与非生命事物相比,生命(生物)是由不同材料按一定规律排列、组合,是被创造出来的一种复杂体;拥有非生命事物所不具备的生命力或精神。
生命具有三个特征:
(1)通过进食、呼吸或光合作用(新陈代谢),它以从环境中汲取能量;
(2)它进行自我复制(繁殖);
(3)经过许多世代,它可以改变特征以适应变化的环境(适应性)。
达尔文的“进化论”是生物学的灵魂。(从更大的历史背景看,“进化论”对生物学的重要性,就像大爆炸理论对天文学、板块构造论对地球科学一样重要。)
一、达尔文的进化论:
原子组成分子,分子组成细胞;单细胞通过新陈代谢、繁殖和适应,形成各种生命有机体。
达尔文的进化论认为:
(1)一个物种是个体的集合(一个种群),这些个体非常相似,足以相互配对繁殖;物种可以适应,个体不能。
(2)一个物种会发生偶然变异;一些个体与另一些有差异,但差异不会很大。
(3)一个物种的变异很可能遗传给个体的后代。(达尔文观察到了这一点,但是不知道是如何发生的。)
(4)事实证明,一些变种比另一些能更好地适应,或更适合它们的独特环境;因此,它们可以获取更多资源和繁衍更多后代。
(5)适应性更强或更适合的个体会拥有更多后代,后世的种群更像它们,也会继承它们的适应性特征。
(6)具备这些特征(从性的角度而言,它们很有吸引力)的个体,很可能也拥有更多后代(性选择)。
(7)这种进化过程导致永无止息的变化,因为环境在不断变化。
达尔文的自然选择理论建立在三类证据之上:
①化石,它们表明了物种的变化;
②地理分布,就像他在加拉帕戈斯群岛收集到的数据一样,地理分布表明,物种是当地祖先的后裔,而不是某位创世者有意设计的产物。
③同源现象,或者说物种之间出乎意料的相似性。在达尔文与对手辩论时,这些证据都为他提供了论据,而他的对手认为,创世者上帝分别创造了每一个物种。
同源现象是指动植物所体现出来的形式相似性。
一些细菌,比如金黄色葡萄球菌,它们的祖先在20世纪40年代被青霉素杀死,但是,它们现在已经能够抵抗青霉素。
二、遗传如何运作
一些细菌,比如金黄色葡萄球菌,它们的祖先在20世纪40年代被青霉素杀死,但是,它们现在已经能够抵抗青霉素。
1953年才得到解决,当时,美国人詹姆斯·沃森(James Watson,大约生于1928年)和英国人弗朗西斯·克里克(Francis Crick,1916—2004)发现了DNA分子结构(参见图3.4)。DNA(deoxyribonucleic aid,脱氧核糖核酸)是每个细胞中的大型分子,它携带着如何构造和维持细胞的化学指令,并且负责把信息传递给后代的细胞。DNA结构是一种双螺旋线;两条相辅相成的链条相互盘旋,形成连接。在繁殖的时候,链条会解开并且自我复制,或者(在有性繁殖中)找到另一链条并与之结合起来。DNA存在于所有活细胞中,这证明了所有生命起源于一个共同的单细胞祖先,即露卡(LUCA)。
基因突变会定期发生,生物学家现在可以依据该事实创造分子钟。通过测量两种物种各自发生了多少次突变,他们就能够估算出它们在多久之前分道扬镳。这种方法表明,香蕉和人类在10亿年前拥有共同祖先,蚂蚁、黑猩猩和人类的共同祖先分别存在于大约6亿年前以及大约500万年前到800万年前。
基因是遗传的基本单元,携带有遗传信息的DNA或RNA序列,通过复制,把遗传信息传递给下一代,指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息,从而控制生物个体的性状表。