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(必修三备课)《第12课 探索生命起源之谜》备课资料

九江市一中  周明学

课程标准:简述进化论的主要观点,概括科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源

本课是介绍自然科学中的生物学成就。上一课物理学是介绍无生命现象领域的研究成果,本课是介绍生命现象领域的研究成果。

生命是怎样来的?是怎样发展的?不同时代、不同立场的人们可能有不同的看法。历史上对这个问题也存在着多种臆测和假说,并有很多争议。随着认识的不断深入和各种不同的证据的发现,人们对生命起源的问题有了更深入的研究。

神学家和科学家的看法分歧较大。其中影响最大的是“神创论”和“进化论”。

一、基督教会的神创论”和“不变论”:

1、内容:

中古世纪,由于天主教传统势力的影响,“神创论”“不变论”在欧洲占优势。

“神创论”——即生命是由上帝创造的,“圣经”中详细描述了上帝创造各种生物以至最后创造人的故事。认为生物界的所有物种(包括人类),以及天体和大地,都是由上帝创造出来的

“不变论”——世界上的万物一经造成,就不再发生任何变化,即使有变化,也只能在该物种的范围内发生变化,既不减少(淘汰),也不增多绝对不可能形成新的物种的)。物种原来是这样,现在和将来也是这样。

可以说,18世纪以前,《圣经》及其宣扬的神创论、不变论在西方学术界、知识界以及整个西方文化中占据着统治地位。

后来宗教改革运动和文艺复兴的影响,导致法国大革命。在此前后,大批学者摆脱教会的影响,反对教权,宣传无神论,但对万物起源的问题,尚未提出一个系统的学说与神创论抗衡。

2、原因:

1)生产力落后,生物知识贫乏,认识水平有限(客观上)

2)教会维护专制统治,推行蒙昧主义和愚民政策(主观上)

3、影响:

致使生物学研究进展缓慢(一般认为,自然科学中受中世纪神学束缚最大的学科是生物学;塞尔维特之死”,一个医生在病态年代的非正常死亡)。

二、生物进化论的创立:

1、进化论含义:

生物,是具有生命的个体的统称,包括植物和动物

生物进化论,简称进化论,又称演化论是生物物种起源和发展的理论是生物学最基本的理论之一,也是生物科学的最高层理论。进化Evolution),是指生物在遗传、变异和自然选择下的演变发展,包括物种淘汰和物种产生过程。地球上原来无生命,大约在30多亿年前,在一定的条件下,形成了原始生命,其后,生物不断的进化,直至今天世界上存在着170多万个物种。

所以,进化论是关于生物由无生命到有生命,由低级到高级,由简单到复杂逐步演变过程的学说。

进化论突破了千百年来“神创论”“不变论”的传统思想

进化论,是译自英文“evolution”达尔文并未对“evolution”下过定义,在1859年出版的《物种起源》第一版中,也并未使用“evolution”这个字。evolution这个字在当时生物学上的意义,指的是胚胎发育的过程,并且在当时的一般用语中具有“进步”的意含,而达尔文反对将“进步”之类的用语来描述生物改变的过程。他曾在《物种起源》第7章中说:“(天择)的最后结果,包括了生物体的进步(advance)及退步retrogression)两种现象”。后来包括达尔文在内,改用evolution来描述生物演化现象

“evolution”这个字,有不同的翻译,译为“进化”严复反对译为天演”,近年台湾教育部却更改课本,以演化论代替

目前中文对于如何翻译“evolution”仍有争议。支持使用“演化”的学者认为,演化在字面上的意义比较中性,能表达连续与随机的意义;进化则带有“进步”的含意。而且由于汉语中“进”与“退”是代表相反意义的两个字,因此若使用进化,则在逻辑上不易将“退化”定义为进化的一种类型。对翻译的争论也表现了人们对进化论理解的变化,过去“进化”多表示生物朝适应环境的方向演化,而当前多人为生物的演化是随机的,并没有进步退步之分

2、背景:

1)文艺复兴、宗教改革和启蒙运动冲击了基督教神学,自然科学取得重大进展,“人文主义”和“理性主义”深入人心 

2)17—18世纪资产阶级革命、工业革命相继发生,视野不断拓宽,思想更加开放

3)19世纪初期细胞学说的建立,为生物进化论的创立奠定了基础

细胞学说三个基本观点,认为一切生物都由细胞组成细胞是生命的结构单位细胞只能由细胞分裂而来

①17世纪细胞的发现

第一个发现细胞的是英国科学家胡克。胡克发明了显微镜,随之发现了细胞

罗伯特·胡克是英国物理学家和天文学家,胡克的重要贡献主要是在仪器制造方面,如协助波义耳改进抽气机,制造了复式显微镜、轮式气压计、摆钟、海洋测深仪、海水取样器等等,被后人誉为“现代仪器发明之父”,被誉为“现代仪器发明之父”。

显微镜主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器是人类这个时期最伟大的发明物之一。在它发明出来之前,人类关于周围世界的观念局限在用肉眼,或者靠手持透镜帮助肉眼所看到的东西。现在的光学显微镜可把物体放大1600倍

胡克发明显微镜后,对它爱不释手,常在显微镜下观察一些小东西。一天,他在显微镜下观察一块软木薄片时,意外发现软木在显微镜下原来是另一个样子,它是由无数个蜂窝状的小房间(或者小格子)所构成的。他非常兴奋,在1665年编写的《显微镜》一书中,详细记述了这一发现,并把这些小房间(或者小格子)取名为“细胞”。这就是细胞发现的过程。但实际上,胡克当时看到的并不是完整的细胞,而只是植物细胞的外壳细胞壁。

②19世纪细胞学说的创立

从胡克发现细胞开始,相隔170多年后,德国植物学家施莱登和动物学家施旺创立了细胞学说。

1838年德意志植物学家施莱登提出细胞是一切植物结构的基本单位,植物的发育过程就是细胞的形成过程。

1839年德意志动物学家施旺发现动物组织也由细胞组成的。

这样就形成了整个生物界的细胞学说。施旺提出了“细胞学说”名词。

1858年德意志科学家魏尔肖作出了另一个重要的论断:所有的细胞都必定来自已存在的活细胞。即认为个体的所有细胞都是由原有细胞分裂产生的“一切细胞来自细胞”这个断言,至今仍未被推翻

至此,以上三位科学家的研究结果加上许多其他科学家的发现,共同形成了比较完备的细胞学说。

细胞学说创立的意义:

细胞学说将植物学、动物学联系在一起,打破了动、植物的界限,论证了整个生物界在结构上的统一性由细胞组成,以及在进化上的共同起源一切细胞来自细胞),有力推动了生物学向微观领域的发展。恩格斯曾把细胞学说誉为19世纪最重大的发现之一。

(结构上的同一性,进化上的同源性)

量子论推动了物理向微观领域的发展

3、经过:

1)19世纪初拉马克提出早期生物进化论

拉马克,法国博物学家。生物学伟大的奠基人之一,生物学一词是他发明的,最先提出生物进化的学说,是进化论的倡导者和先驱。

拉马克的进化理论,即通常所称的拉马克学说。主要观点:

生物由低级向高级发展进化,物种是可变的(如长颈鹿的脖子越来越长);

②进化的动因有二,提出了两个法则

一个是用进废退;一个是获得性遗传。

用进废退生物体的器官经常使用就会变得发达,而不经常使用就会逐渐退化

获得性遗传:后天获得性状遗传”的简称,指生物在个体生活过程中,受外界环境条件的影响,产生带有适应意义和一定方向的性状变化,并能够遗传给后代的现象。此观点强调外界环境条件是生物发生变异变异是生物体子代与亲代之间遗传基因发生改变的现象。指同种生物后代与前代、同代生物不同个体之间在形体特征、生理特征等方面所表现出来的差别的主要原因,并对生物进化有巨大推动作用。

一句话:所有生物变异即获得性状都是可遗传的

拉马克举的较有名的例子除长颈鹿外(页59,还有对鹭、鹤等涉禽长腿的解释,即这些鸟类长期生活在水边,但不喜欢游水,为了不使身体陷进淤泥,就尽力伸长腿部;为了吃到水里的鱼虾,又不至于濡湿身体,就尽力伸长颈部。这样获得的性状,逐代遗传下去,年深日久,就成了长颈长腿的涉禽了。

获得性状是否能遗传一直是生物进化研究中争论的焦点。

达尔文的另外解释,就是长颈鹿因为基因的隐性和显性的问题有的高有的矮高活下来基因得以遗传给下一代,就越来越高而矮的因为没有食物而死亡基因很难遗传所以最后消失。

拉马克关于长颈鹿脖子越来越长的解释,已被科学发展证明是错误的,但它反对物种不变论,是有意义的。

2)19世纪中期达尔文创立生物进化论:

被恩格斯赞誉为19世纪自然科学三大发现:细胞学说、生物进化论能量守恒与转化定律

标志:1859年,达尔文发表《物种起源》

物种是生物分类的基本单元,也是生物繁殖的基本单元。分类通常包括7个主要级别:种、属、科、目、纲、门、界。种(物种)是基本单元,近缘的种归合为属,近缘的属归合为科,科隶于目,目隶于纲,纲隶于门,门隶于界。随着研究的进展,分类层次可以不断增加。

一个物种或物类,以至整个植物界和动物界,都有自己的历史。

内容:

达尔文进化论主要包括四个子学说

一般进化论

生物是进化的,经历了由低级向高级、由简单到复杂的发展过程;物种是可变的,现有的物种是从别的物种变来的,一个物种可以变成新的物种

此点系继承先贤。

共同祖先学说

所有的生物都来自共同的祖先。

自然选择学说:自然选择是生物进化的途径和原因,主要内容有四点

含义:“自然选择学说”,通俗地说就是“适者生存”的理论自然选择指生物在生存斗争中适者生存、不适者被淘汰的现象。自然选择不过是生物与自然环境相互作用的结果。

地位:自然选择学说是达尔文生物进化论的核心理论,是现代生物进化理论发展的基础自然选择是导致生物进化的关键因素和途径。自然选择是生物进化的动力。

例如,英国有一种桦尺蛾,在1850年前都是灰色类型。1850年在曼彻斯特发现了黑色的突变体。19世纪后半叶,随着工业化的发展,废气中的HS杀死了树皮上的灰色地衣,煤烟又把树干熏成黑色。结果,原先歇息在地衣上得到保护的灰色类型,这时在黑色树干上却易被鸟类捕食;而黑色类型则因煤烟的掩护免遭鸟类捕食反而得到生存和发展。于是黑色类型的频率迅速提高,灰色类型的频率则不断下降。到19世纪末,前者已由不到1%上升至90%以上;后者则从90%以上下降为不到5%。这种情形就是人们所能看到的自然选择。

其主要内容有四点:过度繁殖,生存斗争(也叫生存竞争),遗传和变异,适者生存这4点之间是相互联系的,并不是孤立存在的。

内容:

过度繁殖自然选择的条件达尔文的理论认为,地球上的各种生物普遍具有很强的繁殖能力,且都有依照几何比率增长的倾向。达尔文指出,象是一种繁殖很慢的动物,但是如果每一头雌象一生(3090岁)产仔6头,每头活到100岁,而且都能够进行繁殖的话,那么到750年以后,一对象的后代就可达到1 900万头。因此,按照理论上的计算,就是繁殖不是很快的动、植物,也会在不太长的时期内产生大量的后代而占满整个地球。如果没有过度繁殖,自然选择就不会进行。任何生物都不可能无限增加个体。

生存斗争(自然选择的动力、手段)生物的繁殖能力是如此强大,但事实上,每种生物的后代能够生存下来的却很少。这是什么原因呢?达尔文认为,这主要是繁殖过度引起的生存斗争的缘故。任何一种生物在生活过程中都必须为生存而斗争。生存斗争包括生物与无机环境之间的斗争生物种内的斗争,如为食物、配偶和栖息地等的斗争,以及生物种间的斗争。由于生存斗争,导致生物大量死亡结果只有少量个体生存下来。但在生存斗争中,什么样的个体能够获胜并生存下去呢?达尔文用遗传和变异来进行解释。

遗传和变异(自然选择的基础)子代与上代的形状既有相同的,又有不同的。相同的或者相似性的为遗传不同的为变异生物的遗传和变异是通过生殖和发育而实现的。遗传是生物的普遍特征,生物有了这个特征,物种才能稳定存在。一切生物都具有产生变异的特性。引起变异的根本原因是环境条件的改变。变异的主要形式是基因突变和基因重组,新基因是好是坏,是福是祸,不得而知,所以变异是不定向的。在生物产生的各种变异中,又包括有利变异有害变异两种。有的可以遗传,有的不能够遗传。但哪些变异可以遗传呢达尔文用适者生存来进行解释。

适者生存(自然选择的结果)生存斗争中获胜者得以生存;二是有利变异得以生存下去。反之,具有不利变异的个体,则容易在生存斗争中失败而死亡。这就是说,凡是生存下来的生物都是适应环境的,而被淘汰的生物都是对环境不适应的,这就是适者生存。达尔文把在生存斗争中,适者生存、不适者被淘汰的过程叫做自然选择。达尔文认为,自然选择过程是一个长期的、缓慢的、连续的过程。由于生存斗争不断地进行,因而自然选择也是不断地进行,通过一代代的生存环境的选择作用,物种变异被定向地向着一个方向积累,于是性状逐渐和原来的祖先不同了,这样,新的物种就形成了。由于生物所在的环境是多种多样的,因此生物适应环境的方式也是多种多样的,所以,经过自然选择也就形成了生物界的多样性所有的生物都有共同的祖先,生物的多样性是进化的结果

进化渐变论生物进化的步调是渐变式的,是一个在自然选择作用下累积微小的有利变异的逐渐改进的过程,而不是跃变式的,从而形成生物新种渐变,可能经历几千年、几万年乃至几百万年,甚至用地质年代(用亿作单位)来衡量。这是达尔文进化论中较有争议的部分。达尔文过分强调了生物进化的渐变性;他深信“自然界无跳跃”,用“中间类型绝灭”和“化石记录不全”来解释古生物资料所显示的跳跃性进化。但是近二、三十年来,古生物学和进化发育生物学的研究表明,生物进化过程很可能是渐变和跃变两种模式都存在的,跃变论又有抬头的趋势。

特点:以自然选择为核心

3、意义:

1)有力地挑战了封建神学的神创论”和物种的“不变论”。

2)第一次把生物学建立在科学的基础之上,把上帝从有生命现象的研究领域驱除出去。

社会进化论:将自然界的生存竞争规律引入人类社会中,主张国家之间、民族之间的弱肉强食,在殖民主义最重要的理论武器,是反动的理论。

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