热，在病中突然想到了马尔萨斯的《人口论》，并且也因此独立地发现了自然选择理论。他出身贫寒，又极其反对基督教，没有达尔文做为上层社会人士的种种顾虑，因此以一股初生牛犊不怕虎的劲头，用三个晚上就写成了一篇论证自然选择的论文，寄给达尔文征求意见。他并不知道达尔文此时已研究了二十年的进化论，之所以会找上达尔文，完全是由于达尔文在生物地理学学界的崇高地位；而这个地位，在达尔文完成贝格尔号之航后就确立了。 当达尔文读了华莱士的论文，见到他自己的理论出现在别人的笔下时，其震惊和沮丧可想而知。他的第一个念头，是压下自己的成果，而让华莱士独享殊荣。但是他的朋友、地理学家赖尔和植物学家虎克都早就读过他有关自然选择的手稿，在他们的建议下，达尔文把自己的手稿压缩成一篇论文，和华莱士的论文同时发表在 1858年林耐学会的学报上。这两篇论文并没有引起多大的反响。也是在赖尔和虎克的催促下，达尔文在1859年发表了《物种起源》（篇幅只是他准备多年的手稿的三分之一左右），这才掀起了轩然大波。由于《物种起源》的成功，也可能是被达尔文的人格和智慧所折服，虽然华莱士与达尔文同享发现自然选择理论的殊荣，他却总是把荣耀归功于达尔文一人，并把自然选择理论称为“达尔文主义”——这个称呼沿用至今。这个称呼恰如其分，这不仅是因为达尔文对自然选择的发现比华莱士早了20年，也不仅是华莱士与达尔文联合发表的论文未受重视，《物种起源》才是真正的开山之作，而且，更重要的是，华莱士对自然选择理论的理解不如达尔文那么准确、深刻。 因为达尔文的缘故，后世很多幻想小说把接触地外生命的任务交给一艘名叫贝格尔号的飞船 在《物种起源》发表之后，达尔文又出版了多部著作进一步阐明其进化理论的各个方面，其中较重要的包括： 1868年出版《家养条件下的动物和植物的变异》，试图解决遗传与变异的问题；1871年出版《人的由来与性选择》，研究人类的进化并提出性选择理论；1872年出版《人和动物的情感表达》，研究动物行为和心理的进化问题。在其晚年，他出版了多部实验植物学的著作，直到逝世的前一天，还在做植物学实验。这个近代史上最富有成果、最激动人心的科学生涯最终在1882年4月19日结束，他被埋葬在威斯敏斯特大教堂，牛顿的身旁。达尔文留下了两个女儿、五个儿子，其中四位是著名的科学家。 欧航局的火星着陆器叫做贝格尔 2 号。可惜坠毁在火星表面 达尔文对生物学的贡献是多方面的，他在进化生物学、生物地理学、系统分类学、生态学、动物行为学、实验植物学等领域所做的开拓性工作，有的在几十年后才显示出其先见之明。达尔文在自传中曾经如此总结其成功的因素： “我做为一个科学人物之所以能够成功，不管这种成功的程度会有多大，据我所能判断的，是由复杂和多样的心理能力和条件所决定的。其中最重要的是对科学的热爱，长期思索任何问题的无限耐心，观察和搜集事实方面的勤勉，和除了常识之外，有相当的发明能力。”他也说：“一个假说不管是多么可爱（而对每一个课题我都忍不住要提出一个假说），一旦事实与之相抵触，我总是尽力让自己毫不犹豫地抛弃它。”达尔文不仅继承了传统的博物学方法，细心地观察和勤勉地收集事实进行归纳，而且使用了现代的科学方法，善于提出可检验的假说，并用新的观察和设计实验来检验它。他完美地把博物学方法和科学方法结合起来，既是最后一个大博物学家，也是第一个大生物学家。 二、贝格尔号之航 贝格尔号之航改变了达尔文的人生，也永远地改变了生物学。达尔文在《物种起源》的开头如此写道： “当我做为一名博物学家随贝格尔号航行的时候，有关南美洲栖息生物的分布以及那块大陆上现存和过去的栖息生物的地质关系的某些事实，给我留下了深刻的印象。在我看来，这些事实多少能够用于阐明物种的起源——这个我们最伟大的哲学家之一所说的神秘中的神秘。” 中喙地雀，加拉帕戈斯群岛上的一种达尔文雀 那么究竟是什么事实，让一位初出道的年轻博物学家敢于怀疑当时绝大多数博物学家所信奉的物种不变观念？达尔文晚年在自传中说，有三组事实给他留下了深刻印象：在南美大草原发现大型动物化石有犰狳一样的盔甲；从美洲大陆南行，邻近动物物种相互取代的方式；加拉帕戈斯群岛上的生物群多数有着南美生物的特征，特别是每个岛上的生物群相互之间略有差异的情形。 “很明显，只有假定物种是逐渐改变的，才能解释类似这样的事实，以及其他许多事实。” 贝格尔号在南美海域来来回回开了三年多勘测南美海岸，其间达尔文多次上岸做地质考察。他在他在岸边挖到了一些树懒、犰狳和美洲驼的化石。这几种动物在当地都还生存着，但是比化石小多了。显然这些化石代表的是已灭绝的物种。达尔文仔细地探测了发现化石的地层和周围环境，判断这些化石的年代并不久远，而且没有发生过大洪水的任何迹象，也没有发生过其它灾难的迹象。这些生物的灭绝不像是灾变引起的，那么这些生物为什么会灭绝？它们与现代树懒、犰狳和美洲驼是否有亲缘关系，都是从同一祖先分支演变来的？ 达尔文所观察到的生物地理分布现象更使他疑惑不解。自然神学为生物的地理分布提供了一个理由，认为上帝为每一个地区设计了适应那里的生存环境的物种。但是这个简单的解释难以说明复杂的生物地理分布现象。达尔文注意到，在南美海岸，动物群和植物群的变化极为明显。比如从阿根廷的布宜诺斯艾利斯到圣菲，纬度仅仅变了三度，物种却变了不少。达尔文在一小时之内，就观察到有六种鸟是从前在布宜诺斯艾利斯没见过的，这两个地方这么靠近，地理环境又那么相似，上帝造物时何必那么慷慨大方，给每一个地方各造出那么多不同的物种？美洲鸵鸟特别让达尔文感兴趣，这种无翅鸟和非洲鸵鸟一样，都适于在开阔的草原上过类似的生活，然而它们的形态又非常不同。上帝为什么不为有着相同的生活条件的所有地区制造同一物种，却要让南美和非洲有不同的生物群呢？在南美巴塔哥尼亚大草原旅行时，达尔文起初只注意到普通美洲鸵。往南旅行了一段距离之后，达尔文的伙伴抓了一头美洲鸵来吃，达尔文才注意到那是一个新物种，与前面见到的普通美洲鸵不同。为什么在北边草原上生活的是普通美洲鸵，到南边草原却变成了新种美洲鸵？二者的地盘并无明确的界限，在中间地带同时生活着两个物种。如果说是因为南北方的环境略有差异，所以上帝为南北方各创造了一种美洲鸵的话，又如何解释它们在中间地带相互竞争的事实呢？ 加拉帕戈斯的巨龟 给达尔文留下了最深刻的印象的是加拉帕格斯群岛上的生物群。加拉帕戈斯群岛在厄瓜多尔以西约 1000公里处，由16个或大或小的火山岛组成，岛与岛之间的距离往往只有几公里、十几公里。我们现在知道，这个群岛形成于大约4百万年前，从来未跟南美大陆连在一起。1835年9－10月间，达尔文在岛上观察了五个星期。那里的动植物虽然总体上跟南美大陆的相似，但又有着明显的、与大陆动植物不同的特征，例如，那里没有吃虫的莺和啄木鸟，却有多种鸣雀有吃虫的习性，而这类雀在其他地方是以吃种子为生的。而且，这个群岛的一些岛上，也有自己的特有种，其形态与其他岛上的特有种既相似又不同。达尔文写道：“有几个岛拥有属于自己的龟、效舌鸫、鸣雀和众多植物的物种，这些物种有相同的一般习性，占据类似的地势，并明显是填补了这个群岛的自然体系中的相同位置，正是这种情形使我感到惊奇。”这些物种中最引人注目的是那些巨龟（“加拉帕戈斯”的在西班牙语的意思就是龟）。它们成群结队地在岛上的沙滩上漫游，总共有十四种或亚种，而且岛与岛之间的巨龟的形态——特别是龟壳——差别非常大，以至于岛上的副总督向达尔文吹牛说，他只要瞄一眼，就知道哪只龟是哪个岛上的。为什么上帝要在这小小的角落显耀他的创造才能，他真有必要专门为这里创造出这许许多多独一无二的物种吗？ 加拉帕戈斯群岛上形态各异的鸟 达尔文在岛上的时候，忙着做地质考察和采集标本，没有时间思考这些问题。离开加拉帕格斯群岛之后，他开始细细回味在岛上的所见所闻。 1836年7月，他在日记中写道，这个群岛的动物学值得仔细研究，因为它可能会推翻物种恒定的观念。对达尔文进化思想的产生起到了关键作用的是群岛上的效舌鸫。他在群岛上采集到三种效舌鸫标本，看上去与美洲大陆的效舌鸫很相似，当时他以为是由大陆的效舌鸫演变来的三个变种。1837年3月他回到英国后，把标本交给著名鸟类学家约翰·古尔德（John Gould）鉴定，古尔德告诉他那不是三个变种，而是三种不同的物种。他恍然大悟，明白了地理隔离能够产生新物种：美洲大陆的效舌鸫在偶然（例如，被风吹裹）到达加拉帕格斯群岛之后，其后代以不同的方式适应新的环境，不是演变成了三个变种，而是变成了三个新的物种，物种是可变的！这显然要比认为上帝无缘无故地分别给不同的岛屿创造了不同的物种，要合理得多。他进而开始创建共同祖先学说：如果群岛上的三个效舌鸫物种都源自一个共同祖先——美洲大陆的效舌鸫，那么也可以联想到，所有美洲大陆的效舌鸫物种也都源自一个共同祖先，以此类推，所有的属、科、目、纲……所有的生物，都源自共同祖先。 三、共同祖先学说的威力 达尔文在《物种起源》的结束语如此写道： “这种观点是宏伟壮丽的：生命及其若干威力最初被赋予几种或一种类型；而且，在这颗行星依据引力的既定定律运行之时，从如此简单的一个开端，最美丽和最奇妙的无穷无尽的类型已经和正在进化。” 进化树 认为地球上所有生命都是由共同祖先进化而来，这种观点不仅是宏伟壮丽的，而且有着强大的解释力量。它使得人们在系统分类学、生物地理学、比较解剖学、比较胚胎学、古生物学等领域所发现的令人迷惑的种种现象有了合理的解释。在达尔文之前，这些学科基本上是描述性的，是达尔文一举把它们变成了因果科学，将它们统一起来，牢固地建立在进化论之上。 系统分类学 从林奈开始，分类学家就力图建立一个能够反映出造物主的原始计划的 “自然系统”，而现在，达尔文指出，一个自然系统应该反映的是生物之间的进化关系，不同生物的异同，都可以由它们的进化关系的远近而得到解释。为什么一个自然系统会以等级结构的形式出现，也曾经让人困惑，而用共同祖先学说来解释，这种形式就是再自然不过的了：一个属的所有物种都有同一个最亲近的共同祖先（所有的猫属动物都是从同一祖先进化来的），一个科的所有物种也是如此（所有的猫科动物都是从同一祖先进化来的），以此逐级类推（所有的肉食目动物、哺乳纲动物、脊索动物门动物、动物都分别有共同祖先），直至所有的生物都有同一个共同祖先。具有共同祖先，是一个分类等级中的所有成员为何彼此那么相似的原因。 漫画：达尔文和他的鸣雀 生物地理学 古人早就注意到不同地区的动植物群分布有各自的特点，把它们加以比较后，出现了一些令人疑惑不解的格局：为什么有些地理、气候条件非常相似的地区，却生活着非常不同的动植物群？而有些地理、气候条件很不同的地区却又生活着相似的动植物群？为什么海岛生物在总体上与其邻近大陆的生物很相似，然而又有独特的物种？正是对这些生物地理分布现象的思考，导致达尔文想到了生物进化的可能。动植物在现在的分布格局，只有用它们的进化史 ——从其原先的起源地点向四周扩散、进化的历史——才能得到合理的解释。具有相似的动植物群的地区通常在地理上是或曾经是联系在一起的，而像海洋、山脉、荒漠这样的地理障碍会使生物群体相互隔绝，而出现较大的差异。那些有能力越过地理障碍的迁移者，通常会成为一个新型群体的祖先。这一点，在海岛上表现得非常特出，岛上的动植物都是偶然从大陆迁到了岛上，又因为适应岛上的环境而发生了各种各样的变化，产生了特有物种。最著名的是达尔文研究过的加拉帕格斯群岛上的鸣雀，后来被称为达尔文鸣雀。达尔文鸣雀在南美大陆也有，但只有一种，而加拉帕戈斯群岛上多达5属13种。达尔文正确地推断，在很早以前有一群大陆鸣雀偶然（例如被飓风吹裹）迁移到岛上（现在我们通过比较蛋白质序列，可以推测这发生于大约一百万年前），在一个新的地理环境占据不同的生态空间，进化出多种不同的物种（称为“适应性辐射”），有了在别的地方只有其他鸟类才有的新习性：有的象啄木鸟一样啄木吃虫，有的以巨龟、鬣蜥甲上的寄生虫为生，有的则吸海鸟的血……其形态也出现了相应的变化。不仅是海岛，大陆也能出现这种适应性辐射。例如澳洲大陆在与其他大陆隔绝之后，真兽类哺乳动物没能迁移过去，而其原有的有袋类哺乳动物则进化成了有多种多样的形态和习性的物种。 比较解剖学 早在古希腊时代，亚里斯多德就试图对不同种类的动物形态进行比较，找出其相似之处。例如，他认为鸟在某种程度上类似于鱼，鸟的身体上端有一对翅膀，鱼的身体前端有一对鳍；鸟的身体下端有一双脚，而大多数鱼也有第二对鳍在后端。在十六世纪，皮埃尔 ·贝龙（Pierre Belon，1518-1564）发现人和鸟虽然外表很不相同，骨骼组成和排列却非常相似，绘制了一幅著名的比较图。到了十九世纪，这门研究不同生物种类的形态结构的学科——比较解剖学——已相当发达，各生物种类内部结构的一致性也越来越明显。英国解剖学家理查德·欧文（Richard Owen，1804－1892）在19世纪40年代，把这样的结构称为“同源”，将它们定义为“在不同的动物中，具有不同的形态和功能的相同器官”。其中最著名的例子是四足脊椎动物的四肢都有五趾。有的从外表看不出来有五趾，比如鸟、蝙蝠的翅膀，或鲸鳍，但将它们解剖，仍可分辨出五个趾骨。有的在成体阶段少于五趾，比如马蹄，但是在其胚胎阶段仍有五趾。达尔文曾经感叹道：“用于抓握的人手，用于挖掘的鼹鼠前肢，马腿，海豚的鳍足，都用相同的模式构建，都包括相似的骨头并位于相同的相对位置上，还有什么比这更奇怪的呢？”如果这些器官是被分别创造出来的，造物主根本没必要让有不同功能和不同外形的器官有着相似的构造，因为这样的构造设计，就其功能和外形而言，有时显得不是那么合理，所以才让人觉得奇怪。但是如果用共同祖先学说来解释，就顺理成章了：所有的四足脊椎动物都来自同一个祖先，该祖先碰巧有五趾。在进化过程中，四足脊椎动物为适应不同的环境，在五趾的框架上做了改造，具有了不同的功能。 贝龙的人鸟比较图，点击图片放大 比较解剖学使人们认识到许多生物体都有一些退化了的器官，不具有完整的功能，或完全没有功能。例如洞穴动物退化的眼睛，鲸、蛇体内残余的后肢骨骼，人的尾骨、转耳肌、阑尾、瞬膜等等。为什么上帝要创造出这些显然无用的构造呢？唯一合理的解释是，它们不是创造出来的，而是进化来的，这些构造原先在祖先中有完整的功能，在进化过程中由于环境、习性的改变，而逐渐退化了。 海克尔的胚胎，点击图片放大 胚胎学 早在十八世纪，动物学家就已经发现，在动物胚胎发育的过程中，会经过一系列与较低等的动物很相似的时期。事实上，爬行类、鸟类和哺乳类在胚胎发育的早期都跟鱼类相似，例如出现腮裂，心脏只有两腔。而且在有些时期，它们的胚胎几乎不可能区别开来，这是为什么呢？在以前，这被认为是自然界阶梯的体现，高等动物的胚胎在发育过程中，逐步攀登自然界阶梯，经过类似低等动物的阶段而走向完美。在十九世纪初期，自然界阶梯的观念已经难以被人接受，德国胚胎学家冯 ·贝尔（Karl Ernst von Baer，1792-1876），提出了胚胎发育的“定律”，认为胚胎发育是一个从简单到复杂，从同质到异质，从普遍到特殊的过程。在胚胎发育的早期，各种生物胚胎都比较简单、同质，所以才出现了相似的形态。但是这种说法无法解释为什么胚胎发育过程中的重演现象，例如为什么爬行类、鸟类和哺乳类的胚胎会出现鳃裂？鳃裂并不比四足脊椎动物的颈部结构更同质或普遍。为什么须鲸的胚胎有牙齿？为什么高等脊椎动物的胚胎有脊索？达尔文在《物种起源》中最早指出，唯一合理的解释，就是这些奇怪的形态是它们的祖先的遗产：“胚胎结构相同透露了祖先相同。”稍后（1866年），德国动物学家海格尔（Ernst Haeckel，1834－1919）提出了生物重演律，声称个体发育是种系发生的重演，反映了简化和压缩了的进化过程，通过研究胚胎发育，就能够弄清楚动物的进化过程。这显然是过于简单化和极端的主张，因为胚胎发育重演的只是祖先的某个特定构造，并不重演祖先的整体形态。 古生物学 地壳的岩层是分层分布的，越下面的越古老，越上面的越年轻，而且每一个岩层的化石群都有自己的特点。越古老的岩层中的化石与现存生物的形态差异越大，而两个连续岩层中的化石彼此之间的相似程度，要比相距较远的岩层中的要接近得多。达尔文指出，如果早期的生物群逐渐进化成了晚期的生物群，那么这种化石分布模式，正是我们预料会出现的。越古老的岩层，其化石的结构越简单，那些最简单的生物，要比更复杂的生物更早出现，而最复杂的生物，则最晚出现。这样的现象也与进化论的预测完全相符：复杂的生物是由简单的生物进化来的。但是，如果生物是进化来的话，那么我们也应该预料会发现从古老形态逐渐演变成晚近形态的连续化石纪录。然而，古生物学家却发现化石纪录到处都是断层、鸿沟，是非常不连续的。在《物种起源》发表的时候，还找不到一具直接证明生物进化的所谓过渡型化石。 为什么化石纪录没能反映出生物的逐渐变化？达尔文解释说，这是由于化石纪录极为不完全。化石的形成是一个非常偶然的事件。在正常情况下，动植物的尸体将被肉食性、腐食性动物吃掉，残存的部分将逐渐被微生物分解，最终完全消失。只有在罕见的情况下，在死亡后尸体很快被埋葬起来，才避免了被彻底分解的结局，逐渐地变成了化石。发现化石的可能性就更低了，绝大多数化石都深埋在地层之中或海底岩层中而没有出土之日，有的虽然出土了，但在人们发现之前已被侵蚀、破坏，只有一小部分的化石才能落到我们的手里。幸运的是，在《物种起源》发表后不久，人们就找到可用于支持达尔文学说的化石。 1861年，在德国出土了始祖鸟化石，它既有爬行类的特征（有牙齿和长着21块椎骨的尾巴），又有鸟类的特征（叉骨和带羽毛的翅膀），明显是从爬行类到鸟类的过渡型。在此之前进化论者已认为鸟类是从爬行类进化而来的，始祖鸟化石证实了这个预测。在《物种起源》发表后的第二年，欧文描述了一具始祖马化石，它像狐狸那般大小，前足有四趾，后足有三趾头。稍后，又有三种类似马的化石在北美洲和欧洲出土。1874年，美国古生物学家奥斯尼尔·马许（Othniel Charles Marsh，1831-1899）把这些马的化石综合起来，首次显示了一种现代脊椎动物（马）是如何通过一系列的过渡型进化而来的。 马的进化 共同祖先学说是如此简单明了，如此令人信服，让人难以相信在达尔文之前竟然没有人会系统地提出，而它一旦被提出来，很快就被生物学家们所普遍接受。在《物种起源》发表之后的 15年间，几乎所有的生物学家都成了进化论者，都相信共同祖先学说。确定生物之间的亲缘关系和它们的进化史，在很长一段时间内都是热门的研究课题，在现在更成了常规工作。但是生物又是通过什么样的机制，从共同祖先进化而来呢？为此达尔文又提出了另一重要学说——自然选择学说。 四、通向自然选择学说之路 达尔文完成贝格尔号之航后不久，他就变成了一名彻底的进化论者。至迟在 1837年7月，他已创建了共同祖先学说。虽然此后他仍继续在为共同祖先学说收集证据，但是对“生物是进化的”这个事实的正确性就再也没有怀疑过。令他疑惑不解的是“生物是如何进化的”这个问题。按达尔文本人的回忆，他在1838年9月28日这一天，有了突破。他在自传中写道： “在我已开始从事有系统的探讨15个月后，我碰巧为了消遣阅读了马尔萨斯的《人口论》，而通过长期持续地观察动植物习性，我已为认识到无处不在的生存斗争做好了准备，不由恍然大悟，在这些条件下，优势的变异将倾向于被保留，而劣势的变异将会被消灭。其结果将会是形成新的物种。这样，我由此终于有了一个可用于研究的理论了。” 马尔萨斯 这个理论达尔文后来称之为自然选择。达尔文本人一直把这个学说的创建归因于从阅读马尔萨斯《人口论》而获得灵感，这显然是过于谦逊和简单化的。达尔文说过，启发他的并非《人口论》全书，而仅仅是书中的一句话，即 “可以很安全地宣布，人口在不受控制时，将每25年翻一番，或者说以几何速率增长。”也就是所谓马尔萨斯原理。生物过剩的繁殖力这一事实，在达尔文所熟悉的佩利、赖尔等人的著作中也都提到了，是一个广为人知的事实，那么为什么此前没有人由此受到启发提出自然选择学说呢？由生物过剩的繁殖力很容易联想到生存斗争，但是由生存斗争联想到自然选择却困难得多，这后一联想，完全是达尔文在那15个月内的研究所引起的观念变化和思想准备导致的，与《人口论》毫无关系。自然选择并不是一个简单明了的观念。在《物种起源》第４章的结尾，达尔文用两个长句子对这个学说做了如此总结： “如果在漫长的岁月中和多变的生活条件下，有机体在它们的构造的一些部位存在变异的话，而我认为这是无可争议的；如果由于每一物种的高度的几何级数的增长，在某个时期、季节或年代，存在严重的生存斗争，而这肯定是无可争议的；那么，考虑到所有有机体彼此之间和它们与生存条件之间的关系的无限复杂性，导致的在结构、组成和习性方面的无限多样性，和对他们所具有的优势，如果从来没有出现对每一个体的利益有用的变异，就像已出现如此多的对人类有用的变异一样，我想这会是最极端反常的事情。但是，如果对任一个体有用的变异的确发生了，具有这样特征的个体肯定将会有更好的机会在生存斗争中获得保存；而根据强大的遗传法则，他们将倾向于产生有相似特征的后代。为了简单起见，我将这个保存原则称为自然选择。” 这个总结事实上也揭示了他的推导过程。我们可以对自然选择的推导过程做一番整理。自然选择学说是由四个事实、两个推论而得出的：事实一：生活资源是有限 ； 事实二：生物繁殖力过剩 。 推论一：生物后代的绝大部分必须灭亡（生存斗争） 。 事实三：生物后代之间存在可遗传的变异 ， 事实四：不同的变异可以有不同的生存能力和繁殖能力 。 推论二：在生存斗争中，劣势的变异将逐渐被淘汰，优势的变异获得生存并留下后代（自然选择） 。 事实一和事实二是显而易见的，并为马尔萨斯所强调，因此这第一个推论，可以归功于《人口论》的启发。但是这个这个推导的后半部分就是另一回事了。事实三和事实四的获得，如达尔文所说，来自于他 “长期持续地观察动植物习性”，特别是对动植物培育——他后来称之为“人工选择”——的研究。但是要能够归纳出这两条事实，却首先要有两个观念上的突破： （一） 由本质论思维变为 “群体思维”。传统的本质论认为，每个物种都有一个不变的本质，只有本质才是真实的、重要的，而个体的变异是可忽略的、不重要的。群体思维恰恰相反，认为本质只是一种抽象，是各个个体性状的平均，个体的变异才是真实而且重要的。这种注重群体（由形形色色的个体所组成）的思维方式，是达尔文的首创，尽管他并没有意识到。 （二） 由 “软式遗传”观念变为“硬式遗传”观念。在达尔文之前，人们普遍相信后天获得性能够遗传，认为遗传物质是“软”的，很容易被环境的作用、后天的使用情况而改变。这种遗传观念是和自然选择观念格格不入的，因为生物体总是能够直接通过改变性状以适应变化的环境，而不会被淘汰，而优良的性状也不会不变地遗传下去。达尔文虽然没有完全否认后天获得性能够遗传，但是他特别强调可遗传的先天变异，这构成了选择的基础。 只有了解要创建自然选择学说所必备的这一系列观念突破，才能明白它为什么是如此新颖独到。在达尔文之前，有些学者提出了某些看上去很像自然选择的观点，经常被人视为达尔文的先驱者，而事实上他们的观点或者与自然选择毫无关系，或者只涉及自然选择的某个方面。例如古希腊哲学家恩培多克勒（约公元前 492-432年）曾被有些人当成是早期进化论者。恩培多克勒认为所有生物都是从土地上自然生出来的。动物最初生出的是身体的各个部分，没有躯干的头和四肢，没有口或眼的头，等等，它们散布四方，在漂浮过程中在“爱”力的作用下随机地结合在一起，出现了各种形状的动物，不能形成完整躯体的就灭亡，能形成完整的躯体的就生存、保留了下来。把这种稀奇古怪的幻想当成进化论或适者生存的自然选择是很不恰当的，不同身体部位的结合并不是一个进化过程，躯体的完整与否也不属于对环境的适应。 布封也被有些人认为提出了自然选择学说。他曾经如此解释物种的灭绝： “所有不完美地组织起来的身体和所有有缺陷的物种，都将会消失，只有最有力量和最完整的形态才会保留下来，就像今天所见到的，不管是植物还是动物，都是如此。”类似的“淘汰”学说还有其他人提到过。这只是提及了淘汰不良形态、保留最佳形态的稳定性选择，而完全没有涉及自然选择学说中最关键的部分：对优良性状的选择将会产生新的形态、新的物种。 在 19世纪早期，有两个英国人比较明确地论述过自然选择的观点。一位是医生威廉·威尔士（William Charles Wells，1757－1817），他去世后（1818年）才发表的一篇讨论人类肤色的变异的论文在补遗中提及自然选择。另一位是博物学家帕特利克·马修（Patrick Matthew，1790-1874），他在1831年出版的书籍《海军用木和树木栽培》的附录中阐述过自然选择观点。但是他们都只用自然选择原理来解释物种内部的变化（后来所说的“微进化”），而且只是做了大胆的推测，没有提供足够的证据来支持其观点。他们对这个原理的重要性也毫无认识，只是在偏僻出版物的补遗、附录中顺笔提及，鲜有人知，对科学研究没有产生影响。达尔文留下的笔记表明，他在《物种起源》发表之前，对这两人的工作一无所知。在《物种起源》发表后，马修才宣布他拥有优先权，但是他承认他只是把自然选择当成一个不证自明的、凭直觉获得的事实，从来没有想过要像达尔文那样去推导、证明它。 孔雀华丽的尾羽对生存有害无益 华莱士被普遍视为自然选择学说的共同创立者，而事实上，华莱士对自然选择的理解并不那么准确，也不彻底。华莱士并没有意识到自然选择主要地是以个体为目标的，而是把变种或亚种当做自然选择的单位，认为新物种的产生是亚种之间相互竞争的结果。换句话说，达尔文强调的是对个体的选择，而华莱士强调的是对群体的选择。达尔文的学说更符合现代生物学对自然选择的理解。此外，华莱士不相信达尔文后来提出的性选择理论。达尔文注意到，自然选择有两种，一种是普通的自然选择，涉及那些与生存能力有关的特征，例如对生活资源的利用，对气候的适应，对疾病的抵抗力等等。但是一个个体即使没有更强的生存能力，只要有更强的生殖能力，那么它也会留下更多的后代，有关的性状也会被保留下来。达尔文将这种只与生殖能力有关的选择称为性选择，包括雄性选择，即雄性之间以争斗等竞争方式争夺配偶，与之有关的性状（例如鹿角）就会获得选择；以及雌性选择，雌性被雄性的某个第二性征所吸引。雌性选择所涉及的性征，例如雄孔雀的尾羽，不仅对生存无益，而且有害。华莱士不相信对生存有害的特征也会被选择下来，因此不接受性选择理论。 华莱士也不相信人类能够经过自然选择进化而来，而认为人类的进化必然有超自然的力量的参与。华莱士晚年皈依唯灵论，断然否认人类意识是进化而来的，达尔文曾写信告诉他： “我希望你还没有完全杀死了属于你自己也属于我的孩子。”更确切地说，自然选择学说是属于达尔文自己的孩子。自然选择显然是达尔文进化论中最富有革命性的观念，它是如此大胆，如此超前，其命运与共同祖先学说截然不同，从提出之日起就饱受非议，在提出之后近百年，才被生物学家们所普遍接受。 　　五、达尔文革命的意义 达尔文进化论主要包括两个学说：他的共同祖先学说揭示了生物进化的事实，指出物种是可变的，所有的生物都来自同一祖先，生物的进化是一个树枝状的不断分化的过程；他的自然选择学说则提出了解释生物是如何进化的一个机制，认为自然选择是生物进化的主要方式，是对生物适应性的合理解释。根据这两个学说，生物的进化是从共同祖先开始，在自然选择作用下的多样化过程。生物的进化模式是没有预定方向的，呈树枝状不断分化，而不是像以前的进化论先驱理解的那样是从低级到高级的有预定方向的直线式进化。生物的进化步调是渐变式的，是在自然选择作用下累积微小的优势变异的逐渐改进的过程，而不是跃变式的。达尔文进化论为生物学提供了大理论，奠定了现代生物学的基础。但是达尔文进化论的影响绝不局限于生物学界，甚至也不局限于科学界，它具有深远的思想意义和社会影响。通过创立生物进化论，达尔文领导了人类历史上最为伟大、影响最为深远的一场理性革命。这场革命统一了生命与非生命两个世界，提供了一种全新的世界观、生命观、宇宙观和方法论，波及了几乎所有的科学和人文领域。 达尔文的共同祖先学说确立了生物的自然起源和属性，自然选择学说解释了生物的适应性和多样性。神创论认为神不仅创造了生物，而且精心设计了生物。生物界的设计现象 ──复杂的生物体构造和对环境的巧妙适应──一直被当成神创论的主要证据，也使从前反对神创论的人困惑。把生物体的复杂结构简单地解释成是自然随机形成的，并不能让人信服，把它们解释成是有意识的智能设计的结果，似乎更为合理。因此，在达尔文之前，虽然休谟等人已抨击过这个所谓“来自设计的论证”，但是并没有起到多大的作用，因为他们无法解释如果不借助超自然的力量，又怎么可能出现适应性构造。即使那些不相信神创论的人，也往往认为在冥冥之中有一个神秘的目的指导着生物的进化。 达尔文首先指出，自然选择可以令人信服地解释生物体的适应现象，既无需求助于智能的设计或神秘的目的，也不必归功于随机因素。自然选择并不是一个随机的过程，它实际上包含了两个过程：第一个过程是随机的，变异在群体之中随机地出现；第二个过程是不随机的，自然选择就根据这些变异的适宜度改变它们在群体中的频率。 当代神创论者经常打比方说，一个生物结构要随机地形成，就像是旋风吹过工场，把地上的一堆零配件吹成了一架飞机。但是自然选择并非如此这般一蹴而就的，而是经过一连串的组装步骤，每个步骤都选择合适的产品供下个步骤使用，而逐步制造出一架飞机的。换句话说，它实际上是把一个概率很小的事件分解成了许多概率很大的步骤而逐步完成的。针对这一点，神创论者反驳说，生物体的结构复杂而完美，无法简化，不可能经由一系列较简单的、不完美的过渡形态进化而来。他们经常举人的眼睛为例，人的眼睛如此完美，哪个部分都缺不得，怎么可能由不完美的眼睛逐步进化而来？不完美的眼睛能有什么用？达尔文在《物种起源》中专门用一节回答这个问题：不完美的眼睛当然有用，而且在生物界屡见不鲜，把不同生物的眼睛从简单到复杂、从不完美到较完美排列起来，就大体可以推测人眼的进化过程。 完美的眼睛是从不完美进化来的 但是，自然选择学说能够合理地解释生物适应现象的由来，只是证明了自己存在的价值，并不足以推翻神创论，神创论也可以以能够合理地解释生物适应现象的由来为由，而要求被同等对待。因此我们还必须证明神创论不能合理地解释生物适应现象的由来，理由就是生物的适应往往是非常不完美的，因而不可能是智能设计出来。例如人的眼睛其实并不那么完美，而是存在许多 “设计”缺陷，甚至是非常愚蠢的“设计”，最明显的一点是，它的视网膜结构采取的是一种奇怪的倒装方式，光要穿过血管、神经才能抵达感光细胞，不仅光线的质量下降，而且血管的影子会影响我们的视觉，加重了大脑处理信息的负担，还容易导致一系列疾病，如果真有一位智能设计者，决不会如此愚蠢。在人体上还有许多这样的不合理的设计，例如人的脊椎构造为什么与猿猴那么相似？这种构造很适合四足行走，但是对直立行走却存在很大的缺陷，给人类带来了许多不必要的痛苦，一位工程师完全可以为人类重新设计一副更合理的脊椎，何况是上帝。但是如果人类是从四足行走的动物经自然选择进化来的，这种结构相似性和由此带来的缺陷，就很容易解释了。自然选择对我们祖先的身体结构做了一些修改，使人类能够直立行走，但是这种修改是在已有蓝图的基础上无意识地做出的，而不是有意识地重新全盘设计，因此难免会有种种缺陷，而不可能十全十美。 这样，达尔文将上帝彻底驱除出科学领域，推翻了形形色色的神创论，也拒绝了目的论，因而否定了所有的超自然现象和因素。由于达尔文进化论，科学的、自然主义的世界观和生命观才成为可能。 达尔文的共同祖先学说不仅深刻地揭示了所有生物的起源，而且牢固地确立了人类在自然界中的位置。达尔文在《物种起源》中避免讨论人的进化问题，只在结束语含蓄地提了一句： “我看到在遥远的将来会有广阔领域供重要得多的研究。心理学将会建立在一个新的基础之上，亦即每一智力和智能必然都是经由级进而获得的。人类的起源及其历史将会得到阐明。”但是其结论是很明显的，在《物种起源》发表后不久，托马斯·赫胥黎、海格尔等人就开始着手阐明这个问题，12年后达尔文出版了第一部研究人类进化的专著《人类的由来与性选择》（1871），决定性地证明人类必定是从猿类进化而来，并在确认了大猩猩和黑猩猩是最近似于人的动物之后，准确地预言人类的故乡在非洲。这是对传统的人类中心说的重大打击。在达尔文之前，人们普遍认为人是万物之灵，并非自然界的一部分，而是超越了自然。例如犹太－基督教神学把人视为是上帝在最后根据自己的影像创造出来的特殊作品，在世界万物中只有人才被赋予了灵魂，世界万物都是被创造出来为人服务的。伟大的哲学家，像亚里斯多德、笛卡儿和康德等人，不管他们的哲学观点是多么不同，也都坚持人类中心说，认为人与其他动物存在不可逾越的鸿沟。达尔文进化论则指出，人类是生物进化的偶然产物，是大自然的产物，是大自然的一部分，人类与大自然是同一的。今天的一切生物都是人类的亲属，人类与其他生物、特别是类人猿并无本质的区别，我们认为是人类特有的属性──例如智力、道德观等精神因素──可在其他动物中找到雏形，也必定有其自然的起源。达尔文进化论让我们更深刻地理解了人类与大自然的关系，更深刻地理解了人性。 人类来自非洲：南方古猿露西艺术想象图 达尔文的自然选择学说为科学方法和哲学思想提供了一个极有威力的崭新观念。在达尔文之前，几乎所有的思想家和科学家都是决定论者，认为自然现象是可以用普适定律加以精确的描述和预测的，在初始条件确定之后，在定律的作用下就必然会出现确定的结果。自然选择却不是一个确定性的定律，而是偶然性和必然性的统一，自然选择的产物是偶然的、无方向性的变异和必然的、适应性的选择的结果，是概率性的，无法做出绝对的预测。在达尔文之前，几乎所有的思想家和科学家也都是本质论者。他们认为各个物种（或属、科 ……）各有固定的、独特的本质，彼此之间存在着无法弥合的鸿沟。在他们看来，本质才是关键，值得重视、研究的，而个体差异是偶然的、无关紧要的。但是达尔文却强调个体的差异和这种差异的重要性。自然选择学说就是建立在这种“群体思维”的基础上的，它认为所有的生物群都是由独特的个体组成的群体，每一个个体都是独特的，个体差异是变化的基础，群体的差异不具有本质的差异，只有统计的差异，群体的组成将随着时间的推移发生变化。群体思维不仅对以后的科学研究有重大的指导意义，而且改变了社会观念。在日常生活中，我们也经常犯本质论的错误，例如我们经常因为看不惯某个或某些人的行为，就把它被当成是他们所属的社会类群（属于同一个城市、国家、民族、社会阶层等等）的“劣根性”加以批评，这实际上是下意识地认为凡是那个类群的人都俱有某种共同的精神本质，而忽视了每个人都是独特的个体。掌握群体思维有助于指导我们恰当地处理族群与全人类、个体与群体的关系，学会宽容、尊重不同的文化，正视、尊重、利用人类个体的多样性。 六、对达尔文革命的挑战 达尔文革命不仅是一场科学革命，也是一场思想革命、社会革命。它挑战人类自古以来所信奉的一些重要的基本观念，也就不难想像其阻力之大。最大的抵抗理所当然地来自宗教界。进化论不仅否定了基督教《圣经》的历史真实性，也否定了所有形式的神创论，颠覆了基督教的神学基础，进而威胁到教会的社会地位。进化论者被指控试图想让人不相信《圣经》，甚至试图脱离所有与上帝有关的观念，这种指控在很大程度上是成立的。在当时的西方国家，绝大部分人都是虔诚的教徒，公开的怀疑论者、无神论者寥寥无几，被指控背离上帝几乎等于是被指控在思想上犯了罪。反进化论者的另一个指控，甚至在那些不那么虔诚、甚至不信教的人看来，也很有道理：进化论通过否认人是上帝的作品，把猿当成 “亚当”，破坏了人类的独特地位，伤害了人类的自尊心。1860年6月30日，《物种起源》发表后不久在牛津大学举行的那场著名的论战中，就很典型地表明了这一点。牛津主教韦尔伯福斯（Samuel Wilberforce，1805-1873）问自称“达尔文的斗犬”的托马斯·赫胥黎，究竟是他的祖父一族还是他的祖母一族从猴子传承而来的？这个讥讽引来哄堂大笑，显然在听众看来，被视为猴子的后裔是一件可耻的事。赫胥黎对此的回答有多个版本，据他后来在一封信中的回忆，是：“如果问我，我是愿意有一个可怜的猿猴当祖父，还是愿意有一个有着很高的天赋和巨大的影响力，却利用这些才能和影响力纯粹只是为了在庄严的科学讨论中进行讥讽的人当祖父，那么我毫不犹豫地断言我宁可选择猿猴。” 牛津辩论的双方：主教和赫胥黎 宗教求助于人们的偏见和感情，而科学诉诸于证据和理性。这场科学与宗教的冲突，在科学界很快有了结果。达尔文在《物种起源》中对生物进化的事实所做的论证是如此严密，证据如此确凿，在其发表十几年后，绝大多数生物学家都已变成了进化论者，接受共同祖先学说。在达尔文逝世的时候，有关生物是否是进化而来的争论在科学界实际上已经结束，进化论从此取代神创论，而成为生物学研究的基石。以后的争论只发生于科学界之外，对生物学研究不具有任何影响。但是围绕着生物是如何进化 ──也即进化机制──的争论，在生物学界却从未平息过，在达尔文的时代更是众说纷纭。与达尔文同时代的生物学家对他提出的进化机制──自然选择学说多数抱着怀疑态度，因为自然选择学说在当时存在着三大困难。 第一，是缺少过渡型化石。按照自然选择学说，生物进化是一个在环境的选择下，逐渐地发生改变的过程，因此在旧种和新种之间，在旧类和新类之间，应该存在过渡形态，而这只能在化石中寻找。在当时已发现的化石标本中，找不到一具可视为过渡型的。达尔文认为这是由于化石记录不完全，并相信进一步的寻找将会发现一些过渡型化石。确实地，在《物种起源》发表两年后，从爬行类到鸟类的过渡型始祖鸟出土了，达尔文在《物种起源》的后来版本中很愉快地提到了这个重大发现。以后各种各样的过渡型化石纷纷被发现，最著名的莫过于从猿到人的猿人化石。在现在被称为过渡型的化石已有几千种，但是与所有生存过的动植物种类相比，仍然显得非常稀少。这是因为，生物化石的形成是一个极其稀少的事件，因此化石记录必然非常不完全。曾经生存过而已经灭绝的动植物至少在十亿种以上，而我们已发现的古生物化石不过几十万种。而且，根据现在被普遍接受的新种生成的理论，过渡类型一般只在短时间内出现在那些与世隔绝的小型群体之中，这样，过渡类型要形成化石并被发现，也就更加困难。但是在达尔文时代，化石记录的不连续性是对自然选择学说的一大挑战，甚至连赫胥黎（他主要是古生物学家）后来也对自然选择学说失去了信心，倾向于相信生物的进化是跃变式的。即使在今天，古生物学家中怀疑自然选择学说的也不乏其人。 开尔文勋爵 第二，是地球的年龄问题。既然自然选择学说认为生物进化是一个逐渐改变的过程，它就需要无比漫长的时间才能进化出现在我们见到的如此众多、如此丰富多彩的生物物种。达尔文认为这个进化过程至少需要几十亿年。达尔文不知道地球的历史究竟有多长，但是他有理由相信它必定是非常古老的。例如，当时英国地区沉积岩的已知总厚度是 77584英尺，美国密西西比河的泥沙沉积速度据估计是10万年600英尺，即每166.67年沉积一尺。按这个沉积速度，英国沉积岩花了1千2百万年才形成，而实际的沉积速度可能比那慢得多，因此所用的时间也就长得多。在另一个例子中，达尔文估计要用大约3亿年的时间才能把一个高度为500英尺的悬崖侵蚀成现在的韦尔德平原（假定侵蚀速度是每百年1英寸）。然而，当时物理学界的泰斗威廉·汤姆逊（开尔文勋爵）用热力学的方法证明地球的历史并没有如此久远。他的计算原理非常简单：地球做为一个热体，必然要向太空散热，当时已知的化学反应能够补充一些热量，但是远远不足以补偿散发的热量，那么地球就会逐渐冷却，反过来，现在的地球必定是从一个更热的热体冷却而来的，一直回溯到完全由熔岩组成的无比炎热的热体。汤姆逊在假设了太阳的温度和冷却速度、岩石的热导率等参数后，计算出地壳只有大约一亿年的历史，而只有最近的2－4千万年地球才冷却到能够让生命生存，这个时间框架显然远远少于达尔文所需要的时间。这种根据物理定律所做的计算，看上去要比达尔文本人的估算准确得多。面对物理学家的挑战，达尔文无法反击，只能说“我确信有一天世界将被发现比汤姆逊所计算而得的还要古老”。我们今天知道达尔文是对的，而汤姆逊算错了，由于不知道放射性同位素的存在，他低估了太阳和地球的年龄。在1906年，瑞利勋爵（Lord Rayleigh）指出，地球内部放射性同位素产生的热量足以平衡汤姆逊假设的冷却效应，而且由于放射性同位素的衰变速度极低，使得地球在极长的时间内都可以使温度保持稳定。在20世纪30年代，放射性同位素开始被用于测定岩层的年龄。现在地质学界公认地球有四十几亿年的历史，而至少在三十几亿年前生命就已诞生，这对自然选择来说是绰绰有余了。但是在达尔文时代，在地球的年龄问题上，人们显然更倾向于相信物理学权威。 第三个困难是最致命的：达尔文找不到一个合理的遗传机理来解释自然选择，无法说明变异是如何产生，而优势变异又如何能够保存下去。可遗传的变异为自然选择提供了材料，它们是怎么产生的？我们现在知道它们是遗传物质随机地发生改变（基因突变或基因重组）的结果，但是达尔文当时对此一无所知，只能笼统地说随着一个群体的个体数目增多，新的变异也随着增加，或错误地认为环境的变化能够使生物体产生可遗传的变异（不过他认为这种产生是随机而非定向的），甚至像拉马克那样认为生物体器官的用进废退也能够影响变异的产生（所谓拉马克主义）。当时的生物学界普遍相信所谓 “融合遗传”：父方和母方的性状融合在一起遗传给子代。这似乎是很显然的，白人和黑人结婚生的子女的肤色总是介于黑白之间。虽然人们也观察到子代有时候只表现出亲代中的一方的性状，不过这被认为是例外情形。许多批评者据此指出：一个优良的变异会很快地被众多劣等的变异融合、稀释掉，而无法象自然选择学说所说的那样在后代保存、扩散开来，就象一个白人到一个非洲黑人部落结婚生子，几代以后他的后代就会完全变成了黑人。达尔文提出一些假设回应这些批评，例如，他指出，从动植物培养中可以知道，如果一个优良的变异由于某种原因而与群体中的其他成员分离开来，那么是可以被保留下来的；有些性状不会在后代中被稀释掉，还有的优良性状不会只出现一次，而会经常出现，因此也不容易被稀释掉；自然选择不仅保留、传播优良变异，而且也淘汰不良变异，相应地优良变异所占的频率也就增加了，因此也就不容易被稀释，等等。但是这些回应都缺乏可靠的遗传理论的支持。为了摆脱困境，达尔文后来提出一种颗粒遗传的假说──泛生子假说。他假设在身体所有器官组织中，都分别产生控制性状的极其微小的遗传颗粒“泛生子”，经由血液循环到达生殖器官，进入性细胞共同组成遗传物质。在受精时，来自父母的泛生子混合在一起遗传给后代，表现出性状的融合，但是泛生子本身则是稳定的，控制优良变异的泛生子不会由于融合而消失，就还有机会继续遗传下去。但是，没有任何实验证据可以用来支持泛生子假说，反而有反面的证据，因此很难被接受。而且，泛生子假说也可以用来解释拉马克主义：既然身体的每一部位都对遗传做出贡献，那么由于环境影响或用进废退而在各个部位发生的变化，也就都可能遗传下去。达尔文被迫做出让步，承认拉马克主义也是成立的，可以用来补充自然选择学说。事实上，在达尔文逝世（1882年）前后，生物学界普遍接受拉马克主义，而怀疑自然选择学说。 孟德尔的豌豆：不同性状的遗传 如果达尔文知道奥地利遗传学家孟德尔的实验，就不会在遗传问题上陷入绝境了。孟德尔在 1865年就已经发现了基因的分离定律和独立分配定律。生物遗传并不融合，而是以基因为单位分离地传递，随机地组合。因此，只要群体足够大，在没有外来因素（比如自然选择）的影响时，一个遗传性状就不会消失（肤色的融合是多对基因作用下的表面现象）。在自然选择的作用下，一个优良的基因能够增加其在群体中的频率，并逐渐扩散到整个群体。很显然，孟德尔主义正是达尔文所需要的遗传理论。可惜，孟德尔的发现被当时的科学界完全忽视了。孟德尔曾经把论文单行本寄给了达尔文。人们在达尔文藏书中发现它的时候，论文的连页并没有割开，表明达尔文从来没有读过它。具有讽刺意味的是，当孟德尔遗传定律在1900年被重新发现时，遗传学家们却认为它宣告了达尔文主义的死亡，在他们看来，随机的基因突变，而不是自然选择，才是生物进化的真正动力。还要再过四、五十年，达尔文的自然选择学说才最终与遗传学紧密结合起来，而获得新生。
个人分类: 读书笔记|5273 次阅读|0 个评论
选择压力分析之EasyCodeML完整篇（By Raindy）
raindyok 2019-2-19 13:58
絮语： 自然选择是五种遗传力（突变、重组、选择、基因流、漂变）之一，选择压力分析更是进化分析中不可或缺的一项重要内容。虽然本人也整理过包括《 PAML FAQ 》、《正选择分析之 Branch site model 篇（ By Raindy ）》和《 EasyCodeML 使用指南》等多篇相关的日志教程和一份课件《 EasyCodeML 选择压力分析 _ 北林》。由于相关内容比较零碎，值EasyCodeML软件文章接收在版之际，特整理此日志以飨有需要的科研工作者，并祝大家元宵节快乐。 如果您的文章使用 EasyCodeML 进行选择压力分析，欢迎参考以下格式进行引用： Gao F, Chen C, Arab DA, Du Z, He Y, Ho SYW. 2019. EasyCodeML: A visual tool for analysis of selection using CodeML. Ecology and Evolution .DOI: 10.1002/ece3.5015. 软件下载 ：https://github.com/BioEasy/EasyCodeML 一、自然选择的检测 非同义替代与同义替换的比值，即： ω 值，也就是通常所说的 dN/dS （或 Ka/Ks ）。 （ 1 ）当 ω =1 时，中性进化 （ Neutral selection ），即不受选择： （ 2 ）当 ω 1 时，正选择（ Positive selection ）； （ 3 ）当 0 ω 1 时，负选择（ Negative selection ，也叫净化选择或纯化选择 Purifying selection ） 二、 CodeML 中四个常见的模型假设及其工作流 在 CodeML 中，考虑不同序列间（考虑位点）或系统发育上的支系间（考虑支系 Lineage ）的 ω 值不同，主要有以下四类常见的模型： 1. 枝模型（ Branch model ） 主要用于对系统发育树中不同支系 ω 值差异性进行界定，主要有三个模型： （ 1 ） One-ratiomodel ：假设系统发育树中所有支系的 ω 值相等； （ 2 ） Free-ratiomodel ：假设系统发育树中所有支系的 ω 值不相等； （ 3 ） Two-ratiomodel ：假设前景枝和背景枝的 ω 值不同； 2. 位点模型 （ Sitemodel ） 主要假设数据集中不同氨基酸位点受的选择压力不同（而不考虑不同支系间受的选择压力差异）。 该模型主要用于检测正选择（ ω 1 ）作用，共有 8 个不同假设的模型： （ 1 ） M0 （单一比率），即： One-ratio model ，假设所有位点具有相同的 ω 值； （ 2 ） M1a （近中性），假设仅有保守位点（ 0 ω 1 ）和中性位点（ ω = 1 ）而没有正选择位点（ ω 1 ）存在，这两类位点的比率分别为 p0 和 p1 ，其对应的 ω 值分别为 ω 0 、 ω 1 ； （ 3 ） M2a （正选择），该模型在 M1 基础上增加了第三类 ω 值 ，即假设除了保守位点和中性位点外，还存在处于正选择压力下的位点 （ ω 1 ） ，这三类位点的比率分别为 p0 、 p1 和 p2 ，其对应的 ω 值分别为 ω 0 、 ω 1 和 ω 2 ； （ 4 ） M3 （离散），假设所有的位点 ω 值呈简单的离散分布趋势； （ 5 ） M7 （ beta ），假设所有位点的 ω 属于矩阵（ 0, 1 ）并呈 beta 分布； （ 6 ） M8 （ beta ω ） ，该模型在 M7 基础上增加另一类 ω 值（ ω 1 ）； （ 7 ） M8a （ beta ω = 1 ），与 M8 模型类似，但将 ω 值固定为 1 （ ω =0 ）； 3. 枝位点模型 （ Branch site model ） ：主要假设不同氨基酸位点的和不同支系间受的选择压力均存在差异（既考虑位点间也考虑支系间的 ω 值存在差异），共有四个模型 Model A 、 Model B 、 Model C 和 ModelD ，主要参数如下： （ 1 ） Model A (Model 2 , NSites= 2 , ncatG=ignored) （ 2 ） ModelB(Model 2 , NSites= 3 , ncatG=ignored) （ 3 ） ModelC(Model 3 , NSites= 2 , ncatG=ignored) （ 4 ） ModelD(Model 3 , NSites= 3 , ncatG= 2 or 3 ) 4. 进化枝模型 （ Clade Model ）：与枝位点模型类型，能同时检测多个进化枝（ Clade ），共有 CmC 和 CmD 两种模型，主要参数如下： （ 1 ） CmC(Model 3 , NSites= 2 , ncatG= 2 or 3 ) （ 2 ） CmD(Model 3 , NSites= 3 , ncatG= ignored ) CodeML 分析大致工作流简要如下： （ 1 ）配置零假设模型和备选模型的参数（ codeml.ctl ）； （ 2 ）运行 CodeML 程序进行分析获得对应的 LnL 和 np 值； （ 3 ）通过似然率检验（ LRT ）（卡方检验）获得 p 值确定零假设模型和备选模型之间是否存在差异； （ 4 ）根据结果进行解读。 三、 EasyCodeML 的主要功能及其改进 EasyCodeML 是一款以 CodeML 为内核的、通过可视化交互式的操作进行选择压力分析的工具，并整合了 CodeML 中主要的基于密码子的模型（ Codon-based models ）。该软件由 Java 程序语言编写，并已编译好适用于 Windows 、 Mac OS X 和 Linux 三个操作系统预编译版本（其他系统操作未测试，不能保证其正常运行）。在运行 EasyCodeML 前，请检查对应的操作系统中是否已经安装最近版本的 Java 运行环境（ Java Runtime Environment, JRE 1.6 或更高版本 ) 。与其他的选择压力分析工具比较， EasyCodeML 主要功能如下： 1. 两种运行模式 EasyCodeML 中提供了两种运行模式， 第一种是预置模式（ PresetMode ），让用户彻底告别原 CodeML 晦涩高深的操作，只是轻松点击即可完成，尤其适合新手使用；第二种是定制模式（ Custom Mode ），让用户根据需要随时调整或修改相关参数，适合于 CodeML 老手使用； （ 1 ） 预置模式 （ PresetMode ），即在该运行模式下，已经整合了用于选择压力分析的常见成对模型的主要参数，并通过流水线式自动完成分析。这些成对模型包括枝模型（ M0 vs. Two-ratio model ）、位点模型（ M0 vs. M3 、 M1a vs. M2a 、 M7 vs. M8, M8a vs. M8 ）、枝位点模型（ Model Anull vs Model A ）和进化枝模型（ M2a_rel vs. CmC ）四大类共 7 对。用户只需要根据分析目的在该运行模式下，添加自己的数据（格式化后的序列文件和树文件），选择其中一类模型分析即可； （ 2 ） 定制模式 （ Custom Mode ） , 有点类似于 PamlX ，用户可以任何修改模型中的所有参数以满足分析目的的需要。为了用户调用方便， EasyCodeML 在定制模式下 “Load” 模块中特别整合了一个 “ControlFileViewer” ，可以预加载上述的四大类 14 个常见模型的参数。用户可以快速载入任何一个模型的预先优化的参数，并在此基础调整部分参数。 2. 可视化标记前景枝（或进化枝） 在 CodeML 中，除了位点模型（ Site model ）外的其他三类模型在分析前都需要先定义前景枝（ Foreground branch ），但早期的工具一般是通过文本编辑器在树文件的进行手动标记，这对于新手是个大挑战，一是操作繁琐不直观，二是容易标记效率低。 EasyCodeML 中提供可视化的前景枝标记功能，所见即所得，具有高效、准确等特点，还可以避免由手动修改造成误标问题。 用户只需要在载入的树文件，在需要标记的分支上通过鼠标点击即可完成前景枝的定义。 注意 ：定义前景枝一般是基于一定的生物学证据。如果暂无生物学信息可用，可以将所有可能的分支分别定义为前景枝，并通过不同假设进行检验； 3. 其他附带功能 （ 1 ）序列格式转换器，除了可以将多种序列格式转为 CodeML 分析所需要的 PML 格式，还可以实现这些序列格式之间的任意转换； （ 2 ）自动完成似然率检验（ LRT ）分析，让用户省去繁琐处理过程（预置模式下）； （ 3 ） “Export” 模块可生成准发表级的表格，用户只需要在导出主要结果数据的表格基础上简单修改即可用于发表； （ 4 ） “Check” 模块，用于检查序列名称和树文件中的 Taxa 名称相一致，可以为顺利进行 CodeML 分析作为铺垫； （ 5 ）支持文件或文件夹拖曳功能，工作目录、序列文件和树文件，可以直接拖入对应的输入框内； （ 6 ）支持多线程操作，主要应用于位点模型（ Site model ），多线程运行可以充分利用计算机资源； 四、 EasyCodeML 选择压力分析简明图解 EasyCodeML 运行流程如上图所示 1. 数据准备（序列文件、树文件及其标记） （ 1 ）用于选择压力的序列文件必须是比对后的 PML ，如果格式尚未转换，可以通过 EasyCodeML 工具栏下的 “Sequence Format Convertor” 进行转换，支持拖曳操作，自动识别序列格式类型；如果核苷酸序列，则序列长度必须是 3 的倍数（ Codon 方式比对）。 （ 2 ）用于选择压力分析的树文件必须是 Newick format ( 如： Examples/Example1.tree) ，可以通过 Figtree 等软件导出，如图 2 所示。注意：树中的类别名称（ Taxon name ）不能带有空格、逗号等非法字符。 （ 3 ）除 位点模型（ Site models ） 外，与枝相关的模型均需要提前进行前景枝的标记。枝模型（ Branch model ）和进化枝模型（ Clade model ）可以标记多个前景枝（或进化枝），但枝位点模型（ Branch-site model ）只能一次标记一个前景枝，图 3 。 简明操作 Tip ：载入 Newick 格式的树文件后，点击 “Label” 按钮，自动弹出操作窗口，选择一个分支后，该分支将以橙色显示，并自动标记上 #1 符号（ Clade model 使用 $ ），如果要多个分支需要标记，点击左侧菜单点击 2nd 、 3rd 、 4th 和 5th 以同样方式操作。注意： Branch Model 和 CladeModel 最多支持标记五个前景枝（或进化枝）。 2. 运行模式 2.1 预置模式 （ 1 ）选择一个本地文件夹作为工作目录，可以直接通过拖曳操作； （ 2 ）选择一个选择分析的模型类型（示例为 CladeModel ）； （ 3 ）载入 PAML 格式的比对序列（非 PAML 的序列也可以直接拖入，程序会自动转换为 PAML 格式）； （ 4 ）载入 Newick 格式的树文件（需要事先转换，注意树中的类别名称与比对中的序列名称一致）； （ 5 ）通过 “Check” 检查树文件中类别名称与比对序列的名称一致性； （ 6 ）通过 “Lable” 模块定义前景枝（ Site Model 不需要 ) ； （ 7 ）保存当前参数配置信息（ 强制操作，否则不能运行 ）； （ 8 ）启动 CodeML 分析（如果需要静默运行，请勾选 In Slient Mode 选项，即可不弹出相关提示信息）； （ 9 ）自动完成成对模型的似然法检验（ LRTs ）； （ 10 ）通过 “Export” 将主要结果及参数导出并生成为准发表级的表格； （ 11 ）启动 Microsoft Excel 查看生成的表格文件； 2.2 定制模式 （ 1 ）选择一个本地文件夹作为工作目录； （ 2 ）载入 PAML 格式的比对序列； （ 3 ）载入 Newick 格式的树文件； （ 4 ）选择当前的数据类型（示例数据为 Codon ）； （ 5 ）检查树文件中类别名称与比对序列的名称一致性； （ 6 ）模块定义前景枝（ Site Model 不需要 ) ； （ 7 ）通过 “Load” 模块调出 Control File Viewer (Fig. 4) ； （ 8 ）保存当前参数配置信息（强制项）； （ 9 ）启动 CodeML 分析； （ 10 ）查看运行结果，获得 LnL1 和 np1 值。同样方式获得备选模型的 LnL2 和 np2 值，用于 LRT 分析； （ 11 ）通过工具栏的 “LRTCalculator” 进行成对模型的 LRTs 分析 (Fig. 5) ； 3. 结果解读 相关的结果解读，详见 EasyCodeML 的软件文章以及参考文献后的两篇示例数据文献 。 五、 常见问题 1.CodeML 中的四类模型应如何选择？ （ 1 ）枝模型（ Branch model ）一般用于检测支系间的选择约束强度（ selective constraints ， 0 ω 1 ）。当比较不同支系间的 ω 值是否显著差异时，一般使用成对模型 One-ratio model vs. Free-ratio model ；当比较前景枝与背景枝的 ω 值是否显著差异时，一般使用成对模型 One-ratio model vs. Two-ratio model ； （ 2 ）位点模型 （ Sitemodel ）一般用于检测正选择位点（不考虑支系间的 ω 差异），常用的成对模型一般有 M2a vs. M1a 、 M8 vs.M7 和 M8 vs. M8a ，后面两对更为常用； （ 3 ）枝位点模型 （ Branch site model ）一般用于基因复制事件发生后，检测前景枝中正选择作用对部分部分的影响。常用的成对模型为 Model A vs. Model A null ； （ 4 ）进化枝模型 （ Clade Model ）与枝位点模型相似，但不限于检测正选择作用，还可以整个进化枝或部分支系上特异位点的选择约束性。常用的成对模型是 CmC model vs. M2a_rel model ； 2. 为什么我的 EasyCodeML 被识别为压缩包？ EasyCodeML.jar ，是主程序文件，正常情况下，直接双击即可运行。但如果 *.jar 文件被识别为压缩包，则程序会被系统关联的解压缩软件进行解压缩处理。解决办法是去除 *.jar 与解压缩软件的关联，比如 WinRAR 之类的，在参数设置去除 jar 的关联即可 3. 为什么找到的正选择位点在原始比对序列中找不到？ 最主要原因可能是比对序列中带有 gap ， codeml 默认忽略 gap 所带的一列数据 ( 即启用 Clean data =1) ，从而导致位置发生偏移。因此，分析前最好将带 gap 的同一列序列全部手工删除，找到正选择位点的氨基酸位置后，再还原对应到原始比对序列上。当然也可以在 EasyCodeML 主界面中把 Clean data 前面的选项勾选取消掉，重新运行分析即可。 4. 前景枝（进化枝）标记问题 与 CodeML 相一致， EasyCodeMLv1.2 支持枝模型（ Branch model ）和进化枝模型（ Clade model ） 一次同时标记多个前景枝（或进化枝） ， 但枝位点模型（ Branch-site model ）只能一次标记一个前景枝 ，而位点模型（ Site model ）不需要标记。 六、 参考文献及推荐阅读材料 1. 综述文献 （ 1 ） Vitti, J.J., Grossman, S.R., Sabeti, P.C., 2013. Detecting natural selection in genomic data. Annual Reviewsof Genetics47, 97-120. （ 2 ） Sironi, M., Cagliani, R., Forni, D., Clerici, M., 2015. Evolutionary insights into host-pathogen interactions from mammalian sequence data. Nature Reviews Genetics 16, 224-236. 2. 相关软件： （ 1 ） Yang, Z., 2007. PAML 4 : Phylogenetic analysis by maximum likelihood. Molecular Biology and Evolution 24, 1586-1591 （ 2 ） Egan, A., Mahurkar, A., Crabtree, J., Badger, J., Carlton, J., Silva, J., 2008. IDEA : Interactive Display for Evolutionary Analyses. BMC Bioinformatics 9, 524. （ 3 ） Busset, J., Cabau, C., Meslin, C., Pascal, G., 2011. PhyleasProg : a user-oriented web server for wide evolutionary analyses. Nucleic Acids Research 39, W479-W485. （ 4 ） Xu, B., Yang, Z., 2013. pamlX : A graphical user interface for PAML. Molecular Biology and Evolution 30, 2723–2724. （ 5 ） Maldonado, E., Sunagar, K., Almeida, D., Vasconcelos, V., Antunes, A., 2014. IMPACT_S : integrated multiprogram platform to analyze and combine tests of selection. PLOS ONE 9, e96243. （ 6 ） Maldonado, E., Almeida, D., Escalona, T., Khan, I., Vasconcelos, V., Antunes, A., 2016. LMAP : Lightweight multigene analyses in PAML. BMC Bioinformatics 17, 354. （ 7 ） Schott, R.K., Gow, D., Chang, B.S.W., 2016. BlastPhyMe : A toolkit for rapid generation and analysis of protein-coding sequence datasets. BioRxiv. 3. 示例数据 : （ 1 ） Bielawski, J.P., Yang, Z., 2003. Maximum likelihood methods for detecting adaptive evolution after gene duplication. Journal of Structural and Functional Genomics 3, 201-212. （ 2 ） Padhi, A., Verghese, B., Otta, S.K., 2009. Detecting the form of selection in the outer membrane protein C of Enterobacter aerogenes strains and Salmonella species. Microbiological Research 164, 282-289. 七、特别致谢 EasyCodeML 测试版自 2015 年暑假首次推出，至 2019 年 2 月 11 日软件文章被正式接收。四年间 EasyCodeML 历经无数次的调试和修改，感谢陈程杰博士的辛勤付出，也特别感谢陕西博瑞德生物科技有限公司陈振玺、西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室李寒博士、南京师范大学生命科学学院张麟博士和四川农业大学园艺学院陈清老师等的意见和建议，使得程序日臻完善。 Raindy： 本文首发于本人的QQ空间（http://user.qzone.qq.com/58001704/blog/1549031707），欢迎转载，但请保留作者原信息。
个人分类: 软件教程|31204 次阅读|0 个评论
你可知《前任3》里暗藏进化之道？
xiyuniaoguo 2018-1-18 11:18
你可知《前任 3 》里暗藏进化之道？ 赵序茅 最近有部电影叫《前任 3 》很火，为何那么火呢 ? 关键在于作品贴近实际啊，君不见现在的年青人谁还没有几个前任。提到前任很容易引起大家的共鸣。最近有个木小衲在给文科生聊进化之道，也很火。两者看似风马牛不相及，但是这《前任 3 》中，却隐藏着进化之道。作为木小衲的忠实信徒，那我就将木小衲的真经，给大家解读、解读。虽然只取得那三万六千卷之一页，不过忽悠忽悠我自己还是够了。 为啥男人多好色？ 电影中，孟云和于飞都可谓一表人才，风流倜傥，有钱还帅，女友自然也靓。你说气人 不 ? 一看到这些俊男靓女，一声感慨：“苍天啊，你是何其不公！！！”。作为有中国特色的成功男人第一特色，有事业，有钱，有靓妞，孟云和于飞都做到了。作为中国特色成功男士第二特色——好色，电影中两位大哥也做到了。他们在影片中也有所展示。你看那孟云，小眼镜一戴，斯文儒雅，君子如孟总也。可是，一听到于飞说到，“新来了一批 95 后”，一下子精神了。那于飞就更不用说了，腰都快坚持不住了还得继续，真可谓死了都要爱！ 为何男人多好色呢？关于男人好色这件事情上，完全适用进化之道。 君不见，中国著名国学大师 季羡林 先生在《清华园日记》中写下了一句被无数男人奉为圣经的一句话。原文如下，一字不改：“ 今天看了一部旧小说，《石点头》，短篇的，描写并不怎样秽亵，但不知为什么，总容易引起我的性欲。我今生没有别的希望，我只希望，能多日几个女人，〈和〉各地方的女人接触 。”这句话之所以能够千古传诵，是因为大师此话道出了进化之真谛！（比木小讷还厉害） 如果了解下进化论就知道季老先生不过说了一句大实话。衡量进化（自然选择）的终极标准就是后代的数量。一个基因能让后代数量变多，那么就会受到自然选择青睐。反之，这个基因让后代数量减少，就会消失。很好理解，都没有后代来携带它的基因，自然会被淘汰。对于雄性而言，如何能让后代变多？季先生已经回答了，一个字。 佛罗伊德说，“男人的身体如机器，机器自然越强大越好。”在繁衍后代上，雄性的身体确实足够强大，雄性要做的事情很简单那就是交配，尽可能多的交配。雄性的精子数以亿计，成本可以忽略不计。并且在交配过程中，几乎不付出多少代价，几分钟到十几分钟而已。对于雄性而言，为了实现繁殖利益的最大化，它会尽可能多地交配。雄性看重的是后代数量，和越多的雌性交配，它的后代越多，生殖利益也最大。因为在后代数量上占有优势，雄性对于后代质量要求不高。当然这有个前提，那就是得有足够多的异性愿意和它交配。为了实现这一终极目标，雄性就得想方设法得寻找异性交配，越多越好，这就是色的进化之源！从进化的利益上看，色是雄性的本性。君不见，和成吉思汗有血缘关系后代达到恐怖的 1600 万。 女性就不好色了吗？ 既然好色是男性的天性，那女性呢，她们就不好色了么？电影中丁点可被说成为姑娘中的于飞，不过和孟云和于飞二位大哥比还远远不及。 从进化上看，雌性的繁殖成本远远高于雄性。十月怀胎，哺乳、养育后代，这些都是极为耗能的。更为关键的是雌性的卵细胞都是有限的，不像雄性的精子可以随意挥霍。正常女性的成熟卵细胞不超过 400 个，能够成功受孕的也就 20 来个。这就意味着雌性和一个异性交配还是和多个异性交配能够产生的后代数量差不多。因为，就那么几个卵细胞，能有多少后代和性伴侣的数量关系不大。既然在数量上无法做文章，那么就在质量上精益求精！因此，雌性更看重的后代的质量，而不是数量。这就是为啥雌性在择偶上比较慎重。这就有了，电影开始的对话，“女性的青春就那么几年，一定选对了”。因为，女性繁殖付出的代价高，所以矜持。遗憾的是孟总就是不明白这个道理啊！如果早点读了木小衲的进化论，何止于破镜无法重圆。 雌性看中后代的质量，这个后代的质量和配偶的质量息息相关。雄配偶的质量可以体现在很多方面，比如身高，体型，外表 …… 这就是为啥男生长得帅受欢迎的原因。君不见，孟兄、于兄分手后，玩得那是嗨，对他们而言找个女友如同砍瓜切菜。反观，我们村的二杆子，自从把老婆骂跑后，就一直守身如玉。 此外，雄性占有的资源也是吸引异性的重要途径。这就是为何皇帝的女儿不愁嫁。君不见《电影》红高粱中，一个癫痫大叔，用了一头驴当彩礼，都可以找到一个如花似玉的姑娘。君不见，我们村的二杠子的弟弟——三杠子，本来人家给他说了门亲事，可硬是凑不齐那彩礼钱。三十岁了还是纯阳之体。 那什么是资源呢？ 在动物界资源可以分为，领地、食物、栖息环境等等。好比人类社会的房子、车子、事业。资源为何能吸引到异性？难得雌性们都贪图享乐 ? 非也，雌性看重资源很多程度上是为后代考虑，因为自然界中 占有的资源和能养活的后代有关。 从整个动物界看，雄性一般 ( 当然也有二班的同学，比如海马，帝企鹅，那是另一个层面的问题) 对后代的照顾较少，这里面有很多原因，其中之一是雄性无法确定孩子 100% （人类社会有办法）是自己的。但是雌性不一样，是在自己体内受孕，它一定能确认孩子是自己的，所以雌性必须照顾孩子。为了照顾孩子就得有资源，要资源就得吸引父本投资（当然动物界存在雌性动物占据资源，多见于一雌多雄制）。为了吸引父本投资，雌性常用的方式是和同一个雄性长期维持两性关系。想啊，如果一个雌性今天和这个交合，明天和那个交合。哪个雄性会为它的后代投资呢？也正是对于后代的投资，导致男女好色的目的不同，雄性好色是为了拥有更多的后代，雌性好色是为了更好地吸引资源照顾后代。 那么女性偷情又是为了什么 ? 还是为了获取父本投资。你想如果能同时拥有多个雄性的投资，就相当于给未来孩子买了份双保险。当然，动物界中还存在一种情况，为了防止杀婴，雌性通过和多个雄性交配，迷惑对方，比如狮子。雌雄在偷情这件事情上，成本也是不一样的。如果雄性被发现偷情，似乎没有多少损失。但雌性被发现，损失就大了。因此，从进化上看男女都存在好色偷情的必要，而女性成本更大，因此更加慎重。这也是总体上动物界雌性出轨要低于雄性的原因。 说到这里，想必会有不少人已经准备好板砖了。你拿动物界的事情衡量人类，不用面子了吗？木小衲有句名言，“人世间但凡能用金钱和利益衡量的事情，都可以用进化论来解释。而那些进化论无法解释的现象正是闪耀人性光辉之处。”比如，贪官多二奶，这个用进化伦很容易解释。君不见，当年重庆雷某某，虽是肥头大耳，却能日落西山红霞飞。贪官不一定长的帅，智商未必高 ( 很多官员是毕业于某某处的在职研究生学历 ) ，但是它们却占有资源。女性为了给后代获取足够的资源，需要他们。反之，人性的光辉存在于进化论无法解释的部分。问世间情为何物，直教人生死相许。看那 王宝钏 苦受寒窑 18 年，这其实是不符合进化之道的。因为这样做不利于繁衍后代。然而，这正是人性的可贵之处！如果，人世间的一切都可以用进化论解释，那就真的与禽兽无异了。当然，上帝也有被遮住眼的时候，人世间依旧存在人性无法照耀的地方。人其实是一个在兽性和人性之间挣扎的个体。兽性多了，就掩盖了人性的光辉，人性多了，自然掩盖了兽性的欲望。 由于学识不够，权当是大刀面前耍关公了。这个关公自然是木小衲（参见《复眼世界 - 与文科生聊进化》）。有看官言，你张口一个木小衲，闭口一个木小衲，你是托吧。的确，就是托。关键是不去托不行啊。达前辈的进化论虽称经典，可爱我智商不够用，理解不了。而木小衲的解释可以做到妇孺皆知。另外，我们村里的三杠子写了本书《动物知道人性的答案》，据他吹嘘，此书可解人世间诸多困惑，揭示动物性情，昭示人性秘密。你信不信我不知道，反正我不信？ 注图片来自网络 无任何商业用途 在此谢过！ 准备好拍砖的老师和同学，可以来下面的公众号，备茶静候！
个人分类: 科普|1755 次阅读|0 个评论
[转载]人类简史（41）
罗非 2017-7-10 09:24
　　父权基因理论 　　第三种想要从生物学解释父权制度的理论，并未将重点放在暴力或是蛮力上，而是认为在数百万年的演化过程中，男人和女人发展出了不同的生存和繁殖策略。对男人来说，得要彼此竞争才能得到让女人受孕的机会，所以个体想有繁殖的机会就看他能不能打败对手，比别的男人强。随着时间慢慢过去，传到后世的男性基因也就是那些最具野心、最积极、最好胜的男人。 　　但另一方面，对女人来说，要找到个愿意让她受孕的男人完全不是问题。但如果说到要让孩子长大成人甚至为她生下孙子孙女，除了得怀胎十月，甚至还得再辛苦许多年，才能把孩子带大。而在这段时间，她要自己取得食物的机会就变少，另外还需要许多人的帮助。所以，她需要有个男人来帮忙。为了确保自己和孩子能够生存下去，女人只好同意男人提出的各种条件，好换取他一直待在身边、分担这个重担。随着时间慢慢过去，传到后世的女性基因也就是那些最顺从、愿意接受他人照顾的女人。至于花了太多时间争权夺利的女人，也就没有机会让那些好胜的基因万世流芳。 　　根据这个理论，由于有不同的生存策略，男人的基因倾向是野心勃勃、争强好胜，擅长从政经商;女人的基因则倾向趋吉避凶，一生养育子女就心满意足。 　　只不过，这种理论似乎在实际的证据上也说不通。最有问题的一点在于，这里认为女人需要外部协助的时候需要依赖男人，而不是其他女人，而争强好胜的男人就能在社会上占据领导地位。但有许多种动物(例如大象和倭黑猩猩)虽然也有需要依赖他人的雌性以及争强好胜的雄性，但发展出来的却是母系社会。正由于雌性需要外部帮助，所以它们更需要发展社交技巧，学习如何合作，给予彼此抚慰。于是，它们建构起了全为雌性的社会网络，帮助彼此养育后代。而这个时候，雄性动物还是继续把时间花在彼此战斗争胜，所以社交技巧和社会关系依旧低落。于是，在倭黑猩猩和大象的社会中，便是由互相合作的雌性组成强大的网络，主导全局，至于以自我为中心而又不合作的雄性，只能滚到一边去。虽然雌性的倭黑猩猩一般来说力气不如雄性，但如果雄性的倭黑猩猩做得过火了，就会被成群的雌倭黑猩猩合起来教训一番。 　　如果倭黑猩猩和大象都做得到这一点，为什么智人做不到?相较之下，智人这种动物的力气又更弱，优势就在于能够大规模合作的能力。如果真是如此，就算女性确实需要依赖他人，而且就算女性确实需要依赖男人，她们也应该能运用较高明的社交技巧来互相合作，进而用策略来操纵打败更具侵略性、更自行其是、更以自我为中心的男人们。 　　究竟是为什么，在一个以“合作”为成功最大要素的物种里，居然是比较没有合作精神的一方(男人)控制着应该比较善于合作的另一方(女人)?到目前为止，我们还没有很具说服力的答案。也许我们的预设是错的?搞不好，雄性智人的主要特点并不在于体力、侵略性或争强好胜，反而是有更佳的社交技巧，更善于合作?这点在目前仍无定论。 　　但我们确实知道的是，人类的性别角色在20世纪已有了翻天覆地的变化。现在有越来越多社会让男女在法律、政治和经济上享有平等的地位、权利和机会。虽然性别差距依然显著，但情况正在以惊人的速度改变。1913年，美国有一批妇女站出来为女性要求投票权，当时大众还嗤之以鼻、视为荒唐，但谁想得到，到了2013年，美国最高法院竟有五位大法官(三女两男)投票赞成让同性婚姻合法化，否决了另外四位男性大法官反对的决定? 　　正是这些戏剧性的变化，让性别的历史叫人看也看不清。现在我们已经清楚看到，父权制度其实并没有生物学上的基础，而只是基于毫无根据的虚构概念。但这么一来，又该怎么解释它为何如此普遍，而且稳固得难以撼动?
个人分类: 科普|900 次阅读|0 个评论
自然选择的魅力
热度 16 gaojianguo 2017-6-29 21:42
地球上目前几乎所有的物种都是自然选择的优胜者。 自然选择就像一双有力的、无形的手做着人类最喜欢干的事情 — 分类和排序 。只是人类太粗心了，到目前为止还没能看懂 / 看透大自然。 植物的功能性状在很大程度上是由环境决定的。比如，比叶面积 (Specific Leaf Area, SLA) 反映了植物对养分资源的获取能力，而树高则反映了对光资源的竞争能力。前者是叶片进行光合作用时与环境协同进化的产物，而树木的高度直接由光热和水分资源决定。在植物生理生态学 生态学领域，这两个性状的重要性不言而喻。 那么，经过千百万年的进化，植物的功能性状是如何影响其功能的呢？ 近期，西班牙的 Gross 和 Maestre 等基于干旱植被的功能性状，如上文提到的比叶面积和植株高度，发现目前它们的状态已经可使生态系统组合式的多功能总量 (Multifunctionality ，或多功能性 ) 达到最大值。相关研究论文 “ Functional trait diversity maximizes ecosystem multifunctionality ” 已经发表在 Nature Ecology Evolution （ doi: 10.1038/s41559-017-0132 ）上。 可见，自然选择的力量到底有多强！ 我们现在的生态系统功能已经是最优化的了，这点与植被的最大化水分利用效率不谋而合（ Eagleson’s theory of ecological optimality ）。 这个研究对我们有什么启发呢？ 首先对于林业 ：既然我们的生态系统已经是自然选择的最优产物，那么我们人类还自负地去调节和想方设法提高生态系统的功能不是不多此一举了？对于一个自然状态的森林，它的服务功能已经很好了。对不同时期和环境的森林，它们的功能都是最优化了的。 农业 ：有不少科学家（特别是分子生物学家）总是想着通过转基因的方式提高植物或叶片水平的光合作用，以此达到增加产量的目的，但到目前为止大部分都是失败的，即使发表了很多 高质量 的文章和一堆的 Nature/Science 。我们应该反思，这个研究方向是不是错误的？既然自然选择已经能够使光合、水分利用效率最优，那么，人类的基因工程改造也就是没有价值的！因此，我们需要通过其它的方式来提高粮食产量，如现时比较流行的农业生态学（ Agroecology, Sustainable agriculture ）和森林农场（ Forest farm ），这些通过植物的自然组合或群落构建方式提高产量的方式才是长久之道！
7288 次阅读|32 个评论
他最早写下自然选择学说，逼得达尔文一年就写完了《物种起源》
热度 20 beckzl 2016-9-13 17:15
悄悄地我走了 正如我悄悄地来 我挥一挥衣袖 不带走一片云彩 ... 谈起关于生物的起源与演变 我们不得不提起伟大的达尔文以及他的著作《物种起源》 查尔斯·达尔文 他向人们揭示了，人并不是上帝所创造的 每一个物种都不是平白无故诞生的 而是有规律地演化而成的 不同地域的山雀 实际上早在1836年，达尔文就完成了他的环球考察 而后的几年里，他已经有了自然选择学说的构想 然而，直到1858年，达尔文才开始紧张地撰写《物种起源》一书 《物种起源》 这将近二十年的时间，他迟迟不肯动笔 为何突然之间快马加鞭，仅仅一年就赶制成书？ 这一切要从一个年轻人说起 … 有人说，维多利亚时代的英国人个个都是冒险家 这一点在这个年轻人身上显得尤为贴切 阿尔弗雷德·R·华莱士 阿尔弗雷德·R·华莱士的童年并不好过 本是生在中产阶级家庭，因为父亲被人骗去财产 一家人陷入了困境，14岁的华莱士也不舍地中断了自己的学业 辍学后，华莱士在经营土地测绘的大哥身边做助手 担任测绘助手的几年间，他跑遍了英格兰的乡村田野 不仅学到了例如勘测、制图的技能，而且见识到了大千世界的美妙 测绘员 光怪陆离的蝴蝶，奇形怪状的甲虫 开着清艳小花的莫名野草，果实清甜的高大乔木 华莱士对乡野的各种动物植物产生了浓厚的兴趣 他渐渐地开始阅读生物图鉴，也收集起了标本 可是这样的好光景只持续了六年半 因为大哥的生意不顺，华莱士不得不另谋生路 幸运的是华莱士在一所高校申请的职位通过了 他可以在学校教制图、测量等了如指掌的技能 学校的工作对华莱士而言简直就是久旱逢甘霖 倒不是因为教师的工作，而是因为图书馆 华莱士在图书馆的滋养下，越发对博物学兴趣十足 于此同时他在学校里还认识了业余博物学家贝茨 贝茨： 昆虫学家，后以其“ 贝氏拟态 ”的发现而成名，贝氏拟态简言之即亲缘关系较远的昆虫在形态上存在较高的相似性，多为可食用的品种模拟不可食用品种的形态，以欺骗捕食者。 受到贝茨的影响，华莱士逐渐转向收集研究昆虫标本 偶然中的必然，华莱士在图书馆接触了许多有影响力的著作 包括鼎鼎有名的达尔文作品《贝格莱尔号的远航》 以及钱伯斯的《自然历史的创造痕迹》 其中关于生物演化的探讨在华莱士心中深深地扎下了根 达尔文伟大的航行 他对物种的发展变化感到十分好奇，一心想亲自求证这个观点 很快华莱士便以收集标本的幌子邀请贝茨 一同前往南美，开启人生中第一次冒险之旅 然而在南美，也许是因为气候的缘故，华莱士先是病倒了 之后回国的轮船又遭遇大火，他在救生艇上漂流了10天 终于被路过的轮船搭救，算是捡回一条命 但是四年的心血付之一炬，几乎所有标本和笔记都随船沉入大海 这段不幸的经历对华莱士造成了很大的打击 刚回国的那段时间，他心里满是迷茫 仅仅靠着保险公司的赔偿独自生活了一年半 可华莱士最终还是挺了过来，并且打算继续自己的研究 这一次他打算远足东南亚，好好研究那里错落的岛屿 正如当年达尔文航行路上对岛屿的探索 华莱士在马来群岛一待就是八年 期间他进行了六七十次的考察 收集到了12.5万只鸟、甲虫等标本 在马来群岛的这些年里，华莱士渐渐发现 在相邻的岛屿上，看似不同的物种始终会有或多或少的相似性 这让他开始思考新物种的起源与诞生 每一物种的出现都与早已存在的密切相近的物种在时间上和空间上是一致的 以华莱士命名的华莱士金色鸟翼蝴蝶 他把相似物种在地理分布上比较集中的规律写成文章 这个被称为“砂拉越定律”的理论发表在Annals期刊上 但是并没有引起多大的反响 这一定律的发现同时也启发了华莱士自己去探讨生物的进化 也许是命运的安排，正在苦思的华莱士不幸罹患疟疾 卧床不起的痛苦让他想起《人口论》当中人口数量与资源量的矛盾 他突然悟到，资源限制正是生物进化的原动力 只有最适应环境的物种才能够留存下来 人口论 每一个存活下来的物种都是经历了自然的筛选 他们是环境中最健康的佼佼者 华莱士奋笔疾书，花了两晚撰写了一篇阐述自己理论的文章 并立马把稿件寄给他崇敬的达尔文先生 请达尔文前辈为自己审稿，并推荐给著名学者赖尔 华莱士 达尔文收到文章大为惊讶，这个年轻人的理论正是他这20年的成果 我从未见过如此惊人的重合。华莱士所用的术语就在我文章的标题里 达尔文慌了，他害怕华莱士的文章发表出来 自己辛苦20年的研究只会被人认为是剽窃之作 所有我的原创，无论有多少，都将要被打破了。 左华莱士，右达尔文 诚惶诚恐，但达尔文还是将文章转给赖尔，并建议发表 作为达尔文的老朋友，赖尔明白他心中的不甘，那可是他20年的成果 因此赖尔建议达尔文将华莱士的论文与自己的手稿整理在一起发表 著名地质学家查尔斯·赖尔 达尔文接受了赖尔的建议，并通过书信与华莱士商量 华莱士得知后，非但没有拒绝，反而感到非常荣幸 与学界老前辈、自己的偶像一起发表文章是天赐的幸运 可是达尔文却感到十分的愧疚，担心有人指控他剽窃 我宁愿烧掉我所有的书，也不愿意让他（华莱士）或者其他人觉得我以如此渺小的心灵行事。 至今仍有人怀疑达尔文剽窃了华莱士 图为书《达尔文的阴谋》 1858年达尔文亲自在林奈学会会议上发表了这篇文章 达尔文的这一番宣读与演讲引起了学界不小的关注 从此人们第一次听说了自然选择的观点 人们称它为“达尔文-华莱士学说” 此时的华莱士仍在马来群岛与疟疾战斗 可是达尔文已经没有时间沉浸于女儿夭折的悲伤中 他快马加鞭，将原本详尽的手稿压缩了三分之一 开始赶制成书，尽快发表出版 达尔文的手稿 远在东南亚的华莱士在得知自己的研究已经公之于众后 不免有了一些担心，他担心自己的文章阐述不够详细 世人很难理解和相信自然选择学说 他也开始筹备着将研究内容整理成书 华莱士手绘的华莱士飞蛙 可还没动笔，就得知达尔文已经在撰写《物种起源》 华莱士并没有感到自己的成果被剽窃和盗用 反而非常支持达尔文的写作，因为他相信达尔文 一年的时间很快就过去，《物种起源》竟已成书了 很难相信这部影响人类的巨著竟然仅仅用时一年就完成了 没过多久，华莱士就在市面上看到了达尔文的著作 达尔文果然没有让华莱士失望，《物种起源》一书引起了轰动 书中详细地列举的支撑自然选择理论的客观证据 显然达尔文在物种进化的研究比华莱士更为深厚 达尔文成了颠覆了人们的世界观的伟人 漫画家表达达尔文观点的颠覆性 而华莱士也得到了自己一些名誉 自然选择学说被世界认可后，林奈学会还发行了特质的奖章 奖章正反两面分别印有达尔文与华莱士的头像 用于奖励在进化生物学领域有突出贡献的科学家，仅此而已 达尔文-华莱士奖章 除此之外，华莱士似乎淡出了人们的视野 默默地继续着自己对博物学的追逐 他以出售标本收获了一笔不小的收入 但华莱士晚年因为投资失败，一贫如洗，生活艰难 1913年，91岁高龄的华莱士在睡梦中平静安详地离开人世 华莱士的墓 我们有理由相信华莱士此生是无悔的 达尔文并没有利用自己的权威打压华莱士 而华莱士也没有为自己的成果被他人发表而忿忿不平 他们两人高尚的品德成为历史上的一段佳话 左华莱士，右达尔文 可世人似乎只知道达尔文的进化论 而华莱士墓碑上刻着的“自然选择的共同发现者之一” 又有多少人曾知晓？ _____________ 我们同样热爱科技 对科技未知充满孩子般的好奇 为科技给生活带来的一切改变感到热血沸腾 我们将科技的感性给大家
16525 次阅读|22 个评论
音乐起源之谜（二）——音乐的“文化起源” VS “生物起源”
热度 6 WANGTianyan1983 2015-3-26 12:29
前言： 第一节的大标题是《乐从何处来？》，后来发现“乐”这个多音字，容易造成误解，不能直接表达主题，所以干脆把这一系列的文章改为《音乐起源之谜》。上一节对我最近提出的音乐起源的“节奏适应假说”作了一个概述，从这一节开始慢慢的展开叙述，尽量写得科普一点。 音乐从几万年前的旧石器时代流传至今，存在于古老的东方文明，发达的欧美社会，以及原始的非洲部落。我们的生命开始于摇篮曲，成熟于婚礼进行曲，终结于葬礼上的哀乐。音乐对人类如此重要，其起源却至今是个谜。本节主要介绍音乐跨越历史和文化的性质，以及音乐的文化起源和生物起源之争，顺便以“达尔文雀”和“酒文化”为例对自然选择做个科普。 音乐纵贯人类历史、横跨多元文化 物种的起源可以从化石以及基因水平追溯，绘画的起源也可以通过壁画等研究。然而追溯音乐的起源却是一个非常困难的事情。首先，声音转瞬即逝，就算三日不绝的绕梁余音，也终究也绕不了三千年、三万年，所以从声音的层面没法溯源；其次，乐谱需要一套完整的符号以及载体，追溯乐谱甚至比追溯文字还困难；再次，远古乐器可能大多从自然界就地取材，多半不好保存，给考古留下的东西不多。不过世事无绝对，古人以动物骨骼制作的乐器因其材质特殊，得以保存，让我们可以对音乐的起源窥见一斑。目前，从世界范围内出土的一些骨笛来看，至少从旧石器时代开始就已经有音乐了。 图 1. 世界范围内出土的一些骨笛。 A.1995 年出土于斯洛文尼亚的尼安德特骨笛 【图片来源： ( BBC, 2014 ) 】，现存最早的疑似骨笛，距今 43,100 ± 700 年，由一只幼年洞熊的左侧股骨制成 ( Morley, 2003 ) ； B. 2008 年出土于德国的骨笛 ( Conard et al., 2009 ) ，距今约 35,000 年，由兀鹫的桡骨制成； C.1980 年代出土于河南的贾湖骨笛 ( Zhang et al., 1999 ) ，距今 7,700~9,000 年，由丹顶鹤尺骨制成，其中保存最完好的一支（加注白框者）尚可吹奏。 1995 年， Ivan Turk 等在斯洛文尼亚西北部一个叫 Divje Babe 的旧石器时代遗址，发掘出一支残存的疑似骨笛 ( Kunej and Turk, 2000 ) 。该骨笛距今 43,100± 700 年，来自一只 1~2 岁洞熊（ Ursus spelaeus ）的左侧股骨 ( Morley, 2003 ) ，科学家推测由当时生活在欧亚大陆的尼安德特人（ Homo neanderthalensis ）制作，因此被命名为尼安德特之笛（图 1 ， A ）。这只最早的疑似骨笛现存于斯洛文尼亚国家博物馆，中间有两个完整的“指孔”，两端各有一个疑似“指孔”。之所以称其为“疑似骨笛”，因为有科学家怀疑其“指孔”其实是肉食动物捕猎这只洞熊时，或在获取该段股骨的骨髓时留下的孔洞，并不是人为的“指孔”，所以不能称为骨笛 ( D'Errico et al., 1998 ) 。不过骨笛的发现者 IvanTurk 提出反驳理由：没有在“指孔”周围和对面发现牙印，“指孔”的排列、位置、形状和大小规则，所以是人为的乐器 ( Kunej and Turk, 2000 ) 。 先搁置双方的争议，单从争议内容出发，其实可以推测出一条骨笛在人类社会起源的可能路径。远古人类在获取猎物骨髓的时候（图 2 ， A ），对部分骨骼造成穿孔、开口等破损，进而在吸食或吹出骨髓的时候发现有的骨头可以发出声音；于是刻意地对这种中空骨骼进行粗加工，在狩猎等活动中用来传递信号，这个时候可以称为骨哨；后来慢慢的总结出音阶的规律，开始对骨哨进行更严格的选材和更精细的加工，于是出现了骨笛，远古人类便开始创作和欣赏音乐。下面继续介绍更精致的两款骨笛。 图 2. 几种动物骨骼示意图（图片来源：网络）。 A. 某种熊类骨骼，尼安德特之笛来自洞熊的股骨（大腿骨）； B. 鸟类翅膀骨骼解剖图， 5 为桡骨， 6 为尺骨； C. 两种鸟类的桡骨和尺骨，某些大型鸟类如兀鹫和丹顶鹤的桡骨和尺骨中空细长，被远古人类用来制作骨笛。 2008 年夏天，在德国西南部的 Hohle Fels 洞穴出土了一支距今约 35,000 年的骨笛（图 1 ， B ），为旧石器时代晚期的乐器提供了新的证据 ( Conard et al., 2009 ) 。骨笛指孔旁边的刻划表明，古人对这只笛子进行了精细的加工。笛子由兀鹫（ Gyps fulvus ）的桡骨（图2，B、C）制成，兀鹫是一种类似秃鹫的鸟类，其翼展在 230 到 265 厘米之间，桡骨可达 34 厘米长。鸟类为了适应飞行，骨骼进化得中空细长以减轻体重，某些大型鸟类的桡骨的尺骨，是古人类制作笛子的好材料。比如出土于河南的贾湖骨笛即取材于丹顶鹤的尺骨。 贾湖骨笛在上世纪 80 年代出土于河南舞阳一个叫“贾湖”的新石器时代遗址 ( Zhang et al.,1999 ) ，骨笛距今 7,700~9,000 年，由丹顶鹤（ Grus japonensis Millen ）的尺骨（图2，B、C）制成。其中编号 M282:20 的骨笛保存最完好（图 1 ， C ），尚能吹奏，是目前人类历史上能演奏的最古老乐器。 1987 年经过张居中等人测音后，以这支笛子吹奏了河北民间曲调《小白菜》。一支古人的笛子，吹出了今人的曲调，跨度近万年的相逢，拨动的是同一根心弦。贾湖骨笛的相关研究及音频信息发表于《自然》 ( Zhang et al.,1999 ) ，有兴趣的读者可以去下载来听一听。 音乐在人类的血脉里绵延流淌，亘古未变。从考古资料来看，乐器至少从旧石器时代开始就存在于不同的文明。及至今天，从东方文明到欧美社会，再到非洲部落，各有各的乐器和音乐（图 3 ）。以弦乐为例，西方有小提琴，中国有二胡，纳米比亚的丛林原著民也有自己的传统乐器。虽然这些乐器的材料、工艺和和演奏的曲目各不相同，但是从中流淌出来的音乐没有高低贵贱和文化地域之分。 图 3. 音乐横跨多元文化。 A. 西方的小提琴（图片来源：网络）； B. 中国的二胡（图片来源：网络）； C. 纳米比亚丛林原著民的传统乐器 ( BBC, 2014 ) 。 音乐的“文化起源” VS “生物起源” 音乐这种强大的跨越远古文明和现代文化的性质，不能不让人震撼。我们不禁要问，音乐究竟是什么？音乐从哪儿来？为什么人类能够欣赏音乐？遗憾的是上述问题虽有多种说法，却至今也没个确切答案。 很多人认为音乐像绘画等艺术一样，仅仅只是人类文明发展的产物。诚然，乐器的发明离不开工具的制造，乐谱的发展离不开文字、符号、纸张等，乐理的系统化也离不开算术和物理等科学。但是，不要忘了，如果仅仅只有音乐这个客体，而没有响应音乐的主体——人类，音乐是不可能如此强盛的。就像饮食文化，世界范围内有西餐、中餐等，中餐里又有川、鲁、苏、粤等菜系。这些菜系当然和人类文明、民族文化相关，但是，菜系和厨艺得以发展的根本原因在于人类对食物的本能需求。所谓 皮之不存，毛将焉附 ，离了这一本能，菜系和厨艺以何依附？ 类似的，如果人类没有一套感知和欣赏音乐的先天系统，就算音乐再怎么优美曼妙，那也只能是对牛弹琴。因此，追寻音乐的起源，除了从考古等层面追溯音乐客体，诸如乐器、乐谱和乐理的起源及发展之外；更重要的是从生物学的层面，研究作为音乐主体的人类，为什么具有欣赏音乐的能力。 图 4. 音乐“生物起源”与“文化起源”之争。 A.DNA 双螺旋示意图（图片来源：网络），代表先天的因素，达尔文认为人的音乐才能由自然选择而来，具有基因基础。 B. 远古人类的壁画 ( BBC, 2014 ) ，音乐曾经长时间被认为像绘画一样，属于人类文化的产物。 达尔文曾在《人类的由来及性选择》 ( Darwin, 1871 ) 一书中写道：音乐才能一定是人类所具有的最神秘才能之一。同时，达尔文在这本书中还提出，人类的音乐才能可能经由自然选择而来，具有生物学意义。这一观点现在正受到越来越多科学家的关注。至此，关于音乐的起源问题，开始出现“文化起源”和“生物起源”之争（图 4 ）。 因为《音乐起源之谜》这一系列文章随处都会涉及达尔文“自然选择”的思想，下面我用“达尔文雀”和“酒文化”两个例子来科普一下“自然选择”。 达尔文雀（ Darwin's Finches ）与自然选择 “物竞天择，适者生存”这八个字是对自然选择的高度概括。不过对于非生物专业人士来说，辅以例子会比较好理解一点。达尔文雀就是个自然选择的绝佳范例。 1835 年，达尔文乘坐“贝格尔”号到达加拉帕戈斯群岛（图 5 ， A ），该岛位于南美大陆以西 1,000 公里的太平洋面上，远离大陆，与世隔绝，造就了岛上独一无二的生态系统。 达尔文仔细观察了岛上 14 种雀类，发现它们在体型、颜色等方面相差无几，但是鸟喙的形状和长度（图 5 ， B ）却大有不同。进一步的观察表明，这些鸟喙的差异来源于鸟儿们对不同种类食物的适应。这些雀类虽然来自共同的祖先物种，却针对水果、昆虫、仙人掌和种子等食物，进化出了不同的喙。哪怕是同样以种子为食的地雀（图 5 ， B ： 7~10 号）也因为取食种子大小的不同而进化出有差别的喙。 自然选择可能是这样起作用的：最初，祖先物种的一群个体因为偶然的机会，从遥远的南美大陆飞到加拉帕戈斯群岛并且定居下来。岛上虽然有丰富的食物，但是祖先物种却只能享用相当有限的一部分，它们对更多的美味无能为力。随着种群的壮大，祖先物种的生存变得越来越艰难，这跟我们国家以有限的耕地养活更多的人口是一个道理。不过随着时间的推移，子代小鸟中有极少数出现了基因突变。有的喙变得短而强健，适合吃地上较大的种子；有的喙变得细长锋利，适合捉昆虫。这些基因突变的“异类”因为能够独享其它个体吃不到的食物，摇身一变成了种群中的“高富帅、白富美”。它们生长得更健康、鸣叫更响亮、毛色更光鲜、求偶更成功、后代更多，于是决定其喙形的基因得到保留。慢慢的，种群中“高富帅、白富美”越来越多，于是它们自立门户，讲求门当户对，只和彼此交配。最后它们完全脱离了祖先物种，变成了一个新的物种。 可见，加拉帕戈斯群岛上的达尔文雀是进化论的一个经典范例。每个物种之所有具有这样或那样的特征，因为这些特征在生存和繁衍的激烈斗争中能给它们带来好处，这就是自然选择。 图 5. 加拉帕戈斯群岛上的达尔文雀（图片来源：网络）。 A. 加拉帕戈斯群岛，位于南美大陆以西 1000 公里的太平洋面上，远离大陆，与世隔绝，岛上具有独特的生态系统； B. 生活在加拉帕戈斯群岛上的达尔文雀，为了适应岛上不同的食物，祖先物种进化出了具有不同喙形的新物种，它们分别适合啄食昆虫、水果、种子等。 直立行走、烂果子、酒文化 也许有人觉得纯生物进化的理论跟人类文化简直风马牛不相接。那下面我以“酒文化”为例再解释一下自然选择，给所有好酒嗜酒的人一个冠冕堂皇的，正当得无法拒绝的理由。 在一个温暖的季节，某天，古人将剩饭贮存在陶罐，酵母菌在温湿的剩饭里快速生长，于是偶然酿出了酒。这也许便是酿酒工艺的起源，这个过程跟今天做醪糟（酒酿）大同小异。从此以后，酒开始全面渗透到人类社会。拿我们中国来说，古代文化里有“杯酒释兵权、煮酒论天下、温酒斩华雄、斗酒诗百篇”等故事，可以看出酒和政治、军事、文学等紧密相连。无论是酿酒工艺的发现，还是酒的社会功能，都说明酒和文化息息相关。那么问题来了，为什么人类会喜欢酒？为什么人类可以消化酒精？ 年初， Matthew A. Carrigan 等人在《美国科学院院刊》（ PNAS ）发文称，人类对酒精的代谢能力开始于 1000 万前人类祖先从树栖生活转到地面生活的时候 ( Carrigan et al., 2015 ) 。人类代谢酒精需要体内一种特殊的乙醇脱氢酶（ alcohol dehydrogenases ， ADH4 ）， ADH4 决定了人酒量的高低。 Carrigan 等对现代人类以及几种灵长类的 ADH4 进行分子生物学分析后发现， ADH4 在我们树栖祖先及其它更古老祖先的体内活性很低，不能有效代谢乙醇；但是从 1000 万年前开始，我们猿类祖先体内的 ADH4 活性增加，可以高效代谢乙醇。这一时间恰好和人类祖先下到地面开始直立行走的时间吻合。所以 Carrigan 等人推测，人类的灵长类祖先最初生活在树上，能得获得新鲜的果子，不需要代谢乙醇；但是下到地面以后，开始捡食地面的果实，其中很多果实已经开始变质，糖分在酵母菌的作用下生成了大量的乙醇（图 6 ）。 自然选择在这个时候登场了。这群直立行走的人类祖先，大部分都不能很好的代谢酒精，整天处于醉酒的状态。但是种群里有少部分个体的 ADH4 发生基因突变，能够很好的代谢酒精，不但从酒精里获得能量，而且处于“众人皆醉我独醒”的状态。这些个体在逃避敌害、求偶交配等攸关生存繁衍的活动中获得优胜，突变过后的 ADH4 基因得到遗传和扩散；而那些不能代谢酒精的个体，被自然淘汰，成了真正的酒“鬼”。 由此可见，“酒文化”其实是自然和文化的融合。我们对“酒”的代谢能力来自灵长类祖先的遗传基因，和酒相关的“文化”来自人类文明。换句话说，基因是皮，文化是毛，皮之不存，毛将焉附？ 图 6. 人类饮酒的原因 （图片来源：网络）。 Matthew A. Carrigan 等人研究发现，人类对酒精的代谢能力开始于 1000 万前人类祖先从树栖生活转到地面生活的时候 ( Carrigan et al., 2015 ) 。 Carrigan 等人推测，人类的灵长类祖先最初生活在树上，能得获得新鲜的果子（ A ）；下到地面以后，开始捡食地面的果实，这些果实在酵母菌的作用下生成了大量的酒精（ B ）；种群里有少部分个体的乙醇脱氢酶（ ADH4 ）发生突变，能够很好的代谢酒精（ C ），这些个体被自然选择，而那些不能代谢酒精的个体，被自然淘汰。 音乐“生物起源”所面临的问题 兜了一大圈，为非生物领域人士科普了一下“自然选择”，因为这个概念如此重要，所以连举两例说明。现在回到正题，讲讲音乐的“生物起源”所面临的问题。 刚才说到“酒文化”其实是自然和文化的融合，如果音乐真是自然选择而来，那么音乐也应该有两面。文化的一面，乐器、乐普、乐理等都离不开人类文明，就不赘述了。在这里我主要讲自然的一面，也就是人类内在的“音乐才能（ musicality ）”。音乐的“生物起源”所要面临的问题就是人类的“音乐才能”究竟从何而来。这个大问题又可以细分成一系列小问题： 1. 如果音乐经由自然选择而来，人类的音乐才能是否具有遗传基础？ 2. 菜系和厨艺的本质是食物，酒文化的载体是酒精，音乐的本质是什么？ 3. 自然选择的对象是音乐本身？还是音乐里所体现的其它事件？ 4. 音乐，或者音乐所体现的其它事件，在人类祖先适应自然的过程中有什么意义？ 上面这些问题在以后的博文里会逐一论述，敬请继续关注《音乐起源之谜》这个专题。 注： 1. 该博文中凡有确切来源图片均已注明出处，其它图片收集自网络，原作者可以联系我撤销图片或添加备注。 王天燕（ tianyanwang@hotmail.com ） 2015 年 3 月 26 日 相关链接： A hypothesis on the biological origins and social evolution of music and dance (Wang, Front. Neurosci. 2015) 音乐起源之谜（一） —— 音乐、舞蹈和语言起源的 “ 节奏适应假说 ” ( 王天燕， 03/19/2015) 音乐起源之谜（二） —— 音乐的 “ 文化起源 ” VS“ 生物起源 ” ( 王天燕， 03/26/2015) 音乐起源之谜（三） —— 音乐才能的遗传基础 ( 王天燕， 04/02/2015) 音乐起源之谜（四） —— 音乐起源的性选择假说及其不足 （王天燕， 04/12/2015 ） 音乐起源之谜（五） —— 音乐之始，大道至简 ( 王天燕， 04/16/2015) 音乐起源之谜（六） —— 音乐和舞蹈统一于节奏运动 ( 王天燕， 05/08/2015) 音乐起源之谜（七） —— 节奏适应是食物和性的前提 ( 王天燕， 05/15/2015) 音乐起源之谜（八） —— 音乐在动物界的起源和进化 ( 王天燕， 05/22/2015) 音乐起源之谜（九） —— 人类音乐的起源和进化 ( 王天燕， 06/08/2015) 音乐起源之谜（十 / 完） —— 节奏适应假说的机遇和挑战 ( 王天燕， 06/18/2015) 参考文献： Bbc (2014). Did early humans, or even animals, inventmusic? doi: http://www.bbc.com/earth/story/20140907-does-music-pre-date-modern-man . Carrigan, M.A., Uryasev,O., Frye, C.B., Eckman, B.L., Myers, C.R., Hurley, T.D., et al. (2015).Hominids adapted to metabolize ethanol long before human-directed fermentation. Proceedings of the National Academy ofSciences 112 , 458-463. doi:10.1073/pnas.1404167111. Conard, N.J., Malina,M., and Münzel, S.C. (2009). New flutes document the earliest musical traditionin southwestern Germany. Nature 460 , 737-740. doi: 10.1038/nature08169. D'errico, F., Villa, P.,Pinto Llona, A.C., and Idarraga, R.R. (1998). A Middle Palaeolithic origin ofmusic? Using cave-bear bone accumulations to assess the Divje Babe I bone'flute' (Neanderthal). Antiquity 72 , 65-79. Darwin, C. (1871). The Descent of Man and Selection in Relationto Sex. London: John Murray. Kunej, D., and Turk, I.(2000). New perspectives on the beginnings of music: Archeological andmusicological analysis of a middle Paleolithic bone flute, in The Origins of Music, eds. N.L.Wallin, B. Merker S. Brown. (Cambridge, MA: MIT Press), 235-268. Morley, I. (2003). The Evolutionary Origins and Archaeology ofMusic. Darwin College, Cambridge University. Zhang, J., Harbottle,G., Wang, C., and Kong, Z. (1999). Oldest playable musical instruments found atJiahu early Neolithic site in China. Nature 401 , 366-368.
个人分类: 音乐、舞蹈和语言的起源|12490 次阅读|14 个评论
请下神坛上的达尔文
热度 3 burningmind 2014-6-9 11:23
刚刚拜读了饶毅先生的博文 “变奏赫胥黎” ，又通过留言链接欣赏了余国志的 “误入歧途的“自然选择”学说的奠基者——阿尔弗雷德.罗素.华莱士” 。最近几年越来越多的人重新认识华莱士对“自然选择”理论和生物地理学的贡献确实让人欣慰（我一直认为他被遗忘是对其学术贡献的最大不公），但大众仍将生物演化和“自然选择”理论归于达尔文实乃科学史上的最大“冤假错案”。 不管是生物可以演化的观点，还是因“自然选择”而演化的学说，都不是查理－达尔文最早提出来的，也不是华莱士，而是法国博物学家布丰！至少根据文献记载如此。 布丰（ 1707－1788）是法国博物学家、生物学家、数学家、作家，生前用四十年的时间著有36卷的《自然史》。瑞典科学家林奈虽然创立了大家熟知的“门纲目科属种”不同等级的生物分类系统，但他秉承了柏拉图以来生物物种不变的观点。布丰敏锐地意识到：如果将林奈自上而下的生物分类系统倒过来自下而上来看，现今存在的各种各样的生物岂不可以追溯到数目越来越少的祖先类型？布丰是这么说的（英文译文，相信大家都看得懂）： “The naturalists who are so ready to establish families among animals and vegetables, do not seem to have sufficiently considered the consequences which should follow from their premises, for these would limit direct creation to as small a number of forms as anyone might think fit …” “...if for example it could beonce shown that the ass was but a degeneration from the horse – then there is no further limit to be set to the power of nature, and we should not be wrong in supposing that with sufficient time she could have evolved all other organized forms from one primordial type.” 当然，驴子并不是从马退化而来的，但上文核心思想就是现代普遍接受的，大家将其归之于达尔文的“同源进化”学说。 布丰不但在欧洲首先提出了生物是可以演化的观点，而且提出了生物演化的机制，那就是后来被称为“自然选择”的理论。他在著作中是这么写的： “It maybe said that the movement of Nature turns upon two immovable pivots – one, the illimitable fecundity which she has given to all species; the other, the innumerable difficulties which reduce the results of that fecundity, and leave throughout time nearly the same quantity of individuals in every species.” 上文的意思是：生物界的每一物种似乎有无穷的繁殖力，但生存的各种困难抵消了这种强大的繁殖力，造成相对稳定数量的个体繁衍每一物种。 而这正是达尔文自然选择理论的基础。布丰的著述早于达尔文一个世纪之久，达尔文明显读过布丰的作品，但对其自然选择理论和布丰观点的相似性却在《物种起源》一书首发时只字不提。 如果查理－达尔文可以把法国从未谋面的布丰隐藏起来，而对其爷爷的生物演化和性选择观点也“忽略”过去则有点“六亲不认”了。 查理－达尔文的爷爷 Erasmus Darwin是一个医生、业余科学家、和诗人。他认为包括人在内的生物都是由其它生物演化来的。他就同一物种内不同个体间如何竞争提到： “ The final cause of the this contest amongst the males seems to be, that the strongest and most active animal should propagate the species, which thence become improved. ” 他说动物物种内的雄性个体之所以竞争，就在于最壮、最活跃的个体得以繁衍种族并提高种群质量。这不就是大家后来归之于查理－达尔文的“性选择”学说吗？查理曾出版专著论述性选择和人类演化，但对其爷爷的类似观点好象也只字不提－真的做到了“大义灭亲”啊！ 现在大家普遍认为，在 1858年6月18日，查理－达尔文收到了华莱士自现在的马来西亚寄来的信和一篇论文，文章总结了华莱士的自然选择导致生物演化的观点，并在信中请求达尔文帮忙将其发表。有人认为达尔文若干天前就收到了这封信和论文。但不管怎样，这篇论文对达尔文不啻是巨雷轰顶（强烈推荐PBS视频节目“The Darkest Hour”），自己多年一直在思考的问题被一后生“捷足先登”了！ 思虑之后，他找好友－当时英国最著名的地理学家莱尔（ Lyell）和植物学家胡克（Hooker）－商议。两者都认为达尔文应该答应华莱士的要求将论文发表，但替达尔文出了个主意，让其把自己准备著书的核心观点也写出来，和华莱士的论文一并在学会上宣读，这样至少可以得个共同作者的身份。后来他们也就这么做了，事后达尔文匆忙写就《物种起源》一书，于第二年（1859年）出版。该书的出版震撼了当时极为保守的英国社会，这是大家把关于生物演化和自然选择理论的毁誉皆归于查理－达尔文的一个最重要原因（参见我的另一篇博文： 达尔文是如何成名的？ ）。但若干年后，华莱士的原文却在达尔文的收藏中再也见不到了。 其实在布丰之后，查理－达尔文之前，欧洲不少学者都已经接受了生物是可以演化的观点，包括法国的博物学家 Lamarck（拉马克）、自然学家Saint-Hilaire（ 圣伊莱尔 ），德裔俄国的胚胎学家 von Baer（ 冯 · 贝尔 ），英国的比较解剖学家 Owen（欧文）和出版商Spencer（斯宾塞）等。但他们的讨论多在学术圈内，没有象达尔文《物种起源》一书的出版那样引起保守的英国社会的强烈争议，也没有象赫胥黎那样的对科学和理性坚定的辩护者使这一争议持续了很久。 想起不久前饶毅先生关于青蒿素到底是谁发现的大讨论，不禁意识到科学成果归属其实是个并不少见的问题。“英雄所见略同”确实也有，但如果自己的观点确实来自于他人，就要有勇气去承认，这是最起码的职业道德问题。 参考文献： Soren Lovtrup, 1987. Darwinism : The Refutation of a Myth
个人分类: 生物演化|7503 次阅读|6 个评论
为什么人的体温是37°？
热度 1 ATang 2013-8-8 23:11
当你感冒发烧了，去看医生，医生会给你一个温度计，量一下体温，体温度高低，在某种程度上能够反映病情的严重程度。人属于恒温动物，一般说来不会超出35℃～42℃的范围，41℃时人体器官肝、肾、脑将发生功能障碍，连续几天42℃的高烧，足以致使成年人死命。我们打小就知道，人的体温是37摄氏度，可能一天中体温会有所不同，但相差不会太大。这就一个常识，就像地球是圆的一样，我们知道地球是圆的，---从小学课本上学到的，但我们却很少去思考，地球问什么是圆形的呢？同理，我们也很少去想人的体温为什么是37°呢？----这就是一个常识，大家都知道，就很少有人去想它，除了一些闲的无聊的人---比如我，为它竟然失眠。 人的体温问什么是37摄氏度呢？我最先想到的是，人体内的酶需要这一温度，人体内很多酶的最适温度可能就是37摄氏度。人作为一个有机的生命体，其生命活动的维持需要各种生物反应，这些反应大都是有酶催化的。人体内的各种酶对人的正常生存至关重要。而一些因素会影响到酶的活性，比如酸碱度、温度等。改变这些温度降会极大的影响酶的活性。温度是影响酶活性的一个重要因素，体温过高或过低酶的活性会降低，有些甚至会失活，完全没有活性。为了给身体内的酶提供一个稳定的温度，身体会产热和散热系统让体温维持在37摄氏度。 这又会出现一个问题，为什么人体内的酶需要37摄氏度呢？或者说人体问什么会选择用最适温度是37摄氏度的酶呢？人体内是先形成这些酶，还是先有一个37°的体温又形成了这些酶呢？有点儿像先有鸡还是先有蛋的问题了。 根据进化论，生物的进化是由简单到复杂，有低等到高等，人是由猴子进化而来的，人和猴子的体温应该差不多，人的体温为何是37°---这一问题可能会转变为猴子的体温问什么是37°？ 这一问题还会进一步延伸，一直到那一个选择37摄氏度的生物。（这里的37摄氏度应该是一个抽象的概念，某一个恒温值。）也不知道那是一种什么生物，不防称它为A。为什么A会选择37摄氏度呢？------真的搞不懂！睡觉去！
4528 次阅读|2 个评论
关于林校长在毕业典礼讲话中引用的达尔文的那句话
热度 26 wangdh 2013-7-1 21:26
关于林校长在毕业典礼讲话中引用的达尔文那句话 （王德华） 林校长在 2013 年学生毕业典礼的讲话： 链接： 林建华在 2013 届学生毕业典礼上的讲话 讲话中有一段话：“走出校门，在寻找自己未来事业的过程中找到自己喜欢的事最为重要。人生贵在坚持，赢在心态。如果你有兴趣，其实不必为起点的高低而过多忧虑。 达尔文说：‘存活下来的物种，不是那些最强壮的种群，也不是那些智力最高的种群，而是那些对变化做出最积极反应的物种’ 。兴趣是激发每个人积极反应最持久的内在因素。当有兴趣在时，你的内心会视困难为挑战，你会主动探索，你会自我驱动，你会不自觉地快马加鞭。” 这段中引用了达尔文的一段话：“ 存活下来的物种，不是那些最强壮的种群，也不是那些智力最高的种群，而是那些对变化做出最积极反应的物种。 ” 上网检索了一下，原来引用如此之多，着实吃了一惊。感叹达尔文思想在中国这么深入人心（Google 检索中文有42200条！）。我相信这些数字是真的，但事实一定是虚的。至今我国学术界（包括生物学界）对达尔文理论错误理解的还不在少数。 由于对“种群 population ”、“物种 species ”等术语比较有兴趣，检索了一下原文，结果也很差异，原来也有不少版本： 1 、 It is not the strongest of the species that survives, nor the most intelligent that survives. It is the one that is the most adaptable to change. （能够）存活下来的物种，既不是那些最强壮的（物种），也不是那些智力最高的（物种），而是那些最适应于（环境）变化的（物种）。 2 、 It is not the strongest of the species that survives, nor the most intelligent, but the most responsive to change. （能够）存活下来的物种，既不是那些最强壮的（物种），也不是那些智力最高的（物种），而是那些最响应（环境）变化的（物种）。 3 、 It is not the strongest of the species that survives, or the most intelligent; it is the one most capable of change. （能够）存活下来的物种，既不是那些最强壮的（物种），也不是那些智力最高的（物种），而是那些最有能力变化的（物种）。 4 、 It is not the strongest of the species that survives, nor the most intelligent, but the most responsive to change. （能够）存活下来的物种，既不是那些最强壮的（物种），也不是那些智力最高的（物种），而是那些最能响应（环境）变化的（物种）。 5 、 It is not the strongest of the species that survives, nor the most intelligent, but rather the one most adaptable to change. （能够）存活下来的物种，既不是那些最强壮的（物种），也不是那些智力最高的（物种），而是那些最适应于（环境）变化的（物种）。 可见，达尔文的愿意是指的“物种 species ”的概念，不是指“种群 population ”。也就是说自然界存在许许多多的物种，有动物、植物、微生物等，虫鱼鸟兽，花草树木，面对自然条件的变化（光照、温度、水分、辐射，以及捕食者、猎物、寄生者、共生者等等），在大自然这把剪刀的剪裁下，能够有机会存活下来的物种，是那些对于环境条件的变化比较敏感并在生理、行为和形态等方面发生改变，以适应变化了（变化着）的环境条件，与强壮、智力没有关系。这就是自然规律，达尔文称之为“自然选择原理 Natural selection ”。 至于这句话被用在社会学和日常生活中，无疑是告诉人们“智慧”的，就是说人们在无法抗拒命运的时候，要自身做出调整（身心），要敢于面对和能够适应残酷的社会现实，活下来是最最重要的。留得青山在，等待机会，暂时的逆来顺受、卧薪尝胆，是为了日后的东山再起，重振雄风。至于如何适应，就是每个人的智慧了，有挖掘自己的能力，重新发现自我的，靠自己的能力（潜力）适应社会。也有卑躬屈膝、点头哈腰、出卖良心而求生存的，这也是一种改变。 再说一句林校长的这段话，这里引用达尔文的这段话，显然是词不达意，与“兴趣”毫无关系。 我总结的：“在大自然的历史长河中，能够存活下来的物种，既不是那些最强壮的，也不是那些智力最高的，而是那些最能适应环境变化的。” ×××××××××× 补充说明： 从现在的资料看，有学者考证过，达尔文在《物种起源》中没有这句话，但在前言、第三章、第五章和最后的第十五章中，都有这些思想的阐述。读者根据达尔文的这些文字，总结出了这句话，逐渐就流传下来说这句话出自达尔文的《物种起源》。 （ it is not the most intellectual of the species that survives; it is not the strongest that survives; but the species that survives is the one that is able best to adapt and adjust to the changing environment in which it finds itself。 能够存活下来的物种不是最智慧的；存活下来的物种不是最强壮的；但是存活下来的物种是那些最能够适应其生存的环境变化的物种。） 不管怎样，这句话没有改变达尔文自然选择思想的愿意，且很简洁地表达出了达尔文的自然选择思想。既然大众将其归功于达尔文，也没有问题。 汪峰：怒放的生命
个人分类: 科普随笔|16540 次阅读|66 个评论
[转载]《中国环境报》：生态恢复应尊重自然的选择（蒋高明）
zzllxx5168 2013-4-10 14:10
《中国环境报》：生态恢复应尊重自然的选择（蒋高明） 编者按 内蒙古自治区正蓝旗“人退沙退”的成功实践给了我们启示，那就是要敬畏自然，让自然充分发挥其自我修复能力。本文作者正是巴音胡舒嘎查治沙实践的亲历者和指导专家，他在文中详细论述了人为何应该敬畏自然、爱护自然，提出了生态恢复应尊重大自然选择的观点。希望本文能够加深读者对于人与自然关系的理解，从根本上认识到保护环境、敬畏自然的重要性。 人类要不要敬畏自然？这是个讨论了很久的哲学问题。古代人在自然面前小心翼翼，因为那时他们自我感觉力量太小，对自然现象不了解，不得不敬畏自然。 自从工业革命以来，人类依靠各种科学技术与发明，部分掌握了自然的演变规律，就有些不把自然放在眼里了。然而，需要提醒人类的是，只有敬畏自然才能保护自然，也才能恢复自然。 从敬畏自然做起 ■ 阅读提示 不敬畏自然的结果是破坏自然，而敬畏自然才能保护自然，免遭自然的报复。自然生态系统因被人敬畏而少受干扰，处在健康状况之中，生态系统就能为人类提供各种服务，如提供水源、食物、药物、建筑材料，保持水土，维持生物多样性，提供游憩服务等。 综观人类的科技进步史，人类实现最多、也是最引起人类自豪的是：向自然无限索取。那些埋藏在地下的自然资源、能源及各种矿产、甚至深海里自由觅食的海洋生物，都变成了人类的食物、药物、器物。有了科学的武装，那些曾经与人类共存的生物，被不断驯化，有些则永久消失了；即使人类培育了上万年之久的农作物，也被一些科学家利用生物技术 ( 即转基因 ) ，对物种进行改造。 然而，人类离开了大自然呵护，离开了阳光、空气、水、食物、热量等这些必要的元素，将寸步难行。现在，人类还不能利用无机元素，创造一个最简单的物种，哪怕是病毒那样的简单生命。即使有了现代科学技术，人类在大自然面前还仅仅是小学生。 不敬畏自然的结果是破坏自然，而敬畏自然才能保护自然，免遭自然的报复。工业革命以来，人类陶醉在战胜自然的狂喜之中，然而同时自然环境也发生了剧烈变化。人类虽然上天入地了，但是环境污染随着人类社会的工业化而来；物种的消失在加速。 科学技术的快速发展，使人类拥有了越来越强大的干预自然的能力，随着工业化的进程，人们认为能够通过自己的力量控制自然，并由此掌握自己的命运。然而，面对全球变暖、臭氧层扩大、水资源危机、人口爆炸、土地荒漠化，科学为什么又制止不住呢？ 祖先以朴素的智慧告诉我们，万物是有神灵的，山有山神，树有树神，水有水神，地有地神。人在神灵面前心存畏惧，就保护了自然山水。换成今天的科学语言就是，自然生态系统因被人敬畏而少受干扰，处在健康状况之中，生态系统就能为人类提供各种服务，如提供水源、食物、药物、建筑材料，保持水土，维持生物多样性，提供游憩服务，增加文化多样性等。 如果相信科学万能，对自然粗暴干涉，造成的严重后果就是生态系统退化，物种消失。荒漠化加剧、水土流失、持续的干旱、流行病肆虐、食物短缺、环境污染并由此诱发各种地质灾害等，都是大自然对人类的报复。 对于我们朝夕相处的自然，我们不敬重她，其结果是加速生态环境恶化。在保护自然的问题上，我们的祖先遗留下的珍贵的思想财富和哲学思辩，值得我们借鉴并发扬光大。 “人类属于大地，但大地不属于人类。世界上的万物都是联系着的，就像血液把我们的身体各部分联系在一起一样。生命之网络非人类所编织，人类只不过是这个网络中的一根线，一个结。但人类所做的这一切，最终会影响到这个网络，也会影响到人类本身。”印地安酋长西雅图的话，道出了人与万物息息相关的联系。要做到人与自然和谐相处，我们首先要谦虚谨慎，从敬畏自然做起。 生态系统退化的原因 ■ 阅读提示 生态系统退化有些是自然的原因，然而，人类的生产生活加剧了自然生态系统退化却是不争的事实。近代发生的自然生态系统退化，大多是人类过分利用自然资源造成的。 地球生态系统演化约 40 亿年后，为什么到如今发生大规模退化？首先要说明的是，生态系统退化有些是自然的原因。例如，在气候变化背景下，自然界中的物种要么适应，要么消失。 60 万年之前，北京地区尚分布有野象，当时森林非常茂盛，有大量的食物供应。大象南移显然是气候变化的结果。然而，人类的生产生活加剧了自然生态系统退化却是不争的事实。 全球共有十大类陆地生态系统，我国占其中九类，分别是热带雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针叶林、红树林、草原、高寒草甸、荒漠、苔原，我国唯一缺乏典型的非洲萨王那群落 ( 稀树疏林草地生态系统 ) ，但是我国的四大沙地 ( 浑善达克、科尔沁、毛乌素、呼伦贝尔 ) 在健康状态下其结构与功能恰恰是萨王那类型。这样，我国成为世界上唯一囊括全球所有陆地生态系统类型的国度。 遗憾的是，过去半个多世纪以来，我国上述生态系统发生了不同程度的退化。生态退化与人类破坏有很大的关系。 上世纪 60 年代，为了备战备荒，辽阔的三江平原、新疆绿洲、内蒙古草原被开垦，虽然今天变成了“米粮仓”和“棉花垛”，可是土地荒漠化和沙尘暴却困扰了中国首都和华北地区； 70 年代，围湖造田、围海造田，使自然生态系统迅速碎片化、岛屿化，大量湿地消失，地球之“肾”发生萎缩； 80 年代初，我国生态学家从丹麦和英国引进大米草护滩，大米草在原来引进的地方并没有保住海岸 ( 那里的大海向陆地侵入了 10 公里 ) ，反而迅速侵占了南到福建、北到辽东湾的海岸线，国家一级保护动物丹顶鹤栖息地因为大米草蔓延而萎缩，水产养殖大受其害。由于围海造田，红树林面积由历史上的 25 万公顷，下降到目前的 1.5 万公顷。 近代发生的自然生态系统退化，大多是人类过分利用自然资源造成的。人们在山地大面积砍伐森林，在草原上过度放牧，在干旱区过分利用地下水、过度开发绿洲，在沿海围海造田等，造成了以森林、草原、荒漠、湿地为主的生态系统出现严重退化。 对于这些问题，已故著名植物生态学家侯学煜先生当年就奋笔疾呼，强调农、林、牧、副、渔全面发展，恢复生态平衡。可惜，这样的声音未能及时受到重视，人们热衷于对大自然进行改造，如在草原上造林，在干旱半干旱区种粮种草，在热带亚热带山地毁林种桉树等。 这些做法看似是恢复生态，实则加速了生态退化。今天，只有在东北、西南、海南、台湾等少数民族集中居住地区，还保留了相对完整的自然生态系统。我们必须充分考虑到问题的严重性，从源头上制止生态系统退化。 自然界经历了几十亿年的演化后，各种过程都达到了动态平衡。一些自然灾害是环境要素正常波动的结果，即使海啸、火山和地震也是自然发生的，我们要学会躲避。我们必须敬畏自然，相信人力不如自然力。 大自然无私地养育了人类，人类要知恩报恩，不能恩将仇报。对于自然，只要我们不粗暴干涉，她会修复人类给她造成的创伤，而这个代价是相对较小的。 失败的治沙试验 ■ 阅读提示 笔者在内蒙古自治区浑善达克沙地进行了 10 年的实践。我们发现：人类在自然面前不作为或少作为，反而得到更好的草原恢复效果；而违背自然规律的人工措施，如草原造林、草原植灌、草原农耕、草原飞播、打井舍饲，收效甚微，甚至帮倒忙。 生态退化了就要进行恢复，这个过程专家们称之为生态恢复，或生态修复，也有人称之生态重建。不论哪一种叫法，都是试图将生态系统的初级生产力提高，增加有效的植被覆盖，并吸引野生动物回来定居。 针对生态恢复，笔者在内蒙古自治区浑善达克沙地进行了 10 年的实践。 10 年下来，我们惊奇地发现：人类在自然面前不作为或少作为，反而得到更好的草原恢复效果；而违背自然规律的人工措施，如草原造林、草原植灌、草原农耕、草原飞播、打井舍饲，收效甚微，甚至帮倒忙。 实验是从 2000 年开始的，浑善达克试区是中国科学院“西部行动计划”在全国的 5 个试区之一，其余 4 个试区分别位于黄土高原、岷江上游、黑河流域、新疆干旱区。 我们设计的治理路线图是：科学家出思路，政府出资金，牧民出力气，三方共同努力，共同缚住这条威胁北京的“黄龙”。试验地点在内蒙古自治区正蓝旗巴音胡舒嘎查，这是一个有 72 户牧民、 310 口人、面积 12.1 万亩的典型牧村，牧民将这一嘎查严重退化的 4 万亩夏季牧场交给我们做实验。我们在实验区外种植 1000 亩饲料玉米给牲口吃， 4 万亩严格封闭起来进行自然恢复。 当时在干旱半干旱区流行的生态恢复做法是造林，我们也不能脱离这个治沙的法宝。科学家比牧民聪明的地方是，我们手里有全球定位系统，还有很多的仪器，这些仪器能够精确测定植物每天甚至每秒钟能够生长多快。 但是，我们所使用的方法并没有比当地林业部门高明多少——我们也只有造林这条路可走，这是人们使用了 50 多年的武器。“三北防护林”、“京津风沙源治理工程”也是用的这个办法。 2001 年春，我们设计了乔、灌、草，多层次、高密度的防风林，防护林采用杨树、柳树、沙棘、沙柳、锦鸡儿等乔灌木。感觉万无一失了，我们将设计方案提交当地旗政府，旗政府又组织牧民按照我们的方案施工。牧民们理所当然地认为，科学家提供的方案肯定比当地林业局的好。实际上，树木能不能活？防护林能否发挥它应有的作用？我们心里也是没有底的。 为了保证树木成活，我们还用了当时最先进的生根剂来处理树苗，牧民们按照我们提供的生根剂配置药液，从来没有接触过喷雾器的牧民抗起了喷雾器，向树根上喷药。为了保证树木成活，我们规定树坑一定要一米见方，浇足底水。这样，连工带料，成本约 10 万元的防风林在草原上“屹立”起来了。 刚种上的第一年，树木萌芽了。然而，好景不长，第二年树木就不再抽叶子了，枯死了。原来，第一年是树木欺骗了科学家。那些萌发是假萌发，植物用的养料是树干中储存的。半干旱区强烈的蒸发、严酷的冬季、强烈的大风使得它们很难生存。到了第三年，我们种植的树木全军覆没，那些枯干的树木似乎在嘲笑科学家。我们开始怀疑，在草原上造林是否有问题？ 后来，我让牧民们保护好死树，作为反面教材，而这本身就是非常重要的科学证据。牧民们答应归答应，最后还是将枯死的“防风林”砍去当柴烧了。幸亏北京电视台现场录下了树木枯死的镜头，这使得我们的“作品”能够在世上留下来——虽然是失败的试验，但勇于承认现实才是科学的态度。 应尊重大自然的选择 ■ 阅读提示　　 利用自然力恢复是最科学的，也是最省力、最省钱的。生态恢复的物种最合理的应当是那些原本存在的物种，即利用本地物种，人类要做的是帮助消除影响物种定居的破坏因素，如减少草原牲畜的过度啃食，或提供植被建植时必要的土壤条件。 改变我们思路的是牧民家一个孩子的发现。 2002 年 7 月 14 日，巴音胡舒嘎查支部书记那松乌日图的小儿子胡赫图格，告诉了笔者一个发现，实验地里的草长到了半人高。听到这个消息，笔者当时非常兴奋，早饭也不吃了，拿上照相机、摄像机，开上车带上几个学生随他到了实验地。 那正是 4 万亩试验区中的一块区域。看到眼前的景色，谁都会被陶醉：绿草已经齐腰深，各色花朵装点其中，微风过处，风吹草低，这才是草原的风光。当年 15 岁的小儿子，估计也没见过这样的景色，所以才高兴地跑回家去告诉我们。 实地测量的结果更让我们兴奋：这里的草层高度就达到了 1.43 米，产草量每亩为 5300 斤鲜重，自然萌发的两年生榆树苗达 321 棵 / 平方米。实际上，两年前，这里还是一片退化严重的碱滩。 至于榆树疏林种群，围封保护同样也取得了显著的恢复效果。在围封保护两年后，围封保护区与对照区正蓝旗相比，榆种龄结构发生了很大变化。 试验区沙地幼榆树繁多，平均达到 1.8 株 / 平方米，特别是当年的实生苗数量最多，达到 7 株 / 平方米，其中在固定沙丘阴坡的坡基处，栽种的当年幼苗，可以高达 158 株 / 平方米。 2008 年，当笔者再次带记者参观这片榆树苗时，榆树的高度已达 3-5 米。可见只要适当保护，幼苗就可以发育成稀树疏林，因为浑善达克的榆树没有一棵是人栽的。 2004 年，牧民由原来的每户每年买两万斤干草，到每户分到 7 万斤干草，发生了翻天覆地的变化，从此结束了买草的历史。 4 万亩草地的成功恢复，还带动了全嘎查 12 万亩草场的恢复。因为牧民们看到，只要不放牧，大自然能够还给他们希望的草原。浓密的牧草就连很多白发苍苍的老牧民都没有见过。 “我小时候的草原就是这个样子。”出生在正蓝旗、时任正蓝旗党委书记的斯琴毕力格看到高草，激动地说。“开天辟地头一回见过这么好的草。”内蒙古草业勘察院的专家实地测量了我们的产草量后，对媒体关于巴音胡舒的报道数据再也不起疑心了。 如今的巴音胡舒嘎查已成为治理的成功案例在国内外广为人知。人民日报、新华社、中央电视台等国内逾百家媒体；纽约时报、时代周刊、路透社等几十家国外媒体对试验进行了报道。今年，美国地理学家 D.D.Trent 博士在其编著的教科书《地理与环境》中，增加了巴音胡舒案例。 巴音胡舒自然恢复成功的例子并非偶然，中国科学院的其他 4 个试区传来的消息也都证明：利用自然力恢复植被是最科学的，也是最省力、最省钱的。我们都知道“适地适树”、“适地适草”这样的道理，也就是说，进行生态恢复最合理的应当是那些原本存在的物种，即利用本地物种，人类要做的是帮助消除影响物种定居的破坏因素，如减少草原牲畜的过度啃食，或提供植被建植时必要的土壤条件。 生态恢复之所以选择本地物种，是因为长期的自然演化结果，本地物种最适合当地气候和土壤。如果选择了正确的生态恢复方向，那么，我们就能够得到事半功倍的效果。对于大面积退化的生态系统，自然恢复不失为重要的途径。 在英国，针对采矿引起的退化生态系统的恢复，英国人成功的重要经验就是借助自然力进行恢复。自然力其实就是指在一定的土地上，不同的植物群落从无到有的生物群落演替过程。利用自然力进行生态恢复的过程可以简单地理解为围封，就是在保证土壤不损失的前提下，保证自然分布的各类繁殖体 ( 种子、孢子、果实、萌生根和萌生苗 ) 等能够安家落户，并得以自然繁衍。在地球上的任何一个角落，只要存在生命生长的条件，这种自然力就能存在。 笔者在我国的四川九寨沟、陕西佛坪、北京延庆、山东临朐，及国外的很多地方如英国、美国等，亲眼目睹了利用自然力恢复的成功例子，被大自然的顽强生命力所折服。在生态恢复过程中，过分强调人力，忽视顽强的自然力，既造成了大量资金浪费，又延误了自然恢复的宝贵时间。因此，生态恢复要相信大自然的力量，相信大自然的选择。 【作者简介】蒋高明，中国科学院植物研究所研究员， 1964 年 9 月出生于山东省平邑县， 1985 年毕业于山东大学生物系， 1993 年在中国科学院植物研究所获得博士学位。 博主简介： 张连翔（1959-），大学文化，学士学位，无党派人士，辽宁省喀左县人。现任北方林业新品种和先进适用技术研发中心教授级高工（3级教授），学术委员会成员，兼任《辽宁林业职业技术学院学报》和《辽宁林业科技》两刊编委，《新农业》杂志园艺版编委，《中国林业网》和《新农村商网》林业科技（在线）咨询专家，中国林学会灌木分会委员，全国林业科技特派员。曾任辽宁省林业高级专业技术职务评委会成员（1993-1995年）。主要从事应用生态及种群生态和数学生态学、森林有害生物可持续控制、抗旱保水造林、困难立地植被恢复与重建、林下经济、园林绿化、生物质能源林、经济林全生态经营和有机果业等的研究。取得科研成果13项，发明专利3项（2项正在申请中），编制辽宁省地方标准2项，发表学术论文近百篇，翻译和发表日文林业科技资料数十万字，主编专著2部、参编著作1部、参编论文集1部。 联系方式： zzllxx5168@126.com；13942112010； http://hi.baidu.com/zzllxx5168/home ； http://blog.sciencenet.cn/u/zzllxx5168
个人分类: 学术论坛与争鸣|1649 次阅读|0 个评论
蚂蚁帝国的崩溃
热度 30 ecoliugy 2013-2-26 17:32
蚂蚁帝国的崩溃
（蚁后和她的子民 。阿根廷蚁是第一个被发现社会奔溃的蚂蚁 图片来自经济学人 ） 蚂蚁是世界上最普通、最常见的虫子。林地上、草地上、房前屋后、杂石堆中、甚至大马路之上，都常常有见蚂蚁的身影。蚂蚁也常选择生活在人的周围，蚂蚁也是最为迷人的精灵之一。 “蚂蚁”一词源于蚁，是指这种社会性昆虫具有辅佐女王的社会特性。李时珍就认为蚂蚁有君臣之义，因此称为蚁。从中国古人对蚂蚁的认知上讲，蚁包含现代意义上的蚂蚁和白蚁。因此讲述蚂蚁的时候，也可包含白蚁的故事。这从中国人的认知模式和蚂蚁的社会性看，都是非常合理的。 蚂蚁的利他行为 蚂蚁种类丰富，全世界有近万种蚂蚁。其蚂蚁数量是人类的百万倍，遍布世界各个角落。看似普通无奇的蚂蚁因其复杂的“君臣”关系而著称于世，有蚁后、兵蚁、工蚁的社会分工。一个巢穴之内的所有蚂蚁均有同一个蚁后产卵发育而成。不同角色蚂蚁之间形态差异很大，但遗传结构却是一模一样。在过去的时光里，生物学家一直在探索兵蚁和工蚁为何辛苦劳作，一辈子为蚁后卖命，不求回报地工作。苦苦思索蚂蚁为何会进化出这种对自己没好处的利他行为。 蚂蚁利他行为困扰了生物学家近一个世纪。伟大的博物学家达尔文到死也未能完全明白蚂蚁为什么白白为蚁后卖命干活。在他 1859 年出版的《物种起源》中，达尔文提出生物之间通过“物竞天择、适者生存”的方式，彼此争斗，攻击对手以努力生存下来，并最终演化出形态各异的物种。唯一让他不解的是，蚂蚁却不符合“适者生存”的原则，与《物种选择》一书的观点相佐。蚂蚁不娶妻不生子孑然一身，相互协作，终日忙碌干活，最终独孤的死去。达尔文在《物种起源》中，刻意回避了蚂蚁利他的例子。 1897 年，中国经历了甲午中日战争之后，民族危亡意识蔓延。近代著名学者严复将英国物种选择的理论翻译成文，并加以整编评论以《天演论》刊订、出版。严复以意译加评论的方式阐述了自然界中动植物竞争、选择的方式，并将其扩大到社会制度、文化语言方面，试图激励国人的危机感。如严复所愿，《天演论》影响了一大批进步人士，如梁启超、鲁迅等均在其列。实际上，严复过度解析了达尔文的意思，也并没有完全意识到西方学术界对“适者生存”的争论，更没有了解到当初达尔文著书之时的迷惑与困顿。极度宣扬“弱肉强食、适者生存”给那些社会强者找到了思想利器，有能力的人就有生存的权利，无能者就只能甘愿受苦。《天演论》让近代学者和精英对自己的文化感到悲哀，导致了传统文化的大倒退。直到今天，这种自卑感依然盛行，人与人之间救助弱者的社会风气依然薄弱。追溯文化源头，这无疑与中国学人对蚂蚁利他行为的认知不足有关。 其实早在 1964 年，美国生物学家汉密尔顿便解开了蚂蚁利他行为之谜。他认为蚂蚁个体之所以不繁殖，还能拼命为主子干活，是因为蚂蚁个体间亲缘关系很近。因为蚂蚁个体的遗传结构是一模一样的，蚁后的儿子就相当于他们的儿子。汉密尔顿认为，动物之间，亲缘关系越近，彼此合作和利他行为就越强烈；亲缘越远，则越弱。汉密尔顿把这种关系成为亲缘选择。另一位英国伟大的思想家道金斯在此基础之上，又提出另一种观点，认为物种选择其实是发生在基因水平的。在他的名著《自私的基因》中，他说选择并不是在种群或物种水平上，而是在基因水平上。每个基因都是自私的，所以才会演化出蚂蚁互助合作的利他行为。道金斯的观点可以简单理解为，每个人其实都是一个复合体，好比哈尔的移动城堡，所有行为都是由基因秘密操控。无论是蚂蚁社会，还是蚂蚁个体都是一具被基因操控的，会动的尸体而已。 （蚂蚁遗传结构与人想去甚远，但社会与人相似，有阶级、分工、农业、牧业、国防等 图片来自BBC ） 蚁群的奔溃 随着西方科学家对蚂蚁的社会性和利他行为进一步了解，一门全新的学科 -- 社会生物学诞生。生物学家了解到，虽然蚂蚁与人类外貌相差甚远，但社会结构和社会问题却颇为相似。从遗传或形态上看，人类与猴子亲缘关系要比人与蚂蚁近很多，但从社会结构上看，人与猴子的关系要比人与蚂蚁的关系简单得多。通过对蚂蚁的深入探究，发现蚂蚁社会分化简直到了极致。蚂蚁帝国的分工不仅仅是传统上被人类所熟知的所 蚁后、兵蚁、工蚁之分。实际上，与人类社会一样，蚂蚁有农牧场，收集种子，种植蘑菇，外出打猎，有一种蚂蚁干脆分化成为专职的蜜露罐，大大的肚子中储存着花蜜；蚂蚁有建筑设施，蚂蚁还有墓地，有的蚂蚁就专职清扫同伴的尸体。一些最新的研究还发现，蚂蚁也并非我们所想象的那样勤快，在蚁后“管理”松散之时，工蚁们也会偷懒。蚂蚁也会得病，有的蚂蚁就专职于清洁事物。蚂蚁有专门的兵蚁保护帝国的安全，但最新一项研究发现，有一种白蚁老去之后会自杀式爆炸以抵御外敌，颇具“侠客”精神。 可以说蚂蚁社会阶层分化到了极致，有蚁后、兵蚁、工蚁。蚂蚁社会高效而有序，这是最令社会生物学家着迷的地方。如人类社会一样，有些蚂蚁有农场，种植蘑菇；有的则储存粮食、蜜露，有的打猎，有的收尸埋葬等等。一些新观点增进了对蚂蚁社会的认识，发现有些蚂蚁会偷懒，有的则会退休，有的还蛮有奉献精神，生病之后会离家出走，甚至有一种很有侠客精神白蚁，在遇敌之时引发身体爆炸，以毒死对手。生物社会与人类社会颇多相似，很有意思。 蚂蚁如此纷繁复杂的社会分工协作与人类社会如此相似。生物学家和社会学家、经济学家都想知道，在蚂蚁社会中，蚂蚁是如何控制人口数量，如何维护公众秩序，如何保持卫生，如何有效利用资源，如何保持多样性等等，以便找到解决人类社会中的诸多矛盾的钥匙。其中，最为引人入胜的是蚂蚁庞大的社会是否能够持续不断的发展，他们又是如何做到的呢。 蚂蚁与人语言不通，情感不通，交流不通。人类社会尚未能找到可持续发展之路。要研究或探索蚂蚁帝国的可持续发展之路难度可想而知。解答可持续的方法艰难，科学家便反其道而行之，寻找蚂蚁帝国是否如人类朝代更迭一样会发生大奔溃，并分析其奔溃的原因。 寻找蚂蚁帝国是奔溃的原委并非易之事。蚂蚁种群庞大，对环境变化具有很强的适应性和弹性。通过若干的实验和探索，科学家发现研究任何一个蚂蚁种群如何生存的问题比研究人类社会还要复杂。然而通过跟踪研究特定地区外来入侵种如何建立种群，如何应对陌生的外界，会不会在帝国建立之后崩盘的问题更具顺服率。 功夫不负有心人。科学家终于发现了蚂蚁帝国自然奔溃的模式生物 --- 阿根廷蚁（ Linepithema humile ）。 阿根廷蚁于 1866 年发现于阿根廷，工蚁身体仅有 3 毫米长，但却是世界上最具攻击性和侵略性的动物之一。刚发现之时，阿根廷蚁仅仅分布在阿根廷的巴拉那河流域，然而到了 2009 年的时候，阿根廷蚁已经遍布美洲、欧洲和日本，各大洲的蚂蚁遗传结构相同，蚁巢绵延 6000 公里，俨然已经形成了超级蚂蚁帝国。 阿根廷蚁喜欢食肉和蜜露，常饲养蚜虫和外出寻找肉食。在进入一个新的环境之后，阿根廷蚁能够快速改变食谱，迅速适应环境，增加蚁群数量。蚁群通过外骨骼上一种特殊的化学物质识别彼此。该化学物能将增强蚂蚁个体间的合作，减少内斗，只要蚂蚁身上有这种神奇的“团结素”，它可便悄悄的融入另外一个种群之中，和谐生活在一起。“团结素”的减少的蚁群会变得暴躁，相互撕咬，最终导致蚁群混乱不堪。 2011 年底，生态学家发现阿根廷蚁入侵新西兰 14 年后，帝国奔溃了。调查发现，蚁群减少了 40% ，残存的蚁群蚂蚁数量也大大减少。通过模型分析发现，气候变化是导致阿根廷蚁帝国奔溃的重要因素。湿冷的气候下，阿根廷蚁种群迅速衰退，生态位最终被其它蚂蚁替代，形成新的平衡。当然与人类社会一样，科学家现对蚂蚁帝国的了解还十分有限，奔溃的原因也不甚清楚。阿根廷蚁帝国奔溃也可能存在其它的因素，如食物中蛋白摄入过多，疾病蔓延、天敌和遗传衰变等等。 众多的蚂蚁数量、高效的信息交流系统、遗传结构高度相似、形式多样性的食物结构和高度的社会分工使得蚂蚁种群演化出极端的利他行为，最终发展成为蚂蚁帝国。这与人类社会颇为相似，始于食物资源的改善，得益于温和的气候和高效的流通，最终消亡于极端气候、疾病和内乱。人类与蚂蚁，两种如此相异的动物，社会系统与自然系统竟如此相似。近几年从自然科学方面着手的一些数据分析也表明，中国的社会更迭也多与气候变化极其相关，一直处于兴旺与衰败的历史大循环之中。 研究蚂蚁、了解蚂蚁的行为和社会关系。特别是在经济高速发展、贫富分化严重，环境问题凸显的今天，深入探究学习蚂蚁帝国奔溃的原因，倡导蚂蚁社会的利他行为，而非强过度调“适者生存”，认识到全社会对达尔文理论认知的偏差和不足，对我们正确认识自然系统与社会系统的关系，修订个人的极端自私行为，并最终建立一个关爱弱者的社会环境是极有好处的。 注：本文删节版已发表在科技日报 《蚁国之思 》（ 链接 ） 另：《纽约客》蚂蚁帝 国（ 链接 ） （By E.O.Wilson）
16017 次阅读|37 个评论
谈谈赵州桥（已做好挨骂准备）
热度 13 soar1120 2012-8-26 20:07
百度百科上是这么介绍赵州桥的： “ 坐落在 河北省 赵县洨河上。建于 隋代 （公元 581 － 618 年）大业年间（公元 605 － 618 年），由著名匠师 李春 设计和建造，距今已有约 1400 年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩 石拱桥 。 1961 年被国务院列为第一批 全国重点文物保护单位 。 因赵州桥是重点文物，通车易造成损坏，所以不允许车辆通行。 ” http://baike.baidu.com/view/15685.htm 每次桥梁事故之后，赵州桥总是被请出来，用途基本上就是用来支撑这个观点：“赵州桥存世千百年而不垮，现在桥梁太脆弱了，工程质量必有问题。” 而中国的工程好像确实也不大争气，屁股总是不大干净，所以这种观点总是被认为是正确的。而且政府的公信力似乎总是没有底气让人不质疑。 但每看到这里，我就想说上句：——但一直没说，因为我知道说出来必然要挨骂——“平心而论，拿赵州桥来和事故桥梁比较是否有点不合适”。 著名 桥梁 专家 茅以升 评价赵州桥 说，先不管桥的内部结构，仅就它能够存在 1400 多年就说明了一切。 赵州桥之所以被拿出来比较是他的 1400 多年，而我认为拿它出来比较不合适的恰恰也是因为这 1400 多年。 自古至今，中国修了很多桥梁，幸存者寥寥无几。那一个经过 1400 年自然选择后，硕果仅存的一座桥和出事的桥梁作比较，好像确实有点不合适呀。 这样揣摩可能有点无耻：“李春师傅可能还修了李州桥，张州桥，但是他们去哪里了呢，是不是也是因为工程质量问题垮了呢？” 显然古人的信誉是比我们高的，怀疑他们的工程质量是不对的。那同样是李春师傅修的桥质量应该都类似，这些桥去哪里了呢？这些桥应该是不适应自然的选择，被淘汰了；而赵州桥的基因突变得较好，恰好通过了自然选择。 此外，百度百科中介绍：赵州桥已经在 1961 年被列为文物保护单位，也早已经不通车了。赵州桥 1000 多年遭受的荷载水平与而今的交通负荷相比，相差太远了。当然这样比较恐怕也有点不大公平，因为现在的技术水平是高于过去的技术水平的，所以承受负荷的能力也应该要远高于过去的。 所以桥梁出现了事故之后，首先是要分析原因，可能有规划，设计，施工，管理，运营方方面面的原因，把原因找到之后再追究责任。而不是言必称赵州桥，以此为据就质疑工程质量。（虽然经常都质疑对了）万一哪天赵州桥垮了，咱们咋办呀！！ 顺便说一点：中国总喜欢说“尽快查明事故原因”。这个“尽快”和“查明”明显是矛盾的，我们不能故意拖着不查，但也不能为了“尽快”就查的潦草。持这种观点的就是想：总想着快点公布结果，快点把事情了了，万事大吉。这不是对待事故的正确态度，这对技术进步也没有任何帮助。这样只会让事故一次接着一次重演。 PS： 今天下午和我系95岁高龄的老教授还谈到武汉长江大桥与南京长江大桥。他直接亲历了这两个桥的建设。 他说：当时交通流量很低，但是最后采用了双线铁路设计，还考虑公铁两用。为什么当时敢做出这么大胆的超前的决定，因为做出这个决定的是国务院，当时称为政务院。 说这个不是为了想帮谁逃避什么责任，我也没能力帮人逃避责任。 只是想说在设计中想要大幅提高设计标准是很困难。
6924 次阅读|19 个评论
自然状态下树木对“根蘖”与“天然下种更新”间的选择关系
zzllxx5168 2012-5-3 10:31
自然状态下树木对“根蘖”与“天然下种更新”间的选择关系 张连翔，步兆东，王 鹏 （辽宁省干旱地区造林研究所，辽宁 朝阳 122000 ） 摘 要： 通过对 近百种树木的 “根蘖”性与“天然下种更新”间的关系的调查研究，我们发现这样一个规律：自然状态下，不同树种或种群所选择的繁衍后代的方式亦不尽相同，在“根蘖”与“天然下种更新”之间，除极个别生长在恶劣环境下的树种会兼而有之外，其他绝大多数树种皆仅选其一。这种可能与树木“种性”有关的特性，是物种在长期历史进化过程中形成的种群繁衍对策，这是一种重要对策。对树种繁衍后代方式的研究，具有理论和实践上的双重意义。 关键词： 根蘖；天然下种更新；对策选择；种群繁衍 通过多年的林业科学研究和生产实践我们发现，自然状态下，不同树种或种群所选择的繁衍后代的方式亦不尽相同，在“根蘖”与“天然下种更新”之间，除极个别生长在恶劣环境下的树种会兼而有之外，其他绝大多数树种皆仅选其一。在我看来，这种可能与树木“种性”有关的特性，其实是物种在长期历史进化过程中形成的种群繁衍对策，这是一种重要对策！然而迄今却一直未被人们发现，或被忽略，这不能不说是一大遗憾。通过对树种繁衍后代方式的研究，无疑具有理论和实践上的双重意义。 1 自然状态下树木对繁衍后代方式的选择关系 刚开始，我们对此问题的发现，还是通过对本地区几个主要造林树种的经营现状及管理对策展开大范围的外业调查时找到的灵感：油松 ( Pinus tabulaeformis ) 没有“根蘖”特性，但它可以实现“天然下种更新”；刺槐 ( Robinia pseudoacacia ) 则恰好相反，它 具有 “根蘖”特性，但却不能实现“天然下种更新”； 沙棘 ( Hippophae rhamnoides ) 、 山杨 ( Populus davidiana ) 、文冠果 ( Xanthoceras sorbifolia ) 、 火炬树 ( Rhus typhina ) 所选择的繁衍后代的方式与刺槐相似，元宝枫 ( Acer truncatum ) 、樟子松 ( Pinus sylvestris var. mongolica ) 、榆树 ( Ulmus spp.) 、山杏 ( Prunus sibirica ) 所选择的繁衍后代的方式与油松相似；有些采用现代育种方式培育出来的只开花不结实的林木新品种或雄株，诸如香花槐、四倍体刺槐、 84K 杨 ( 银白杨×腺毛杨 ) 等，则只能通过“根蘖”来扩大种群数量……显然，这是一种客观存在和自然规律。 于是，我们着手探寻这一规律：通过对本地区熟知树种的调研，以及对《中国主要树种造林技术》一书中的详细记述的考察，证明近百个树种大都符合这一规律（详见表 1 ）。但唯独胡杨 ( Populus euphratica ) 较为特殊——同时选择了“根蘖”和“天然下种更新”两种对策。这可能与胡杨自身所处的风沙、干旱、盐碱、严寒等极端恶劣的环境条件有关联，是长期历史适应的结果，非此则不能确保种群安然延续。 2 研究自然状态下树木对繁衍后代方式的选择关系的重要意义 2.1 与阔叶树相比，针叶树少有根蘖，或许可以认为“根蘖”是物种的一种进化特征。 2.2 自然状态下可以天然下种更新的树种，可直接进行飞播造林；相反，不能实现天然下种更新的树种，飞播前必须对种子作特殊处理。例如：漆树 ( Rhus verniciflua ) 种子飞播前就要用浓度为 2% 的煮沸的碱水浸泡 3-4min ，去掉蜡皮后播种，方可萌发。 2.3 外业调查过程中我们发现，有些树种如 柠条 ( Caragana microphylla ) ，虽说种子在自然裸露状态下不能实现天然下种更新，但只要有了覆盖，哪怕是一薄层的覆盖，种子就能长出幼苗来。所以说 柠条可以直播造林；还可以把种子用一定细度的粘土包裹起来，制成“粘土丸子”，采用飞机或人工撒播造林；更可以在沙漠地区利用牲畜踩踏出来的坑穴，人工撒下种子，经风吹覆盖后遇雨便可长出苗木来。另外，认识到柠条的这一特性，又可为人工促进天然下种更新提供了可能。 2.4 有利于做到“适地适树”和“良种良法”；通过科学合理地搭配根蘖树种和可天然下种更新树种，有利于人工促进天然更新。 2.5 同时兼具 “根蘖”与“天然下种更新”特性的树种，通常是适应性很广或对某种特别生境具有非常适生能力的树种。 2.6 对于有“根蘖”特性的树种，其重要意义主要表现在以下诸方面： ⑴可在苗圃里实现“留根育苗”。例如 文冠果 ( Xanthoceras sorbifolia ) ，因属于种子含油树种，特别怕重茬，以往培育实生苗总是要年年更换圃地。利用其“根蘖”特性， 2009 年初春我们特别安排了这样的试验：起苗后利用残留根原地继续培育苗木，辅之以必要的管理措施，入秋后调查时我们发现，文冠果 “留根育苗”，无论单位面积苗木数量抑或苗木质量皆不亚于播种育苗者。这个重大发现的现实意义在于：它既解决了更换育苗地的烦恼，又能省去相当可观的种子款（按亩用种 40kg 和 80 元 /kg 种价计，每亩可节省购种款 3200 元）。 ⑵可以实现插根育苗、分蘖育苗，还可把根插在营养杯里面培育容器苗，即扩大了育苗途径，又有育种上的意义——实现优树无性扩繁。 ⑶大树采伐后，刨除伐根、培土，可很快萌蘖成林；可将母树周围的土壤挖开，切断根系，诱发根蘖苗；通过必要的封育措施，有利于培育“近自然林业”。 ⑷可作为选择水土保持林和防风固沙林树种的一个条件，天上一把伞、地下一张网，有效防止水土流失。 ⑸充分利用树种的“根蘖”特性，大力推广“适度聚集式栽培”模式。 亦即打破传统的规则株行距的限制，而是以每穴 2 ～ 3 株的标准成“丛”随机植入，使之更接近自然状态。这样，由于栽植穴大幅减少，既节省了整地费用和造林用水，又引入了“竞争机制”，使树木加速生长，值得推广应用。 2.7 值得注意的是：“根蘖”和“萌芽”是两个不同的概念，有些树种虽无根蘖性，但萌芽力较强。从某种意义上说来，“萌芽更新”可能是一种“功能加强”。有些萌芽更新强的树种，如桉树 ( Eucalyptus spp.) 、栎树 ( Quercus spp.) 等，其天然下种更新的“能力”将在一定程度上被弱化。 2.8 文中所定义的“自然状态”，系指无人为干扰的纯粹自然情形。另外，表 1 所列树种仅有部分是笔者亲身研究过的，更多的是从文献描述中找到的证据，况且尚有诸多南方型树种，故很难保证判定上的准确无误。但是，这些似乎都不能构成对文中结论性内容的冲击或否定。相反，仔细研究您就会发现，除极个别树种外，绝大多数树种在对“根蘖”与“天然下种更新”间的选择上，总是要遵循“非此即彼”这一定则的。 表 1 自然状态下树木对“根蘖”与“天然下种更新”间的选择关系 树种 ( 学名 ) 所属科 ( 学名 ) “ 根蘖 ” 存否 “ 天然下种更新 ” 存否 红松 ( Pinus koraiensis ) 松科 (Pinaceae) × √ 华山松 ( Pinus armandi ) 松科 (Pinaceae) × √ 葵花松 ( Pinus fenzeliana ) 松科 (Pinaceae) × √ 马尾松 ( Pinus massoniana ) 松科 (Pinaceae) × √ 油松 ( Pinus tabulaeformis ) 松科 (Pinaceae) × √ 樟子松 ( Pinus sylvestris var. mongolica ) 松科 (Pinaceae) × √ 云南松 ( Pinus yunnanensis ) 松科 (Pinaceae) × √ 思茅松 ( Pinus khasya ) 松科 (Pinaceae) × √ 黄山松 ( Pinus taiwanensis ) 松科 (Pinaceae) × √ 黑松 ( Pinus thunbergii ) 松科 (Pinaceae) × √ 长白落叶松 ( Larix olgensis ) 松科 (Pinaceae) × √ 兴安落叶松 ( Larix gmelini ) 松科 (Pinaceae) × √ 华北落叶松 ( Larix principis-rupprechtii ) 松科 (Pinaceae) × √ 新疆落叶松 ( Larix sibirica ) 松科 (Pinaceae) × √ 红杉 ( Larix potaninii ) 松科 (Pinaceae) × √ 云杉 ( Picea asperata ) 松科 (Pinaceae) × √ 青海云杉 ( Picea crassifolia ) 松科 (Pinaceae) × √ 天山云杉 ( Picea schrenkiana var. tianshanica ) 松科 (Pinaceae) × √ 红皮云杉 ( Picea koraiensis ) 松科 (Pinaceae) × √ 冷杉 ( Abies fabri ) 松科 (Pinaceae) × √ 柏木 ( Cupressus funebris ) 柏科 (Cupressaceae) × √ 侧柏 ( Platycladus orientalis ) 柏科 (Cupressaceae) × √ 竹柏 ( Podocarpus nagi ) 罗汉松科 (Podocarpaceae) × √ 陆均松 ( Dacrydium pierrei ) 罗汉松科 (Podocarpaceae) × √ 银杏 ( Ginkgo biloba ) 银杏科 (Ginkgoaceae) × √ 毛白杨 ( Populus tomentosa ) 杨柳科 (Salicaceae) √ × 84K 杨 ( 银白杨×腺毛杨 ) 杨柳科 (Salicaceae) √ × 新疆杨 ( Populus bolleana ) 杨柳科 (Salicaceae) √ × 青杨 ( Populus cathayana ) 杨柳科 (Salicaceae) × √ 小青杨 ( Populus pseudo-simonii ) 杨柳科 (Salicaceae) × √ 小叶杨 ( Populus simonii ) 杨柳科 (Salicaceae) × √ 香杨 ( Populus koreana ) 杨柳科 (Salicaceae) × √ 大青杨 ( Populus ussuriensis ) 杨柳科 (Salicaceae) × √ 山杨 ( Populus davidiana ) 杨柳科 (Salicaceae) √ × 胡杨 ( Populus euphratica ) 杨柳科 (Salicaceae) √ √ 旱柳 ( Salix matsudana ) 杨柳科 (Salicaceae) × √ 垂柳 ( Salix babylonica ) 杨柳科 (Salicaceae) × √ 桉树 ( Eucalyptus spp.) 桃金娘科 (Myrtaceae) × √ 栎树 ( Quercus spp.) 壳斗科 (Fagaceae) × √ 青钩栲 ( Castanopsis kawakamii ) 壳斗科 (Fagaceae) × √ 红椎 ( Castanopsis hystrix ) 壳斗科 (Fagaceae) × √ 樟树 ( Cinnamomum camphora ) 樟科 (Lauraceae) × √ 树种 ( 学名 ) 所属科 ( 学名 ) “ 根蘖 ” 存否 “ 天然下种更新 ” 存否 绿楠 ( Manglietia hainanensis ) 木兰科 (Magnoliaceae) × √ 榆树 ( Ulmus spp.) 榆科 (Ulmaceae) × √ 楝树 ( Melia azedarach ) 楝科 (Meliaceae) √ × 川楝 ( Melia toosendan ) 楝科 (Meliaceae) √ × 大叶桃花心木 ( Swietenia macrophylla ) 楝科 (Meliaceae) × √ 刺槐 ( Robinia pseudoacacia ) 蝶形花科 (Papilionaceae) √ × 香花槐 ( Robinia pseudoacacia cv. idaho ) 蝶形花科 (Papilionaceae) √ × 国槐 ( Sophora japonica ) 蝶形花科 (Papilionaceae) √ × 红豆树 ( Ormosia hosiei ) 蝶形花科 (Papilionaceae) × √ 花棒 ( Hedysarum scoparium ) 蝶形花科 (Papilionaceae) × √ 柠条 ( Caragana microphylla ) 蝶形花科 (Papilionaceae) √ × 皂角 ( Gleditsia sinensis ) 云实科 (Gaesalpiniaceae) √ × 喜树 ( Camptotheca acuminata ) 紫树科 (Nyssaceae) × √ 米老排 ( Mytilaria laosensis ) 金缕梅科 (Hamamelidaceae) × √ 白桦 ( Betula platyphylla ) 桦木科 (Betulaceae) × √ 枫桦 ( Betula costata ) 桦木科 (Betulaceae) × √ 疣枝桦 ( Betula pendula ) 桦木科 (Betulaceae) × √ 桤木 ( Alnus cremastogyne ) 桦木科 (Betulaceae) × √ 旱冬瓜 ( Alnus nepalensis ) 桦木科 (Betulaceae) × √ 榛子 ( Corylus spp.) 桦木科 ( Betulaceae ) √ × 赤杨 ( Alnus japonica ) 桦木科 ( Betulaceae ) √ × 核桃楸 ( Juglans mandshurica ) 胡桃科 (Juglandaceae) × √ 木荷 ( Schima superba ) 茶科 (Theaceae) × √ 紫椴 ( Tilia amurensis ) 椴树科 (Tiliaceae) × √ 黄波罗 ( Phellodendron amurense ) 芸香科 (Rutaceae) × √ 元宝枫 ( Acer truncatum ) 槭树科 (Aceraceae) × √ 荔枝 ( Litchi chinensis ) 无患子科 (Sapindaceae) × √ 文冠果 ( Xanthoceras sorbifolia ) 无患子科 (Sapindaceae) √ × 白蜡 ( Fraxinus spp.) 木樨科 (Oleaceae) × √ 银桦 ( Grevillea robusta ) 山龙眼科 (Proteaceae) × √ 青皮 ( Vatica hainanensis ) 龙脑香科 (Dipterocarpaceae) × √ 坡垒 ( Hopea hainanensis ) 龙脑香科 (Dipterocarpaceae) × √ 琼崖海棠 ( Calophyllum inophyllum ) 山竹子科 (Glusiaceae) × √ 团花 ( Anthocephalus chinensis ) 茜草科 (Rubiaceae) × √ 枣树 ( Zizyphus jujuba ) 鼠李科 (Rhamnaceae) √ × 宁夏枸杞 ( Lycium barbarum ) 茄科 (Solanaceae) √ × 沙枣 ( Elaeagnus angustifolia ) 胡颓子科 (Elaeagnaceae) √ × 沙棘 ( Hippophae rhamnoides ) 胡颓子科 (Elaeagnaceae) √ × 白梭梭 ( Haloxylon persicum ) 藜科 (Ghenopodiaceae) × √ 柽柳 ( Tamarix chinensis ) 柽柳科 (Tamaricaceae) × √ 桤叶唐棣 ( Amelanchier alnifolia ) 蔷薇科 (Rosaceae) √ × 黑果腺肋花楸 ( Aronia melanocarpa ) 蔷薇科 (Rosaceae) × √ 山杏 ( Prunus sibirica ) 蔷薇科 (Rosaceae) × √ 树种 ( 学名 ) 所属科 ( 学名 ) “ 根蘖 ” 存否 “ 天然下种更新 ” 存否 泡桐 ( Paulownia spp.) 玄参科 (Scrophulariaceae) √ × 漆树 ( Rhus verniciflua ) 漆树科 (Anacardiaceae) √ × 火炬树 ( Rhus typhina ) 漆树科 (Anacardiaceae) √ × 光叶黄栌 ( Cotinus coggygria var. cinerea ) 漆树科 (Anacardiaceae) √ × 楸树 ( Catalpa bungei ) 紫葳科 (Bignoniaceae) √ × 桑树 ( Morus alba ) 桑科 (Moraceae) √ × 荆条 ( Vitex negundo var. heterophylla ) 马鞭草科 ( Verbenaceae ) × √ “√”——存（存在）；“×”——否（不存在）。 参考文献： 中国树木志编委会主编 . 中国主要树种造林技术 . 北京：中国林业出版社 ,1981 张连翔 , 于向阳 , 李幼军 . 物极必反——一个具有普适性的生态学原理 . 防护林科技 ,2004,(2):27 ～ 30 张连翔 , 王世忠 , 王洪江 . 辽西地区刺槐人工林的经营对策及建议 . 辽宁林业科技 ,2009,(2):41 ～ 48 张连翔 , 张育红 . 沙棘适度聚集式扦插育苗试验研究 . 沙棘 ,2000,13(4):6 ～ 8 张连翔 , 李彬彬 , 张平 , 等 . 辽西北半干旱地区经济林抗旱保水栽培技术 . 新农业 ,2009,(5):10 ～ 11
个人分类: 原创论文|2938 次阅读|0 个评论
Romantic Love与小日本怕毛泽东
热度 6 smallland 2012-1-12 14:44
爱 尔兰剧作家George Bernard Shaw曾说“love consists of overestimating the differences between one woman and another”。爱，会让人高估一个女人和另一个女人的差别，高估她的价值。如果没有这样的“高估”，人的爱可能就跟动物没什么区别了。旁观者可能会 说，天涯何处无芳草，何必一棵树上吊死？站着说话不腰疼，可能谁也脱不了爱的诅咒。 从 进化和适应的角度看，这似乎没什么好处，如果为此自杀或杀人，得不偿失啊。然而，为此而丧失的生命不计其数，几乎天天有。这么普遍的心理现象，必然有“意 义”。什么意义呢？第一，长期配偶关系的需要，漫长的后代发育及养育的需要；第二，专注于特定的对象，能减少能量和时间的无谓消耗，好比小猫钓鱼。 另一种爱，对领袖的爱，对宗教领袖的爱，原理也差不多，都是盲目的，只看优点，无意识地忽视缺点。譬如，看看下面这篇： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=608831do=blogid=526208 【在 他半个多世纪的革命生涯中，抗日战争，小日本怕他，恨他；朝鲜战争越南战争，美国人怕他，恨他;中苏较量包括珍宝岛事件，俄国人怕他，恨他；中印战争，印 度人怕他，恨他；狗汉奸们，怕他，恨他！建国后，高瞻远瞩，勒紧裤腰带搞两弹一星，让西方列强胆寒，几十年不敢再来践踏中国！这样的人物，在中国历史上， 有谁可比？中华民族大英雄的桂冠，舍他其谁？】 当 年的Nazi对Hi，现在的朝鲜人民对K家，都是这样的感情，他们认为，没有Hi或K家，国家就完了，人民就死光了，土地就被占领了。当然，盲目是有好处 的，如果人人都头脑清醒，没有团结一致的力量，整个群体就有问题。这似乎，有点group selection的味道了。确实有点，有些时候，group selection与自然选择或性选择并不矛盾，而是自然选择的一种表现形式。关于这个，譬如原始的爱国主义，我前面说过不只一次。 事 实证明，盲目的崇拜也是自我保护的手段。不管以什么方式，什么卑劣的手段，群体的alpha male一旦产生，就应该顺从他、崇敬他，否则就会引火烧身，自身难保。过去的历史反复证明，挑战权威、怀疑权威的人大多没有好下场，因为不是谁都有能力 成为alpha male。 总 之，宗教中的爱和配偶选择中的爱，都是盲目的，（删掉三个字）听不得别人的反对意见，也不是能被事实说服的。在极端的宗教宣传中，异教徒就应该滚出默罕默德的土 地。在我们曾经的宣传中，反对Chairman Mao（CM），就是“阿猫阿狗”，就是牛鬼蛇神，就没有理由活着。这样的宗教狂热，看看当年的红卫兵，看看上面的那篇文章，就已知大概。 如果没有CM，中国早就被日本灭了，早就被美国灭了，早就被苏联灭了，我们有什么理由不爱CM呢？
2774 次阅读|51 个评论
再谈“优胜劣汰” 和 “优汰劣胜”
dongzg101 2011-9-2 15:28
在自然界中，优胜劣汰是一种常见现象。但在人类社会现象中，优汰劣胜恐怕也经常出现。实力相当的人往往由于某种原因会团结起来，把最优秀的淘汰掉。举个典型的例子，高考状元往往在职场上表现不佳，可以用这个理论来解释。当你在某一阶段成为最优秀的人之后，往往你已经成了3%的人，实际上，过早的成为3%的人会被大家孤立起来。不利于建立稳定的社会关系。而中间层次的人，往往拥有大量的朋友，有利于他们提高社交技能和扩大朋友圈子。反而到了一定阶段，各方面条件具备以后，机遇也有了，就会成为顶尖的人才。过早成为优秀的人，会被大家孤立起来，心里有了想法，也不知道找谁说，最终，一直优秀的人，在某一阶段会因为某些原因而一崛不起。我同学说过一个故事，有一次科研基金申请，有两个名额，7个小组竞争。他们小组是最优秀的，随便出一个组员都会比后几名小组的组长还要强，但是第一轮评选，他们组被淘汰。实际上，他们是被6个组的某些组联合淘汰的，如果你的实力足以拥有一个名额，那其他组还有什么机会呢？院士评比也会出现这种现象。
4071 次阅读|0 个评论
有感于五月与猫咪的两次缘分
热度 2 qy1755 2011-5-22 16:49
有感于五月与猫咪的两次缘分
五月了，同济的小猫咪们陆续出生了，各种花色的，占据着各自的地盘。五月初遇到了一个小可爱，团子。看到它时是在西北楼的前面，有三个大男生拿着一杯奶茶喂它，生性好奇的我走过去一看，是一只看起来刚出满月的猫咪，黄色，长毛，和我以前养了十年的那只咪咪有点像，右眼已经被脓水糊住，瑟缩在地上，头也不抬。看着笨手笨脚的男生把奶茶洒在了它的头上，我和师弟一商量就把它抱起来拿到了宠物医院。医生告诉我，怀疑是鼻气管炎，发生在幼猫身上的话，会有一定的死亡率，要做好救不活的准备。清洗了眼睛，拿了两瓶眼药水和猫粮，就这么着把团子带了回来。回来后把猫粮碾碎泡好，实验室里面拿了个针筒，开始喂团子，开始它的鼻子闻不到味道，硬塞在嘴里让它尝了一下，就开始狼吞虎咽起来。吃饱了喝足了眼药水滴过就开始拼命睡觉。就这样过了两天，眼睛在好转，我们就开始担心它怎么不排便。估计好几天没吃东西，终于在第二天的晚上排出了一大坨，黄色的，很正常。然后就开始训练团子自己脱离注射器自己吃东西，自己找到猫砂排便。总体来说，团子很乖，学东西很快，也不吵。白天放在办公室，晚上就把它带回宿舍，很爱干净，也不乱叫乱跑，深的实验室和宿舍同学的喜爱。毕竟这样对团子成长不好，后来就开始抉择，应该放回大自然还是找个好人家？正好师弟的朋友很想养只宠物，就拎着团子和它的全部家当转移到了上海最南端。偶尔会想那个乖乖的团子，但是后来看到团子的照片，生龙活虎的，也就了却了心愿了。当初自己给团子找个好人家的目的不就是这样的么。 如果说，这是团子命大的话，另外一段缘分就要残酷很多了。五月下旬，好久都没去第五街吃早餐的我，突然想去吃个三明治。也就是那天，遇到了团子 2.0 ，一只和团子一模一样的猫咪，和团子一样，蹲在那里观察了半天，发现它比团子当时的病情还要严重，两只眼睛都睁不开了，鼻子也在流脓水，比团子更瘦，拉肚子。当时还是很犹豫的，到底要不要再那么搞一出？这个会救活么？但是，理工科的人总是会很快的通过数字来做决定。如果我救了它，它仍然有存活的机会；如果我不救它，另外有人救它，但是肯定会比我更晚，那么它的存活几率将会低于我救它；如果我不救它，也没有其他人救它，那么它的存活几率将会为零。所以我依然选择了抱着它去了宠物医院。遇到了一个小姑娘医生，工作的时候她一直都很快乐，我问她，你是不是特别喜欢小动物，特别喜欢你的工作。她想了没想，回答我：当然了！听到后很敬佩她，她在做着自己喜欢的事情，帮团子 2.0 清洗的时候，一直在很快乐的和团子 2.0 讲话。但是她告诉我，团子 2.0 没有食欲，这样就更加降低了它成活的几率，先观察下吧，不过你已经做了你可以做的了，结果是什么样子不要太在意。当时没有放在心上，回来后就开始给团子 2.0 喂食，发现它对猫粮一点兴趣也没有，并且在拉肚子。我和师妹一商量，这样是不行的，就冲了葡萄糖和氯化钠喂它，应该是强行灌了一点儿，再后来，发现它在不停的拉肚子，并且眼睛和鼻孔已经不分泌液体了，估计已经脱水了，就买了止泻药，冲了婴儿的用量，喂给了它。晚上要离开实验室时，发现团子 2.0 的体温很低，就给它找了一个稍微暖和的地方，但是我们心里都知道，不晓得它能不能撑得过今晚。凌晨时，梦到一个远方的朋友来探望我，但是我迟到了，匆匆赶到时只看到了朋友的背影，随后哭醒，当时就在想，团子 2.0 还安好么。早上一到实验室就过去看它，悲剧就是，团子 2.0 离开了。随后我们在学校一个安静的角落把它埋葬了，那个地方有很好的水杉，地上有大片的三叶草。现在回想起来，看起来团子 2.0 最舒服的时候应该就是，给它清洗干净吹干的时候，暖暖的风，它竟然在我手里打瞌睡了。。。 这就是五月里面我和团子、团子 2.0 的两段缘分，一个活了下来，一个却死掉了。而我，想的很多，自己也会觉得很乱，有时觉得自己好像没有弄清楚这其中的真谛，有时也会觉得自己会不会做错了什么，更多的是迷惑： 1. 我在聊起团子时，一个俄罗斯的朋友问我，我很不明白，你为什么要这么做，那只猫是属于自然的。是啊，我有时也这么想，我这是在故意打破自然选择规律么？到底是应该给弱者一次生的机会，还是应该眼睁睁的看着自然对于弱小动物的选择？ 2. 给团子找了一个好人家，是因为看到家养的猫咪寿命可以有十年左右，而野猫的寿命只有三年左右，所以自作主张的替团子做了选择。但是一直也会想，到底这么做，是团子喜欢吗？ 3. 对于团子 2.0 的死亡，我是不是也有责任呢，没有好好的看护？离开之前还要掰着它的嘴喂它不喜欢的东西，是不是太过分了？是不是更愿意死在自己妈妈的身边？ 4. 师弟问我，以后遇到这种情况，我还会这样做吗？是啊，我还会这样做吗？ 5. 终于明白了，生命不一定总是美好的，奇迹也不一定会发生，付出了不一定有回报，风雨过后也不一定有彩虹。生死有命，富贵在天，对于生命，人和其他动物都是一样的，没有选择的余地。所以，在我们活着的时候享受生活吧。
3482 次阅读|2 个评论
达尔文是如何成名的？
热度 5 burningmind 2011-5-6 12:21
（作者注：本来只想回复另外一个人的帖子，没想到停不下手，所以干脆把它变成了我的第一篇科学网博文） 达尔文之所以成名是因为他的“生物是可以演化的”以及“人也是从灵长类动物祖先进化而来的”观点强烈冲击了当时极为保守、宗教性极强的英国社会，而不是他的“自然选择”理论。达尔文最热忱的吹鼓手、自称为达尔文“走狗”（“ running dog ” , 无贬义）的赫胥黎所积极宣扬的是达尔文“生物是可以演化”的观点和他认为对当时英国社会极为需要的科学和唯物主义精神，但他私下里自称不相信达尔文的自然选择理论可以解释进化过程。持此观点的科学家即使在英国也不在少数，所以到十九世纪末几乎没有生物学家再相信达尔文的自然选择理论。 而至于“生物是可以进化的“这一观点，查理－达尔文的爷爷、法国博物学家布丰和拉马克早就提出来过。前两者比较隐讳，而拉马克在 1809 年《动物哲学》一书中系统阐述了他的进化理论，但他遭到当时在法国科学界很有权力和影响力的居里叶的反对和打击。即使如此，他的进化思想还是影响了欧洲科学界，以致到十九世纪四十年代不少欧洲科学家（包括在英国）已接受了生物是可以进化的观点。所以达尔文不是提出生物进化的第一人，他的成名是由于他的《物种起源》一书将这一观点推向公众，直接冲击了当时比欧洲大陆更保守的英国社会，特别是后来另外一书《人类起源》在社会上掀起了轩然大波。 历史并不总是公平的，科学的历史也一样。我曾当面向理查德－道金斯委婉地指出，他需要更多地了解现代遗传学（尤其是表观遗传学）、发育生物学、基因组进化等知识以更好地判断自然选择是否是唯一的、或最好的理论来解释生物进化机制，且任何将某一理论当作绝对真理、把任何科学家做为偶像来崇拜的做法是有违科学精神并会阻碍科学进一步发展的。 如果今天哪个英国人敢对英国大众大张旗鼓地宣扬应该废除王室，将有两种结果发生：一，你会马上遭到逮捕或情报部门调查；二，百年之后你会成为继达尔文等之后英国历史上又一位杰出思想家和英雄！ （附：白大伟博文：达尔文自然选择路上的五座桥： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=554077do=blogid=440572）
个人分类: 生物演化|5605 次阅读|6 个评论
“适应”及“进化的目的是什么”
热度 11 book 2011-3-14 07:13
自然界有很多直观的“适应”的例子，如白桦蛾 Biston betularia 的工业黑化，加拉帕戈斯群岛达尔文地雀喙的演化，昆虫和微生物抗药性的产生，爱尔兰麋鹿角的进化，高原昆虫翅膀变短变小等。 “适应”和“自然选择”是达尔文进化论中两个重要的部分。虽然达尔文第一个提出对适应的进化论解释，用自然选择原理来解释适应的起源，但他没有使用过适应这个词，也没有定义适应的概念。他在阐述生存斗争和自然选择原理时使用了“最适者（ the fittest ）”这个词。他认为自然选择使生物更加适应它们生活的环境，这就是进化。 达尔文提出进化没有目的，没有方向，他认为生物个体为了增加它们的基因在后代中的延续而进行着斗争，生物只不过更加适应它们所生活的环境。是的，在我们看来，生物好像是在自然选择的作用下，更加适应了周围的环境，生存了下来。但是，生物“为了什么”要适应周围的环境，并生存下去？“为了什么”要把它的基因传给下一代？“为了什么”有“目的”的意思， 换句话说，进化有没有“目的”？ 从自然选择的角度考虑，进化的目的可能是提高生物对环境的适应，但达尔文说进化没有目的。或者说，适应的结果产生了进化，但产生进化又为了什么，其实这还相当于问进化有没有目的。 在《科学之根：有序演变的动力与机制（陈继明、陈继旺著，科学出版社， 2000 ）》一书中，作者运用处理复杂问题的思维方法，结合数学和物理学的原理，试图建立“统一进化理论”，认为生物进化是生物多样性增长的结果（因其和能量直接相关），其机制是高层化（细胞是生物大分子的更高一层，群体是个体的更高层）增加生物多样性自发带来的三种选择，在选择过程中既有竞争也有协调，进化的目的是使生物多样性得到增长。多数人从选择的角度考虑，说进化的目的是适应；也有人认为进化的目的是“性”，即繁殖更多的后代。如果为了繁殖更多的后代，或者为了增加对环境的适应，生物其实完全没必要从单细胞生物进化到高等生物，因为单细胞生物的繁殖能力比高等生物强的多，对环境的适应能力也强得多，它们依然在地球上生活的很好（微生物可以生活在任何地方）。如果为了繁殖更多的后代，无性繁殖也没必要进化到有性生殖上来，因为无性生殖比有性生殖更容易繁殖更多的后代，而且能够避免承受有性生殖带来的生存和繁衍的压力。如果说有性生殖可以带来更复杂的基因组合，那么（不妨想想）为什么需要那么多的基因组合呢？可能是遗传多样性和物种多样性增长的需要吧。 “长颈鹿的脖子”就是一个实际的例子。拉马克对长颈鹿脖子的解释（获得性遗传）遭到了否定，而达尔文的自然选择赢得了人们的信任。有人认为达尔文的自然选择应用到长颈鹿这个例子上，有三点不合情理之处： 1 ）达尔文应用自然选择理论进行解释的前提是某一地区要长期存在大量树叶并且地面缺乏草料，这在逻辑上似乎不合情理； 2 ）达尔文还以长颈鹿不能迁徙出去为前提，这好像也是难以置信的，因为长颈鹿善于奔跑； 3 ）如果以 1 ）为前提的话，可以得出一个结论，即与长颈鹿同时代的食草动物基本全部灭绝了，因为它们在地面上既找不到草料，也没有长脖子可以采食高出的树叶。如果作一个假设，即长颈鹿实际上生活在气候温和、食料丰富的环境里，因为既然高处有大量的树叶，其环境与气候也应该适合其他植物的生长。所以真实的情况可能是长颈鹿根本不需要和别的食草动物竞争草料，而是“不争而存”的利用了原先未被利用的高处的树叶，从而为这一地区其他食草动物多样性的增长提供了一种可能。（当然，这个假设可能与“热带雨林——稀树草原”的看法相悖。）另外，也有一些例子，你会觉得生物们已经进化到让自己越来越艰难了，或者说到了进化的“尽头”，它们的演化虽然有对环境适应的需要，但它们为什么还要尽最大努力去生存并进化出那么多的种类，而不是直接灭绝完事儿呢？ 可能其根本目的还是生物多样性的增长，换一种说法是为了更经济有效的利用能量。 【 从生物界的“大进化”来说，多样性是进化的结果，而后又为进化“提速”创造了条件，促进了生态系统的进化 （中科院古脊椎所郭建葳老师评论）。】 【补充： 2005 年 4 月， Nature 杂志发表了一篇题为“ Species diversity can drive speciation （多样性可以促进物种形成）”的文章】 达尔文极大发展了生物进化理论。但是，很多生物进化理论教科书中对有些问题的解释可能并不是达尔文的本意，我的意思是后人把进化论看得太复杂了，因此对某些问题的解释加入了自己的想法，进行了“加权”（而达尔文本人当时并没有想那么多）。在实际研究中，对前人科学理论的解读往往仁者见仁智者见智，在客观争论的基础上引入自己的想法，有利于理论的发展，但误读却要不得。 【 ps ：这是七年前写的一篇东西，其中有些想法可能发生了变化，但很多进化问题尚没定论，需要更多的思考和争论。很感谢中科院古脊椎所郭建葳老师阅读并进行了一些批注。 建议有兴趣的话可以读一下《科学之根：有序演变的动力与机制》这本书，不管作者有关进化论的观点如何，他们经过了认真的思考写就了这本书，有很多方面的启示（不仅仅在进化方面）。】 相关博文： 进化有没有方向及其他 http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=111883do=blogid=274097 进化的谜：自然是如何选择的？ http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=111883do=blogid=331875
个人分类: 进化漫谈|7778 次阅读|31 个评论
自私的基因危害在哪里
热度 7 smallland 2011-2-25 08:38
《自私的基因》不是讲基因的，也不是讲自私的，而是讲进化论的。这一点，反对者往往抓住题目不放，抓住“目的论”不放，因为这才是他们的救命稻草。《自》这个题目只是把生命进化过程做了一个形象的总结，因为生命史不是什么光彩的过程，不是学雷锋的过程，不是为人民服务的过程，不是无私奉献的过程。即使你眼里看不到自私，个体表现出的自私行为是藏不住的。反对者自己，从小开始，从来不会抓住好吃的不往自己嘴里填，先看看周围有没有人饿了。成年后，他也不会发了工资不往自己兜里揣，先看看周围有无急需用钱的。即使最伟大最无私的母爱，也是自私的，因为母亲最疼爱的是“自己的”孩子，而不是别人的孩子。雷锋学了几十年，爱国教育了几十年，看看频频曝光的冷漠和贪婪吧。 DNA自私？我相信道金斯不会这么愚蠢，稍有常识的读者，都不会这么愚蠢。谁真的这么认为，只能说明他/她太幼稚，被道金斯愚弄了。基因是一串生物大分子，不可能自私，但它控制的生物性状、行为乃至心理，却表现出对自己有利的倾向。胳膊肘向里拐，是肌肉控制的，因为这样不容易把好吃的送到别人口中。 不管您理解的自然选择是在哪个层次上，“行为”的主体只能是个体，而不是基因，也不是群体。道金斯只所以选了这个题目，是因为从基因的水平，更能解释自然选择的作用机理，能解释传统的进化论不容易解释的行为现象。即使道金斯不写这本书，必然会有别人写，当然不一定用这么让人抓住把柄的书名。 自私，是人的语言表达出来的概念，不说明基因具有思维能力。在高等智慧进化出来之前，生物个体不知道什么是自私，什么是无私，也不知道生命的“目的”是什么，它们只管吃自己的饭，寻求自己的交配对象，养育自己的孩子。更低等的，譬如细菌，只管自己分裂，不可能估计别的细菌在做什么。如果资源有限，分裂慢的就逐渐被挤掉了。表现出来的现象或结果就是，分裂快的“被”保存下来，它们是“自私”的，它们迅速占领了重要资源，把同类排挤掉了。同时，也可以说，分裂慢的，是“无私”的，而“无私”的基因注定要被挤掉。 在进化生物学研究中，经常会出现“有利于”、“因为”、“为了”等等主观词汇，反对者常常抓住这样的”目的论“不放。其实，这是语言的局限性，总不能每描述一种行为，就把自然选择的过程重复一遍，重申动物不知道对自己有什么好处，动物不知道这是为什么，动物不知道自私的概念，等等。要这么写文章，《自》的厚度要增加10倍。 自然选择的基本作用过程，反对者可能真的没看懂，果真如此，那是因为他们的知识不够，不足以理解这个过程。果真如此，只能说他们拿个棒槌认做“针”：让《自》见鬼去吧！果真如此，还是先别看《自》，先看看达尔文怎么描述自然选择吧。 当然，还有一种可能性。反对者反的其实不是自私，也不是基因，而是整个进化论。因为他们知道，《自》是进化论发展过程中比较通俗、比较畅销、比较有影响力的一部著作，否定了它，就达到了否定进化论的目的。许多人没看过这本书，看过的人也不一定完全理解，反对者正是抓住这一点，断章取义，望文生义，肆意歪曲，认为单单从书名就能轻易实现自己的目的（像电脑桌面的快捷方式）。这和封建社会或文革中的文字狱一样，并不是抱着探究真理的态度，而是以个人私欲为目的。这，正是其自私的表现形式之一|。当然，我相信，他们不是想骗你的钱，而是想推销神创论或智创论。他们担心的，也不是进化论的“危害”，而是自己的观点没有市场。神创论和中国古代的神秘主义在某些方面不谋而合，否定了神创论，就可能否定更多的东西。 想要知道为什么，是好奇心，也是科学态度。知道为什么，并不等于就要沿着“为什么”的路线去做人，去做事。研究鳄鱼捕猎的，不是为了教唆杀人；研究恐龙称霸地球的，不是想着做第二个希特勒；这样的道理，似乎不用我多说。如果谁看了《自》第二天就去偷别人的钱，只能说明他本来就是贼。 骂人WHORE的，不知道自己想什么；扫黄的，自己不一定是白；反腐败的，自己不一定健康；给人净化心灵的牧师，床单也不一定干净。道金斯不见得比他的反对者更自私，看过《自》的也不见得比不看的更自私。我相信，没有人会因为看了《自》而更加自私。由此上溯到公元十九世纪，发现自然选择的达尔文和华莱士，不一定比别人更自私，进化论的支持者不一定比反对者更自私。 最后一种可能性--善良的可能性，不管看懂没看懂《自》，反对者真的以为《自》会毒害人的心灵，那就是天真加可爱的幼稚了，当人人得而抱之并亲一口，告诉他们什么是杞人忧天： 人的世界观是脆弱而易变的，雷锋看了《自》，会摔死农村大嫂的孩子；比尔•盖茨看了《自》，会撤销他的慈善基金......更多的人看了《自》，世界马上充满了自私自利的盗贼，是很可怕的啊！
4880 次阅读|26 个评论
生物进化论：谁说用进废退不科学？
热度 4 smallland 2011-2-23 11:45
王先生在“ 谁说大象不长毛 ”一文中有这样几句话： 还有人说，大象不长毛是因为散热的需要。这岂不是“用进废退”学说吗？达尔文说，“用进废退”学说不科学。已经很落伍了。 这里我不关心大象长毛的利弊，就讨论一下“用进废退”是否科学，是否是“进化”。因为，我相信对此问题的误解不是少数人的问题。 就先假设大象的毛越少对生存和生殖有好处吧。如果大象请同伴把自己的毛薅光，或者自己天天找地方磨，直到磨光，或者，像王先生说的“肺气”，苦练肺活量用“肺气”将毛冲掉（笑话），这样的后天努力肯定不能导致“稀毛基因”的“进化”，他的后代依然是多毛的。所以说，“用进废退”是不成立的，稍微懂得一点遗传学常识就明白这个道理。 再假设一种情况。如果控制毛发的基因们是会发生突变的，有的个体毛多，有的个体毛少（其实这根本不用假设，你的头发就可能比别人稀疏），这类突变就是可遗传的。如果越稀疏对生存和生殖越是有好处，那么若干年后，因为毛少有利于生殖，其后裔的毛就会越来越少。当然，这个过程需要漫长的历史，可能100万年，或更久，而第一种情况（拔毛）可能只需100天或更短。 这里的“用”就是对个体的生存和生殖有用，有用的特征能通过自然选择进化出来。所以，用进废退并不错误，它是生物进化的表现形式，而不是具体的遗传机制。 拉马克描述了进化的现象或结果，但“获得性遗传”的解释是错误的，因为大象拔毛就像女人整容一样，不能因此生出更漂亮的孩子。达尔文的高明之处在于，在没有现代遗传学的情况下，他能提出类似现代科学中的遗传和突变概念，并据此说明自然选择的过程。 谁说用进废退不科学？如果你不懂得自然选择，不理解什么是“进退”，不理解什么是“用”，自然人云亦云，不求甚解。拉马克的“用”可能更多含有“使用”的意思，达尔文的“用”更多含有“功能”的意思。其实，这两种“用”并不矛盾。
11367 次阅读|18 个评论
我也谈进化论的误区--进化的方向？
smallland 2011-1-3 11:08
神创论者反驳进化论常用的一招是，你说人是猴子变来的，你变一个我看看？毫无疑问，谁也变不出来。即使给我一千万年的时间，也几乎没有可能。 那么万能的无处不在的上帝能变出来吗？你让上帝也变一个我看看？他自然也没能力说服上帝故伎重演做出一个。 稍微温和一点的会反驳，你说人是猴子变来的，世界上那么多猴子，你举例说明哪个猴子变成了人？ 还真没有这样的例子。突变是随机的，进化是没有方向的。同样的环境，同样的食物，同样的生活方式，也不可能独立进化出两个完全一样的物种。 然而，没有方向不等于乱套，也不能说五花八门的生物特征都是随机的、中性的，都是遗传漂变的结果。南极大陆上就不可能进化出皮下脂肪很薄，全身光秃秃的陆地动物，海洋中也不可能进化出带有羽毛的动物。虽然进化不是创造完美的过程，但与环境极不相称的特征是无法生存的，孔雀的尾巴再夸张，还是有个限度。再譬如，食草动物头上的角，生在两侧（牛羊等）和生在中间（犀牛）各有什么好处？不好说吧。然而，没有一种动物只在头部的一侧长角，那样连走路都不平衡，怎么生存？ 有一种观点认为，绝大多数的突变是中性的，无益也无害，这就可能导致新物种的诞生。在地理隔离状态下，随机漂变甚至随机事件产生新物种是没问题。两个地理环境中的同类动物，许多特征差异可能没有什么适应性可言。但是，要进化出复杂的结构或夸张的特征，就不可能是随机的杰作。一种陆地兽类的祖先，一部分下了海，一部分继续在陆地上生活，下海的家伙变得越来越像一条鱼，这就不可能是随机的结果。还是那句话，基因突变是随机的，而环境的压力可不是随机的，水的阻力总是要克服的。 至于什么幸运者生存，就更不靠谱了。靠彩票中奖也能生活的很好，但绝大多数人还是靠常规的生存手段。中了大奖的家伙，还是要适应这个社会啊，不可能一个人跑到火星上去发展。如果他觉得有了钱就可以随便拿汽车碾人，立即就会被社会清除。
个人分类: 未分类|3114 次阅读|0 个评论
你（的问题）是你爹吃出来的（You Are What Your Farther Eats）
GumpForrest 2010-12-29 12:44
你（的问题）是你爹吃出来的 （ You Are What Your Farther Eats ） - 不是骂人 大家不要误解啊，这不是在骂人，只是用了一个夸张的题目（Cell编辑给的）介绍一项研究发现：环境因素（饮食）对生物体的影响可以通过表观遗传方式进行隔代传递；父辈的营养、饮食可能会影响到你或你的孩子的健康。 记得我当初学生物学，学到进化的时候，书上主要介绍了达尔文的自然选择学说和拉马克的用进废退学说，但是拉马克的学说也只是陪衬，甚至是受到批判和嘲笑的。近年来，表观遗传学的兴起和研究的深入使得拉马克的学说得到重新认识。当然，这些新的认识并非把拉马克的学说与达尔文的学说对立起来，而是对拉马克学说中合理部分的更深层次的认可，也是对达尔文自然选择学说的完善和补充。 闲话少说。一个核心问题是：生物个体对环境适应获得的性状能否遗传给后代？ 我们知道，环境因素对生物个体的影响有两种形式，一种是对遗传信息造成改变，如紫外线、射线甚至一些化学毒物等造成遗传物质DNA的突变，这些变化，只要不是致死或削弱生物体适应性的，都无疑是可以遗传下去的；另外一种就是对生物体的遗传信息（DNA）本身没有造成改变，但是对DNA的修饰造成改变，如DNA甲基化的变化，我们这里讨论的主要是后一种情况。也就是说，环境的影响或者生物体对这种环境刺激的适应性变化蕴含这种修饰变化中，这种修饰性变化是否能够向后代传递？对单细胞生物和一些植物的研究已经可到了肯定的答案，但是对高等动物，尤其是哺乳动物，这个问题还没有搞清楚。 研究这个问题较多采用的是观察不同营养/饮食条件对动物后代特定遗传性状的影响，比如皮毛颜色（比较有名的是控制皮毛颜色的Agouti基因）。 但是以往多以雌性动物作为研究对象， 这样做的缺陷是不能排除是环境条件刺激对对小鼠发育环境（子宫）的影响从而间接影响的小鼠发育。也就是说，分不清是这种获得性状是母鼠遗传来的还是子代小鼠在发育过程中自己直接获得的 。当然，这个问题也可以通过子二代性状的观察得到解决。 这次，研究者采用雄性小鼠来做实验，因为雄性对后代的贡献只是提供了精子DNA，而对发育过程几乎没有多少贡献，因此对父本小鼠的实验处理对子代小鼠发育的干扰就很小，得出的结果也会更干净、有说服力。 这次观察的是营养条件对代谢的影响。给雄性小鼠低蛋白饮食，然后和雌性小鼠交配，对生下的子代小鼠进行分析（主要局限于肝脏组织）。通过基因表达谱分析，发现低蛋白饮食的小鼠的后代增值和脂代谢（尤其是合成）通路系列基因的表达上调；研究者们把目光集中在胆固醇代谢途径上，他们发现，胆固醇合成通路基因在肝脏表达几乎全部上调（4倍），小鼠血清中胆固醇水平升高，当固醇酯水平降低，而胆固醇/胆固醇酯的比例被认为是心血管病发生风险的一个重要征兆。 同时，研究者们对小鼠肝脏组织进行了全基因组甲基化分析，通过与对照小鼠比较分析后发现低蛋白饮食可以引起基因组甲基化的变化达到约20%，并确定其中一个参与调节脂合成通路基因的表达的 转录因子Ppara（proliferator-activated receptor alpha）基因增强子区的甲基化变化,，另外，很多参与基因表达调节的小RNA（microRNA）的水平也发生显著改变。 这项研究除了说明环境对生物个体的影响可以通过表观遗传信息形式向后代传递，还有什么实际意义吗？当然。 已有流行病学研究强烈提示，祖父辈的极端营养问题（如饥饿）可能构成孙子辈的肥胖、糖尿病、以及心血管病的重要危险因子。 俗话说，负债子偿，这由吃引起的健康债也得由孩子来承担呀。 但是流行病学研究只能提供某些因素与疾病发生相关性的提示，而相关性只是因果关系的必要条件，而不是充分条件。因此要建立或这种因果关系，控制条件的实验是必要和关键的。本文所介绍的研究工作为开展这一类研究建立了很好的动物模型。 感兴趣的朋友可以去看原文： 全文
个人分类: 憨人的科学|6331 次阅读|2 个评论
回应王卫东《物种起源阅读心得 》一文
haverain 2010-4-17 11:53
我在某某时间之前被禁止评论，至今一个评论都没有成功，不知道科学网搞的什么鬼。不得已用这个回应王卫东的博文《物种起源阅读心得 》 博主的文章，我读了。不错的一个阅读心得。但是，你不只一次的提到类似进化是物种适应环境而不断演变的结果的表述，这是错误的 ，物种的生存和适应不是原因，是自然选择的结果。进化论是科学界普遍认同的物种发展的规律，达尔文的进化论在于引进了自然选择学说，这个必须区分开。 博主在文中引用了不少的列子说明问题，恰恰相反，你的不少举例其实正是达尔文进化论的盲区，最造质疑的地方。事实上，在一些精细结构或分子尺度上有很多问题目前还不能很好解释。最为著名的当属：细菌鞭毛结构，和哺乳动物眼睛结构的产生。这些都是高度精密的调控系统，成百个元件在起作用，任何一个失效将会导致器官发育的失败，最终被自然选择剔除。
个人分类: 世事杂谈|7163 次阅读|1 个评论
在人类破坏自然规律的过程中，科学家发挥了怎样的作用？
热度 1 baoyongli800 2010-2-7 15:12
鹰击长空，鱼翔浅底，世间万物都以自己的方式繁衍生息，同时也严格接受着一个古老规律的制约，那就是物竞天择，适者生存。越是发达的物种，越想通过自己的力量破坏自然的规律，所以便打破了自然界的平衡，于是自己便做了自己的掘墓人，所以所有的优势物种都是在经历了一个繁荣期后而一步步走向衰亡。人类无疑是现在自然界的一个优势物种，人类的未来已经被无数的经典大片演绎了 N 次。在这里，我想问的是：作为科研工作者，您是否想过，在人类破坏自然规律的过程中，科学家发挥了怎样的作用？ 科学家做科研的初衷是想揭示宇宙的奥秘、自然的规律，并最终造福于人类，而一旦揭示了自然的规律，这个成果的应用，以及它对自然界所造成的影响便不是科学家所力所能及的事了。 电影阿凡达虽然是一个科幻作品，但也反映了这样的一个现实。 格蕾丝 奥 古斯汀 博士本是一个理想主义的植物学家， 阿凡达 计划的首席科学家，她 利用克隆技术， 将人类 DNA 和纳美人的 DNA 结合，制造了克隆人 阿凡达 ，她的初衷是想与纳美人和平交往， 但事情的发展却不以她的意志为转移 。试想，如果没有科学家制造的克隆纳美人，那么人类就没有能力进入并破坏这个美轮美奂的潘多拉星球， 而故事一旦开始，便进入了科学家无法控制的局面，想起来也是一件十分悲哀的事。 现 实生活中又何尝不是如此。每年在讲免疫调节这一章的时候，我都会惊叹于造物主的神奇，他不仅赋予了人一个如此精密、如此精雕细琢的肉体，同时还给予了这个个体一些接受自然选择的标签，其中之一就是免疫应答基因，由于免疫应答基因的不同，在任何一种病原微生物攻击的时候，都会有一些优势的种群能够抵御攻击，在一场浩劫中得以生存，所以人类才会不断进化，产生抵抗力更强的种群。但人类是有感情的动物，谁都不希望在一次次的自然选择中自己的亲人被淘汰，于是科学家便研制相应的药物去干预自然选择，如此一来，在人类的基因中，优势基因所占的比例越来越小，物种越来越退化，人类也越来越进入一种不堪一击的状态。举个例子，给小白鼠做手术，即使不无菌操作，不用抗生素，几天之后伤口就会自然愈合，很少感染。再看看给人做手术，无菌操作严格到极致，术后还得用大量抗生素，结果还是感染者众多。还有，动物们都有第六感，能够感知灾难，因此在海啸、地震时都能及时逃亡，而只有人类在灾难来临时，毫无预感，坐以待毙。 这样的事情实在不胜枚举。造成这种后果的原因何在？一个不可回避的事实就是科学的进步使我们越来越退化了，我们的基因不再优秀、我们的感觉不再敏锐、我们的身体不再强壮 任何事物都有它的两面性，对科学的认知本身就是一把双刃剑，科学家的作用又何尝不是如此呢？
个人分类: 人生感悟|7690 次阅读|6 个评论
就互联网进化答武夷山老师问
liufeng 2009-5-19 11:57
作者：刘锋 从2005年开始，我在编写程序和思考互联网时，逐渐感觉互联网的发展并不是无序和混乱的，种种迹象表明, 互联网已经存在和将要出现的结构与人脑具有很强的相似性，2007年，2008年，2009年我发表了近三篇论文阐述互联网的进化问题。 中国科学技术信息研究所总工，研究员武夷山老师在我的博客里一针见血的指出 你想过吗？进化论与神创论的根本差异在于，生命奇迹之解释不需要一个高明的设计者。而互联网从一开始就是人设计出来的。 这是个绕不过去的问题，与其回避,不如早点面对，针对武夷山老师的问题，我将进行如下回答： 一。互联网进化论提出的逻辑和现实起点，即为什么我会提出互联网进化论？ 1。注意到人类的发展史是运动和感觉器官不断延长的现象（在我之前，已有科学家注意到） 2。注意到台式机，笔记本电脑，手机的发展链条不断延长人脑与互联网接驳时间 3。发现互联网电子公告牌功能分离现象. 博客，威客，维基百科都起源于BBS 4. 发现博客，威客，电子邮箱开始融合，从知识管理的角度提出人脑功能映射到互联网形成虚拟神经元 5。了解水利部在土壤，水系安放传感器实时获得气压，水温，流速数据，联想到人脑的感觉神经系统 6。了解到一家公司在旅游区安放摄像头，通过互联网供用户观看，联想到人脑的视觉神经系统 综合上述六点现象，2007年我第一次萌发互联网进化的思考，并写在博客互联网进化的十个问题中。 二，互联网进化论提出的规律存不存在，如何被证明？ 我记得有这样描述一个科学理论必须能够给出预测，并不断得到验证，同样对于互联网进化论的成立，我也给出了两个充要条件。 1）能否用已知人脑结构预测互联网 2）神经学能否从互联网获得巨大突破 在已经发表的论文中，我们曾经作出了初步的预测，例如： 1.博客将会和智力互动问答，电子邮件，以及远程网络软件融合 2。传感器，视频采集器，工作设备将会进化成互联网的感觉，视觉，运动神经系统 3。互联网从硬件，软件，互联网应用等各个层面从分散走向统一 4. 互联网将会出现虚拟的左右大脑(这一点将在未来详细阐述) 5。人脑和互联网的连接时间会加长，眼镜式终端，晶状体式终端将会出现 6。信用体系更加严格，未来人们必须通过指纹式，瞳孔式，和DNA式等方法才能进入互联网 7。人脑中存在地址编码系统 8。人脑中存在google一样的搜索引擎系统 9。人脑中存在路由协议 还有更多，需要不断观察互联网的发展。只有当这些预测实现时，特别是神经学从互联网获得启发时，互联网进化论才真正得到证明。 三。谁推动了互联网的进化？神？人类本身？其他因素？ 在思考了很长时间，我认为存在这样的逻辑顺序： 人脑结构是自然选择的产物-- -------人是自然的一部分-------------------人的选择是自然选择的一种------------在科学研究和商业竞争的推动下，群体智慧产生的互联网虚拟大脑构是自然选择的产物。 因此互联网进化论与达尔文进化论一样符合自然选择的原理，人这个要素连接了互联网进化论与达尔文进化论,.对于互联网进化论,其自然选择主要通过科学研究和商业竞争来体现. 对一些可能产生的误解,事先在这里作出解释： 1。人不是互联网虚拟大脑的神经元，人脑映射形成的互联网应用才是是互联网虚拟大脑的神经元，人可以自主决定是否与互联网接驳，人保持自己的主动性和能动性，不受互联网虚拟大脑的控制。 2。离开了人的参与，互联网虚拟大脑并不具备独立的智慧和进化能力，群体智慧是驱动互联网虚拟大脑的核心动力。 最后,我向武夷山老师表示真心的感谢,正是您的提问督促我提前进行思考,我想这就是博客起到的积极作用把。 互联网进化论的简要介绍请点击： http://www.intevl.com/book/25693.html 互联网进化论网站: http://www.intevl.com
个人分类: 互联网进化论|5481 次阅读|3 个评论
理解达尔文进化论需要生物学基础
wangdh 2009-2-24 15:20
对 郭志忠 先生三篇博文的简单回复（王德华） 我在 2 月 12 日达尔文诞辰 200 周年的日子里，由于读到 郭志忠 先生的博文：达尔文诞辰 200 年 --- 《达尔文错了》，将迎来科学的大发展。（ http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=214357 ）， 非常吃惊地发现竟然有 12 人推荐此文。由于我很不同意文中的观点，便匆匆写了点文字：达尔文错了吗？没有！（ http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=214494 ），一则阐明自己的观点，再则主要是在这个特殊的日子里，想写点文字纪念达尔文这位伟大的生物学家。说实话，我确实没有想到竟然有这么多人在今天还在怀疑达尔文的进化论！ 郭 先生的博客被封了几天，后被开禁。 郭 先生连续发了几篇文章，都涉及到我，并且每篇文章都呼吁希望能进行讨论和辩论。对于这种精神，我很感动。我也很抱歉我没能及时看到您这几篇博文，没能给以及时回复。实际上，对于您在我的博客中的评论，我已经给与回复了。 郭 先生的 3 篇博文： 给 王德华 老师有关博文的回应： http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=215340 评 王德华 老师的学生： http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=215396 有感 于王 老师的学生： http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=215527 今天想抽点时间给您回复，便快速浏览了几篇您的文章，感觉回复起来很困难。我现在确实找不到一个切合点，进行相关的讨论。 说几点我的看法吧： 1． 生物有多个层次，包括基因、器官、系统、个体、种群、群落（生态系统）等， 各个层次的生物学特性是不同的。讨论问题的时候，要在同一个层次上进行。如，如果认为自然选择主要作用于个体水平，那么用群体的一些特性来说明是不合适的。个体是行为学和生理学比较关注的层次，但是有机体是以物种（群体）的单元进行延续的。个体与环境之间的协调（相互作用）导致生存、繁殖、适应和进化过程。种群之间的关系就更复杂了，如捕食、竞争、互惠、寄生等等。 2． 一般认为自然选择的单位是个体。也有说自然选择的单位是基因 ( 如被称为达尔文猎犬的道金斯的 Selfish Gene) 和群体选择（爱德华提出的群体选择理论），当然存在一些争议。 3． 生物学是一门实验科学，因此任何结论都是可以进行实验验证的。尽管不是进化论的每个方面都能进行实验验证，但是百余年来，形态学、解剖学、遗传学、生物化学、分子生物学、基因组学等等学科积累的数不清的数据、发现，进一步阐述了自然界生物进化的复杂性和规律性。今天看来，进化是一种事实，这没有什么可争论的。 4． 生物哲学的一个特殊点是：要合理解释一个生物学现象，应该给出两个方面的原因，即近因（ Proximate cause ）和远因 (Ultimate cause) 。这两个方面是生物学特有的，除了给出机理性、功能性的解释外（ Functional, How question ）， 还应该给出进化的原因 (Evolutionary, Why question) 。 5． 与自然选择密切相连的一个概念是适应 (Adaptation), 适应是生物体对其生存的环境而言的。环境条件一旦确定，生物适应环境的生理功能和行为特性等，会随之变化调节。因此适应是有方向性的（趋势），如对环境的趋同适应 (Adaptive convergence) 和趋异适应 (Adaptive divergence) 等概念。但是，由于环境条件的变化从长远看，是无法预测的，没有规律的，因此从大的尺度上看，生物的进化是没有方向的。 6． 生物进化和自然选择有时间尺度和地理尺度。不同的时间尺度有不同的进化结果（如百万年、几代）。当然，适应也有不同的时间尺度，从几秒（或更短）到一个生命周期。 7. 进化生物学理论一直在发展之中，从来没有停止过，新的结果、新的发现层出不穷。 现代生物学可谓日新月异，单就科学网上的科学新闻，您看看生物进化占了多大的比例。生物世界很迷人，生物进化更迷人。生物科学的研究需要学科交叉，实际上物理、化学、数学、工程等领域都渗透到了生物学中，控制论、信息论、协同学等现代控制理论也早就在生物学领域中应用了。 另外，不管留言者是不是我的学生，如果他（们）的言语对您人格上有不敬，让您不愉快的话，我替他（们）给您道歉。请您能谅解。别的不多说了。这就是我给您的简单回复吧。 谢谢您的耐心和执着。 （王德华 2009.2.23 ）
个人分类: 纪念达尔文|12188 次阅读|20 个评论
达尔文和《物种起源》
热度 1 cunyp 2009-1-14 23:59
题记：2009年是达 尔文诞辰200周年和《物种起源》发表150周年。最近的一期Science，Nature都推出了专刊，纪念达尔文年The Year of Darwin。自从严复翻译了英国生物学家赫胥黎的《天演论》，并于1897年12月天津出版，从此，演化理论随着外国列强的炮火传播到中国。为了纪念一 个人或事，总要给自己以后的工作学习来些指导。入门不久，斗胆写一小篇也来ldquo;启发一下rdquo;。还有，听过几次吴仲义老师的报告和自己心得体会，觉得 Evolution翻译为ldquo;演化rdquo;要比ldquo;进化rdquo;更贴切一些，在此和大家一起商酌。 达尔文 达尔文 （ Charles Robert Darwin ，1809年2月12日－1882年4月19日）1809年2月12日出生在英国的一个小城镇的医学世家。他的祖父和父亲都是当地很有名望的医生，达尔文16岁时便被父亲送到爱丁堡大学学医，并希望他将来继承祖业。在爱丁堡大学学医的达 尔文对医学不感兴趣，经常到野外采集动植物标本。他父亲认为达尔文不务正业，决定把他送到剑桥大学学神学，希望达尔文能在基督教义的约束下，能收心成为一 个ldquo;尊贵的牧师rdquo;。当年徐霞客就是对功名失望，转而行走天下，为后世留下许多精美的游记。看来历史上的许多事件的发生有点偶然性。 1831 年，达尔文从剑桥大学毕业后，在老师的推荐下参加了ldquo;贝格尔rdquo;号的环球旅行。这次不同寻常考察的见闻和采集的标本对达尔文以后的学术思想具有有决定性意的 意义。对采集标本和各地的动植物的仔细比较和观察中，达尔文发现了大量的物种变异的事实，这使得他对《圣经》的关于物种起源的说法产生了怀 疑，进而形成了ldquo;物种是可变的rdquo;的观点。由此，他逐步摆脱了神创论的束缚，坚定地走上了相信科学和追求真理的道路。 达尔文的意识到自己观点很难在宗教压力下公开传播和主张，一旦发表会视为异端，并引发攻击，达尔文生前一直对基督教保持沉默的态度，只 在起给家人看的回忆性自传中表达了他对神学的厌恶。为了潜心研究和写作，达尔文放弃了待遇丰厚的牧师职位，在家人的资助下，独立研究。后来，达尔文移居到伦敦郊外的唐屋（Down House），在那里潜心生物学，完成了《物种起源》、《家养动物和培育植物的变异》、《人类起源和性选择》、《人类和动物情感的表达》等划时代的巨著。 达尔文的学术论文很少，但写了大量的书来阐述他关于演化的观点，并在他的朋友圈里分享他的发现和观点，地理学家赖尔和植物学家胡克，以及后来甘愿成为ldquo;达尔文的牧犬rdquo;的赫胥黎（达尔文物种起源的自然选择理论的忠实拥护者，许 多场合和大主教辩论，演化理论的主强悍的捍卫者）都是他研究理论的忠实听众和拥护者。他们都读过达尔文有关自然选择的手稿，在他们的建议和催促下，达尔文 把自己的手稿整理成论文和书。 晚年的达尔文深受疾病的折磨，在1882年4月19日下午4点，达尔文在夫人爱玛的怀里停止了呼吸。鉴于达尔文对英国学术的世界范围内的影响，之后，达尔文迁葬到伦敦威斯敏斯特寺院中堂的北廊，与杰出的科学家牛顿葬在同一个地方。 物种起源 Origin of Species 1858年，达尔文在读到华莱士关于自然选择的论文后和朋友的劝说下，他决定把他的手稿压缩成一篇学术论文，并和华莱士的论文同时发表在1859年 林耐学会的会刊上。学术论文在公众中的影响力甚微，在赖尔和胡克的催促下，达尔文在同年发表了《物种起源》（也是压缩版，出版的篇幅只有他准备手稿的三分 之一左右）。1859年11月24日，《物种起源》第一版印了1250本，在一天之内全部售罄，在社会上掀起了轩然大波！这种销售速度可能只有后来的《时 间简史》才能与之相比。由此可见，学术的观点给公众讲明白，才能形成社会思潮！虽然每一个读者未必认同人是由猴子演化而来的，我们是生活在一个不断膨胀的 宇宙中，但演化的思想、宇宙的概念却应在每一个受过基本教育的知识体系中普适概念。 在1859年前后，科学界已经有了大量的物种演化证据：林耐的系统学、解剖比较、退化器官、胚胎发育和生物地理分布理论。大量生物演化的事实为一些 勇于冲破宗教教义的束缚的人提供机会。在18世纪中期，法国博物学家布丰就提出生物物种是可变的观点，并大胆地推测所有的动物都来自同一祖先。但布丰在巨 大的社会压力下，被迫宣布放弃他的观点，因此未能进一步作深入研究，影响不大。随后的更勇敢的法国博物学家拉马克对演化理论提出了更激进和系统的演化理 论。拉马克提出：生物界是一个从最简单、最原始的微生物 按次序演化到最复杂、最高等的人类的阶梯的过程，并且这个过程一直在继续。ldquo;用进废退rdquo;是拉马克学说的核心。虽然拉马克有些观点被后来的实验证明是错的或 不完整的，但他的研究方法和思想给达尔文以及华来士等人的演化思想创造了很好的条件。 《物种起源》是达尔文的第一部巨著。在这部著作中，达尔文第一次把生物学建立在科学的基础上，一科学的论据和演化思想推翻了神创论和物种不变 的理论，让西方科学从神学的理论舒服下，用科学的方法俩重生审视人类自己和科学的本原，是人类的事思想在科学领域第一次解放。达尔文在书中提出：生命由 一个共同祖先演化而来，从简单到复杂，从低级到高级，在自选选择作用下逐渐演化的过程。《物种起源》发表后，物种可变的演化思想和ldquo;物竞天择，适者生存rdquo; 的演化论已为学术界、 思想界公认为19世纪自然科学的三大发现之一。经过经150年的发展，演化论已经深入渗透生物学的各个领域，正如ldquo;新综合论rdquo;的大师杜布赞斯说的 ldquo;Nothing in Biology Makes Sense Exceptin the Light of Evolutionldquo;（毕达哥拉斯也有ldquo;一切皆数rdquo;的理念）。 《物种起源》的发表于是为生物的研究提供了一个崭新的视角和开创崭新的学科。 今日的演化理论 生物演化可以分成三个层次：微观演化（生物群体中基因频率的改变）、新物种形成和宏观演化（从 一个类型到另一个类型的跃变，比如从鱼类进化到两栖类）。ldquo;现代综合学说rdquo;很好地解释了微观演化和新物种形成，并认为由微观演化和新种形成的研究所得的结 果可以进一 步推广到宏观演化。 1960s，以日本学者Motoo Kimura为首的ldquo;分子演化中性学说rdquo;阵营对自然选择在物种群体演化过程中的作用提出质疑，在分子演化水平找到负自然选择了大量演化证据。1980s， 自然选择学派也在分子水平也找到了一些受到自然选择作用的演化例子（这些例子相比中性理论的要少得多），为基因组水平的自然选择提供了新的理论和分子证 据。现代地质学的发展也不断地为宏观水平的演化理论完善提供了化石的证据。中性学派和自然选择学派的论战还没休止：自然选择在宏观水平的有着很强的说服 力，这一被化石证据，物种变化，新基因的形成等领域 ；分子演化的中性理论在微观水平也有许多成功的解释。随着基因组学时代到来、统计学方法的进展和就算性能的飞速进步，我们期待代着新时代的达尔文理论在基 因水平能有更好的综合。 《物种起源》精彩篇章 幻想创造条件以使一种生物具有超出其他生物的优势，固然是个好主意，但实际上我们却找不到任何 具体操作的办法，这使我们懂得，我们对一切生物间的相互关系知之甚少。我们非常清楚生物间关系的信念是必要的也是难做到的。我们能够做到的是牢牢记住：每 一种生物都在努力以几何级数增加其个体的数目；每一生物在生命的某一时期，在某一年中的某个季节，在每一代或间隔一定时期，都不得不为生存而斗争，而且都 会遭到重大毁灭。说到生存斗争，我们不必为之感到恐惧，死亡的来临通常是迅速的，而强壮、健康、幸运的生物不但能生存下去，而且必能繁衍下去。 （多谢网友指正，这里的胡克是十九世纪最重要的植物学家mdash;约瑟夫middot;胡克(Joseph Hookei，1817mdash;1911)，我把他和另一个罗伯特middot;胡克（Robert Hooke，1635.7.18mdash;1703.3.3）混淆了。罗伯特middot;胡克是第一个观测到细 胞结构的人，他的对光学的学说被同时代的牛顿压了近一个世纪。 再次向大家道歉！） --------- Nature: Darwin200 http://www.nature.com/news/specials/darwin/index.html Science：9 January 2009: Origins http://www.sciencemag.org/darwin/ －－－ 达尔文51岁，在发表《物种起源》之后不久的照片（来自wiki） (来自Science） (form Nature) N. SPENCER（form Nature） Left to right: Mustafa Akyol, Mel Greaves, Niles Eldredge, Per-Edvin Persson, Patricia Adair Gowaty, Masatoshi Nei, Michael Lynch, Ulrich Kutschera, Randolph Nesse, Ismail Serageldin. The Origin of Species http://www.literature.org/authors/darwin-charles/the-origin-of-species/
个人分类: 科学杂谈|8737 次阅读|8 个评论
12下一页

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-5-19 10:28

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部