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達(dá)爾文的進(jìn)化論推翻了什么丨《物種起源》出版160周年

 昵稱64114534 2019-07-19

在發(fā)表了《物種起源》以后,達(dá)爾文將他晚年的大部分時(shí)間都投入到對(duì)植物的觀察和研究之中,出版了一系列科學(xué)著作,使之成為自然選擇進(jìn)化論的論據(jù)和補(bǔ)充說明。正如王康所言,了解植物正是了解人類自己,人類作為地球上的一種生物,和植物的生長息息相關(guān)。

撰文 | 何安安

今年是查爾斯·羅伯特·達(dá)爾文(Charles Robert Darwin)誕辰210周年,同時(shí)也是他的《物種起源》出版160周年。一直以來,人們對(duì)達(dá)爾文的印象都停留在他最為著名的自然選擇進(jìn)化理論,卻鮮少將他與植物聯(lián)系在一起。

從劍橋大學(xué)畢業(yè)以后,達(dá)爾文曾經(jīng)以“博物學(xué)家”的身份乘坐“小獵犬號(hào)”( the Beagle)環(huán)球旅行。在這次航行中,達(dá)爾文隨身帶了幾只鳥,而為了喂養(yǎng)這些鳥,達(dá)爾文又在船艙中種了一種叫草蘆的草。這次航行的結(jié)果改變了達(dá)爾文的生活,讓他立志成為一個(gè)促進(jìn)進(jìn)化論的嚴(yán)肅科學(xué)家。但同樣是這次航行,讓他注意到植物的向光性,由此促成了他晚年在創(chuàng)建進(jìn)化論以后一系列研究向光性問題的實(shí)驗(yàn)。

事實(shí)上,在推出《物種起源》以后,已經(jīng)上了年紀(jì)的達(dá)爾文還至少有二十多年的職業(yè)生涯,而他將自己的主要經(jīng)歷都花在了植物學(xué)的研究之上,寫下了《攀援植物的運(yùn)動(dòng)和習(xí)性》、《食蟲植物》、《蘭科植物的受精》、《植物的運(yùn)動(dòng)本領(lǐng)》、《同種植物的不同花型》、《植物界異花受精和自花受精》等一系列著作。

達(dá)爾文本人認(rèn)為,他“一生中主要的樂趣和唯一的事業(yè)”正是他的科學(xué)著作。自1842年起,達(dá)爾文搬到倫敦東南肯特郡鄉(xiāng)村的一處安靜的住所,他在那里生活了四十年,搭建溫室花房,種植并研究食蟲植物、攀援植物、蘭科植物等,并樂此不疲。正如他所言:“我認(rèn)為在我的科學(xué)生命中,沒有什么比弄清楚這些植物的結(jié)構(gòu)的意義更讓我感到滿足了。

達(dá)爾文位于肯特郡鄉(xiāng)村的唐恩宅(DownHouse)

人們往往習(xí)慣用動(dòng)物舉例來理解進(jìn)化論,站在植物的角度,我們?cè)撊绾瘟私馍锏倪M(jìn)化?生活當(dāng)中,我們每天都要吃植物,喝植物,對(duì)植物的了解又有多少?人類在馴化植物的過程中,究竟是讓植物進(jìn)化了還是退化了?近日,北京植物園科普中心主任王康做客北大博雅講壇,就“生活中的進(jìn)化論——植物的智慧,達(dá)爾文的思想”這一主題展開,探討了日常生活中與我們息息相關(guān)的植物,以及植物的自然選擇進(jìn)化論。

近日,王康做客北大博雅講壇,

講述“生活中的進(jìn)化論——植物的智慧,達(dá)爾文的思想” 

安也攝于彼岸書店

01

人類馴化改變了植物,又為植物所改變

生活當(dāng)中,我們每天要食用植物,比如我們每天都要吃糧食。但是作為糧食的水稻從哪兒來?人類從什么時(shí)候開始培育水稻?我們吃掉的水果,是不是給人類吃的?植物傳播種子和花粉,和人類有哪些關(guān)系?為什么植物會(huì)長成這些樣子?人類在馴化植物的過程中,究竟是讓植物進(jìn)化了還是退化了?

王康從日常生活中常見的植物講起,他提到人類培養(yǎng)了許多植物,為了食用,人類馴化改變了植物,但在每天食用植物的同時(shí),人類是否會(huì)被植物所改變呢?“人類是全身心依賴植物的。”王康表示,即便人類只食用肉類,和植物的關(guān)系依然密切。受到人類活動(dòng)的頻繁影響,我們依賴的植物,很有可能會(huì)給我們帶來災(zāi)難。從這一點(diǎn)來講,了解植物正是了解人類自己,人類作為地球上的一種生物,和植物的生長息息相關(guān)。

哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸對(duì)我們今天的食用植物影響巨大,我們現(xiàn)在常見的辣椒、番茄、土豆、紅薯、向日葵等植物都來自于遙遠(yuǎn)的美洲。王康用這樣的案例告訴大家,我們對(duì)自己每天看到,每天吃到,甚至每天摸到的植物并沒有那么了解,比如很多人都會(huì)唱《魯冰花》,卻不知道魯冰花也叫羽扇豆,是一種距離我們生活非常近的植物。

王康說,目前真正和人類相關(guān)的高等植物在全球范圍大約有三十多萬種,其中中國有三萬多種,但我們依然不了解植物。在人類歷史上,植物的起源曾經(jīng)困擾了人類幾千年,因此形成了不同的教派,甚至發(fā)生了一些殘忍的事情。在早期學(xué)說中,創(chuàng)造論成為主導(dǎo),這其中有一次創(chuàng)造論和連續(xù)創(chuàng)造論,比如《圣經(jīng)》之中提到上帝第三天創(chuàng)造了植物,第六天創(chuàng)造了人類。英國牛津大學(xué)的一位副校長兼牧師約翰·萊特福特,還根據(jù)舊約記載推測(cè)出上帝創(chuàng)造地球和造人的準(zhǔn)確時(shí)間,是公元前3929年。

但達(dá)爾文的出現(xiàn),推翻了這一切。達(dá)爾文最為著名的一本書就是《物種起源》,這之后他還撰寫了許多科學(xué)論著進(jìn)行補(bǔ)充和說明,由他提出的進(jìn)化論觀點(diǎn)與當(dāng)時(shí)的教會(huì)產(chǎn)生了激烈沖突,幸運(yùn)的是達(dá)爾文并沒有因此受到人身攻擊,并且能夠完成自己的著作。這些著作奠定了一門學(xué)科的開始,就是生物進(jìn)化學(xué),直到今天,依然有許多植物學(xué)家、動(dòng)物學(xué)家或者生物學(xué)家在做這方面的工作。

查爾斯·羅伯特·達(dá)爾文(CharlesRobert Darwin)

達(dá)爾文出版了一系列和植物有關(guān)的書,這些書都成為了《物種起源》的補(bǔ)充論據(jù),書中的許多實(shí)驗(yàn)在今天依然非常經(jīng)典,“在那個(gè)時(shí)代,達(dá)爾文用非常簡(jiǎn)單的設(shè)備或者非常簡(jiǎn)單的推理過程,試驗(yàn)出很多有意思的理論。”王康提到,在《植物的運(yùn)動(dòng)本領(lǐng)》一書中,講到達(dá)爾文在植物上做標(biāo)記,然后每天觀察,并在玻璃板上描繪點(diǎn)和曲線以形成植物的運(yùn)動(dòng)軌跡,從中揭示了許多有意思的現(xiàn)象,比如植物的根為什么向地?枝條為什么向上?攀援植物為什么碰到物體會(huì)主動(dòng)纏繞,這些過程究竟發(fā)生了什么現(xiàn)象?這其中最為經(jīng)典的就是向日葵轉(zhuǎn)頭的問題。而在《蘭科植物的受精》一書中,可以了解到蘭花的狡猾。

由北京大學(xué)出版社出版的達(dá)爾文系列科學(xué)著作(部分)

02

我們國家在世界園林植物方面貢獻(xiàn)巨大

自然選擇主導(dǎo)著進(jìn)化的方向,隔離是物種形成的必要條件,在自然進(jìn)化的過程中,最為重要的就是必須有物質(zhì)基礎(chǔ),這個(gè)基礎(chǔ)來自于生物本身基因突變、重組和染色體變異,而這種突變是時(shí)時(shí)刻刻都在發(fā)生的。這正是王康講到的達(dá)爾文進(jìn)化思想中的三個(gè)重要條件。需要強(qiáng)調(diào)的是,這種進(jìn)化并非創(chuàng)新,而更多的是更新,是不停地修修補(bǔ)補(bǔ),甚至在進(jìn)化的過程中,可能會(huì)出現(xiàn)停滯、迂回或者倒退,“世界上被停下來的進(jìn)化非常多,讓我們?nèi)祟惛械诫y以解釋。其實(shí)創(chuàng)新不一定是好事,對(duì)于植物、動(dòng)物來說更是如此。

在自然進(jìn)化的過程中,基因突變是一個(gè)無處不在的過程,并且時(shí)時(shí)刻刻都在發(fā)生。在變異發(fā)生的過程中,會(huì)因?yàn)闀r(shí)間經(jīng)由自然對(duì)它進(jìn)行選擇,當(dāng)基因變異適應(yīng)這種選擇的時(shí)候,就會(huì)被放大和保留下來,而這正是達(dá)爾文自然選擇進(jìn)化理論的體現(xiàn)。王康表示,隔離讓我們的方言之間產(chǎn)生了巨大差異,同樣因?yàn)榘鍓K運(yùn)動(dòng)帶來的地貌上的隔離,使我們國家變?yōu)槭澜鐖@林之母,在世界園林植物方面貢獻(xiàn)巨大,“在被隔離過程當(dāng)中產(chǎn)生了很多物種。以杜鵑花為例,目前中國有近六十個(gè)品種。”在十七世紀(jì)至十九世紀(jì),西方的植物獵人(到處尋找珍稀植物,將珍稀植物引嫁到異域他鄉(xiāng),促成植物的變遷的探險(xiǎn)者)來到中國采集植物,這些植物被搬運(yùn)到西方以后,形成了巨大的園藝產(chǎn)業(yè)。

被稱為“杜鵑花之王”的植物獵人喬治·福雷斯特

在植物進(jìn)化的過程中,溫度和光照都是極為重要的條件。雪蓮是武俠小說《雪山飛狐》被提及的非常有名的高原植物,除此之外,還有雪兔子,這些植物生活在海拔4200米到5000米的高度,為了適應(yīng)高原地區(qū),它們的葉片變成透明狀,可以形成溫室狀態(tài),給昆蟲提供了場(chǎng)所,以便昆蟲可以協(xié)助它們完成一個(gè)極為重要的過程——傳粉,而這正是在進(jìn)化過程中形成的互惠互利。

雪蓮,為菊科、風(fēng)毛菊屬多年生草本

生長于高山雪線附近的巖縫、石壁和冰磺礫石灘中

仙人掌為什么要長刺?在1960年版的《十萬個(gè)為什么》中,給出的解釋是為了適應(yīng)干旱,需要把身上的葉片變成刺,這樣可以減少水分蒸發(fā)。這個(gè)答案一直被抄襲使用到今天,問題還是沒能得到很好的解釋。王康說,把這個(gè)問題放在自然選擇進(jìn)化的角度就會(huì)迎刃而解:在沙漠中,動(dòng)物會(huì)選擇吃掉那些不帶刺的仙人掌,等到不帶刺的仙人掌經(jīng)過自然選擇消亡以后,又開始吃掉刺少的仙人掌。因?yàn)榇躺俚臅?huì)被淘汰,經(jīng)過一次次的自然選擇,生存下來的仙人掌就有很多刺。可見刺的多少與動(dòng)物的采食有很大關(guān)系。而在高海拔地區(qū),因?yàn)閯?dòng)物很少,仙人掌的刺沒有那么重要,比如來自玻利維亞很多高原地區(qū)的仙人掌,它的毛就很多。王蓮的進(jìn)化也是如此,為了獲得更多的陽光,王蓮的葉片越來越大,但葉片的長大會(huì)讓它成為魚的食物,當(dāng)魚給它的壓力變大以后,王蓮葉片的背面長滿了刺。

03

植物的消退狀況比動(dòng)物更加嚴(yán)峻

在自然界中,植物和動(dòng)物之間還有更加劇烈的沖突,一個(gè)特別典型的例子就是智利南洋杉。王康談到科普書上經(jīng)常將蕨類植物和恐龍聯(lián)系在一起,說蕨類植物是恐龍的食物。但現(xiàn)代化石證據(jù)卻顯示,南洋杉植物和很多裸子植物才是重要的恐龍食物。恐龍的食量很大,給南洋杉帶來了巨大的壓力,因此南洋杉的反彈也更加劇烈,被迫全身上下都長滿了刺,葉片也極為堅(jiān)硬。“西方人在第一次發(fā)現(xiàn)它的時(shí)候,給它起名叫‘猴迷樹’,因?yàn)楹镒诱驹谒旅嬉矔?huì)一籌莫展,猴子也爬不上去,它渾身都是刺。”王康說這正是植物中非常典型的應(yīng)對(duì)自然選擇的一種做法,依靠“自身武裝”。

智利南洋杉曾經(jīng)是恐龍的食物

長頸鹿脖子的變長過程是動(dòng)物學(xué)家經(jīng)常引用的案例,但其實(shí)站在植物學(xué)的角度,這同樣是植物界當(dāng)中的典型案例。因?yàn)殚L頸鹿這樣動(dòng)物的啃咬,駝刺合歡不僅長出刺來,在遭受啃咬時(shí),植物身上還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng),葉片會(huì)分泌出苦澀的單寧,長頸鹿越吃越苦,不得不吃幾口就換一棵樹吃。顯然,這正是生物界當(dāng)中,動(dòng)植物互相產(chǎn)生壓力,進(jìn)而產(chǎn)生的變化。

如果閱讀達(dá)爾文的著作,不難發(fā)現(xiàn),進(jìn)化論當(dāng)中其實(shí)不光有動(dòng)物和植物之間,植物和植物之間的爾虞我詐,也有很友好的友誼關(guān)系,比如蜜蜂幫助植物傳粉,鳥類幫助植物傳播種子等。王康特別強(qiáng)調(diào),雖然說自然選擇控制了植物進(jìn)化的方向,但如果放在整個(gè)地球?qū)用?,其?shí)是沒有方向的,不管如何進(jìn)化,都必須要適應(yīng)環(huán)境,也就是說,這種進(jìn)化的方向是受大陸板塊運(yùn)動(dòng)控制的,而隔離是形成物種多樣性的基礎(chǔ)。

達(dá)爾文發(fā)表的《物種起源》

達(dá)爾文解釋了地球上會(huì)有如此之多的植物和動(dòng)物存在的原因,這一切跟進(jìn)化以及生物的多樣性有著重要關(guān)系。但隨著人類人口的不斷擴(kuò)張,生活范圍的不斷加大,人類對(duì)自然界的侵?jǐn)_也更加劇烈,以至于很多物種都在迅速消退。很多人已經(jīng)意識(shí)到動(dòng)物的消退已經(jīng)到了迫不得已的時(shí)刻,但事實(shí)上,植物的消退狀況比動(dòng)物更加嚴(yán)峻。據(jù)國際自然和自然資源保護(hù)同盟所屬保護(hù)監(jiān)測(cè)中心估計(jì),全世界有50000至60000種植物受到不同程度威脅,即約每五種植物中就有一種植物的生存遭受威脅。而在我國,至少有3000多種處于受威脅或?yàn)l臨滅絕的境地。

“植物園是植物的諾亞方舟。保護(hù)植物有很重要的意義,為什么我們要保護(hù)植物?因?yàn)橹参锱c我們的生存有很大關(guān)系,因?yàn)槲覀儾粩喟l(fā)現(xiàn)植物對(duì)人類的作用越來越大。”但植物的迅速消退依然難以遏制,以野生狀態(tài)只剩下五棵的百山祖冷杉為例,王康坦言盡管科學(xué)家運(yùn)用了各種各樣的方式進(jìn)行繁殖和保護(hù),但這種植物已經(jīng)很難恢復(fù)到以前的狀態(tài),“如果你不成為植物工作者的話,有很多植物你再也看不到它了。

目前百山祖冷杉在自然分布區(qū)僅存林木五株

其中一株衰弱,一株生長不良

作者 | 何安安

編輯 | 崔健豪

校對(duì) | 薛京寧

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