“自然选择学说”教学中应讲清楚的几个问题

“自然选择学说”教学中应讲清楚的几个问题王锡安自然选择理论是达尔文进化学说的核心，它阐明了生物进化的原因和过程，正确解释了生物的多样性和适应性。这段内容是“生命的起源和生物的进化”一章教学的重点与难点，下面谈谈在教学中应注意的几个问题。一、关于“选择”的函义“选择”这个概念大体上是指去留的意思，即淘汰和保留之意。达尔文在从事生物进化理论的研究工作时，是从研究饲养动物和栽培植物的起源问题入手的。他研究了许多饲养动物和栽培植物的品种，总结概括了科学发展的成果和劳动人民的实践经验，得出了饲养动物和栽培植物起源于野生物种的正确结论，而且起源于同一野生物种的饲养动物或栽培植物有多个品种，相互之间有显著的性状差异，还发现每个品种都具有可以满足人类一定需要的经济性状。为什么经过人工培养的品种会这么多种多样，并且有符合人类需要的经济特性呢？达尔文通过对饲养动物和栽培植物育种工作的了解，以及向对饲养动物和栽培植物有丰富经验的人们进行调查访问，发现人类有目的地选择是使人类成功创造有用的动植物品种的关键，他把通过人类不断地选择而形成生物新品种的过程叫做“人工选择”。由于不同条件、不同地区和人们的不同需要，人工选择的结果，使得动植物培育品种具有多样性和符合人类需要的经济性状。例如，有若干品种的家鸡起源于野生的原鸡。起初，这种野生原鸡被人们捕捉以后，放在不同地区和不同条件下饲养，因而发生了各种不同的变异，如有的鸡产卵多一些，有的鸡肥大一些。由于有人喜欢产卵多的鸡，他便选留了产卵多的鸡作种，进行交配繁殖后代，在这样的后代中，再选留产卵更多的鸡作种，同时淘汰那些产卵少的鸡，这样一代代选择下去。就培育出了诸如来航鸡之类的卵用鸡品种。根据同样的道理，也可以培育出象九斤黄之类的肉用鸡品种。达尔文从人工选择进—步领悟到了自然界中各个物种的起源也有一个相似的选择过程。他把在自然界里，适合于环境条件(包括食物、生存空间、风土气候等)的生物被保留下来，不适合的被淘汰的过程叫做“自然选择”。但是，达尔文说过，他提出的“自然选择”这一名词并不确切，仅仅只是为了方便起见而采用的比用语，并非自然能有意识的去留。他认为在自然选择过程中，起选择作用的是客观存在的各种自然条件，而不是神。达尔文指出：“我所谓的自然，是指许多自然定律的综合作用及其产物。所谓定律，是指我们所能证实的各种事物的因果关系”。“选择”表现为这些自然条件对生物具有重大影响，凡适合于这些自然条件的生物得到生存，不适合这些自然条件的生物将被淘汰。二、关于“生存斗争”的范围和形式生存斗争是自然选择学说的四个要点之一。各种生物都具有强大的繁殖能力。但是，由于生物生活的空间，适应生活的环境、赖以生存的食物等生活条件都是有限的。因此，为了获得生存机会，同种生物的不同个体之间、不同种生物之间、生物与外界环境之间都存在着斗争。生存斗争的结果导致大量个体死亡，少量生存。达尔文在这里是把“生存斗争”这个名词“当作广意的和比喻的意义来应用的，其意义包含着这一生物对另一生物的依存关系，而更重要的是，也包含着个体生命的保持，以及它们能否成功地传流后代”。就是说，达尔文用“生存斗争”来概括生物在保存自己与传流后代中，与周围条件的各种复杂关系：既包括同种生物各个个体之间、不同种生物之间相互矛盾、斗争又相互依存的关系，又包括生物与无机环境之间的关系。这要求学生要充分认识生存斗争的广泛性和多种形式。两只狼在饥饿时为争夺食物而进行的斗争，两只公鸡在繁殖时为获得母鸡而进行的相互搏斗，这是显而易见的生存斗争，它们属于种内斗争。达尔文认为，同种生物的个体生活在一起，由于生活条件很一致，因此竞争就很剧烈，即是说种内斗争最剧烈。田里的稻苗与稗草为争夺水分、养料、阳光和空间等而进行着竞争；寄生物寄生在宿主体内或体表，从宿主体内获得营养，它们之间存在的寄生与被寄生的关系；草食动物以植物为食，肉食动物又以草食动物为食，它们之间存去的捕食与被捕食的关系；等等。这些生存斗争属于种间斗争。同种生物的个体间存在的种内互助关系，异种生物间存在的“共生”、“共栖”等种间互助关系也是生物获得营养和防御敌害的一种生存方式。因此，也属于生存斗争的范畴。同时，生物与无机环境(水、光、空气、温度、气候、土壤特性等)之间也存在着斗争。无机环境与生物的生存有密切的关系，如严寒与干旱会引起大量生物个体的死亡。生活在寒带地区的动物皮毛发达，具有冬眠或迁徒等特性，以此来与严寒作斗争。生活在沙漠的植物，根系都很发达，吸水力强，茎有储水功能，叶退化，减少蒸腾，以此来与干旱作斗争。这些也是生存斗争的一个方面。生存斗争的形式是多种多样的，有的表现得剧烈，有的表现得温和，不一定是以矛盾、斗争的形式出现，生物间相互依存、互助互利的现象也是生存斗争的表现形式。三、关于自然选择学说四个要点之间的关系自然选择学说的主要内容包括四个要点：大量繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存。其中，“大量繁殖少量存在”和“遗传变异”是生物界普遍存去的客观事实，而“生存斗争”和“适者生存”是达尔文根据前面的事实所作出的两个科学推论。自然选择学说的四个要点是相互联系的，一定不能把它们分割开来孤立地理解。首先，生物普遍具有的遗传性和变异性是自然选择的基础。遗传保证了物种相对的稳定性和连续性，且变异是在遗传的基础上进行的。但变异作为生物的一种属性，即生物体运动的一种表现形式，它能使生物改变旧的遗传性，产生新的遗传性，从而适应新的环境。它为生物进化提供了丰富多样且具有生存价值的可供选择的材料。第二，自然选择是通过生存斗争来实现的。在生存斗争中，具有对生存有利的变异的个体适应环境而得到保存和发展，具有对生存不利的变异个体由于不适应环境而大量死亡，这就是适者生存，不适者被淘汰，生物的适应性就是这样形成的。同时，由于生物所生存的环境不同，所选择的变异类型也就不一样，这就是生物多样性的来源。所以，自然选择的结果造就了生物的多样性和适应性。第三，自然选择是保留有利变异、淘汰有害变异的过程。也就是说，自然选择的结果必然包括两个方面：一方面是保留，一方面是淘汰，没有淘汰就谈不上保留，没有保留也谈不上淘汰，它们是一件事物内部互相矛盾又互相统一的两个方面。第四，生物的过度繁殖将使生存斗争更加剧烈。同时，过度繁殖本身也是一种适应性，是自然选择的结果。一般说，低等生物适应力弱、成活率低，因此繁殖率就高；但高等生物特别是高等动物适应力强、成活率高，繁殖率就相应较低。用一句话概括起来，那就是：遗传变异是自然选择的基础，生存斗争是过程，过程的结果是适者生存、不适者被淘汰。所以说，生物进化的内在动力是本身具有的变异性，外部原因是起选择作用的环境条件在不断地发展变化，两者相互作用，促进生物向前进化发展。四、关于“生物的变异是不定向的，而自然选择则是定向的”在达尔文之前，拉马克提出的用进废退学说认为：生物对环境的适应来自定向变异，即生物是按照环境的要求来进行变异的，变异后的性状一定是适应环境的，没有不适应者，生物的需要决定进化的方向。因此，变异=适应。而达尔文的自然选择学说则认为变异不等于适应，有的变异适应环境，有的变异不适应环境，自然选择就是保留适应环境的，淘汰不适应环境的。其结果是保留下来的个体一定是适应环境的。所以，变异十选择=适应。按照达尔文自然选择学说，生物的变异一般是不定向的，而自然选择则是定向的。适应是特定的自然环境对生物的不定向变异作定向选择的结果，自然选择决定生物的进化方向。怎样证明达尔文自然选择学说是正确的？又怎样理解“生物的变异是不定向的，而自然选择则是定向的”呢？下面我们用事实来说明。农业生产上，普遍使用杀虫剂(如DDT等)，开始效果很好，但随着时间的推移用的剂量越来越大，最后失效了。原因是害虫对杀虫剂产主了抗药性，而且这种抗药性是能够遗传的，即形成了具有抗药力的品系。根据用进废退的观点：杀虫剂的使用促使害虫产生了变异，从而对杀虫剂有抵抗力，这种抵抗力是可以遗传的。根据自然选择的观点：害虫群体的各个个体间本身就存在着遗传差异，有的个体抗药力强，有的个体抗药力弱，在杀虫剂的作用下，前者死亡率低、生殖率高，后者死亡率高、生殖率低，经过几代繁殖后，整个群体中保留的个体大多数抗药力强。我们看下面的实验，就可以判断上述两种解释的正确与否。把普通果蝇分成两组，第一组是把许多果蝇养在一起，让它们自由交配，同时用一定剂量的DDT来处理，随着果蝇群体一代代繁殖而逐代增加剂量，过了十多代以后，果蝇群体的抵抗力可以比原有果蝇品系增加了几百倍。这个实验仅证实了DDT可以增强果蝇的抗药性。第二组，不是把许多果蝇养在—起，而是每只瓶中放一雌一雄，繁育一个同父母的家系，如此繁育几十家系。再将每一个家系(即同父同母的兄弟姊妹)都分成两半，分养于两只瓶。一只瓶用DDT处理，另一只瓶不接触DDT，如某一家系被DDT处理的那一瓶死亡率高，整个家系(两只瓶)全部淘汰不要；如果死亡率低，就把另一瓶的那一半留下作种，仍然放一雌一雄交配，分别繁育几十个家系。然后再用同样的方法处理，如此一代代选择，十多代后同样选出了抗药力比原来品系增加几百倍的家系，而且抗药力增加的速度与第一组不相上下。这个实验的结果，证明了达尔文自然选择学说的正确性。因为第二组所选出的抗药力很强的那个品系，其各代都没有同DDT直接接触过，DDT只作为选择的依据。因此在果蝇抗药力形成过程中，DDT并不能引起抗药性的产生，只起选择作用。所以说，变异是不定向的，自然选择是定向积累变异的。适应=变异+选择。五、达尔文进化学说的意义首先，在思想方面：达尔文进化论为马克思主义哲学提供了重要的自然科学基础。在达尔文以前，人们对生物界的产生和发展处于无知阶段，达尔文进化论证实了生物的进化，并主张其进化的动力在自然界内部。由于达尔文进化论的创立，才使生命自然界的主要过程得以说明，归结为自然的原因。因此，进化论所揭示的关于生物界辩证发展的规律，便成为马克思主义的辩证唯物主义重要的自然科学基础。在达尔文提出进化论之前，在生物学领域内特创论占统治地位，达尔文的努力使人们从科学事实中认识到了特创论的虚伪本质。第二，在学术内容方面：达尔文进化论是十九世纪自然科学的三大发现之一，它在生物学发展史上具有划时代的意义，开创了生物科学发展的新时代。进化论的提出，促进了生物学发生革命性的变革。在进化论思想的引导下，生物学各门分支学科有了新的研究方向，并得到了迅速的发展。这些分支学科的发展成果又反过来证实和丰富了进化论。第三，在科学方法方面：科学上的伟大成就与科学方法上的进步是密不可分的。达尔文在科学方法方面的成就不仅直接导致生物进化论的创立，同时也在生物学研究方法上作出了极其重要的贡献。达尔文在研究中应用了多种研究方法，其中最主要的是历史方法和归纳法。历史方法是指在研究事物本身的同时，研究事物发生，发展过程的一种思维方法。正是由于这一方法与揭示生物界里的历史发展过程相吻合，它才能更有效地击中特创论的要害。历史方法对生物学发展产生了极其深远的影响，为后来许多生物科学家所效法。自《生物学杂志》