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达尔文的一个小实验如何撬动了物种起源大理论?

作者: admin 来源: 未知 时间: 2022-05-19 阅读:

  近代及更早以前的生物地理学家会调用宗教理论来解释这一切,最著名的观点就是诺亚方舟保存了从大洪水中幸存的动植物物种,然后自这样一个单一起源散布到了全世界。

  但这种解释很难解释为何会出现具有明显区域特征的一些物种的散布,比如袋类动物主要分布在澳大利亚,熊和猫集中在北半球,偏远海岛还会有别处见不到的物种集合。

  所以,18世纪末、19世纪初的一些科学家开始致力于阐释物种有多个起源中心的观点。然而,同一个物种是否同时起源于不同地区,或者它们是否先后出现在不同地方——先后出现的有没有亲缘性,这些问题还有待进一步的解答。

  当时,来自普鲁士的博学家亚历山大·冯·洪堡等人就开始进行一项量化工作,就是记录美洲热带地区的植物种类随海拔和纬度变化所展现出的相似之处和差异性。

  洪堡的这项努力,激励了查尔斯·达尔文为代表的又一批博物学家。▲亚历山大·冯·洪堡绘制的位于安第斯山脉的钦博拉索火山示意图。洪堡激发了达尔文出国看看的想法

  达尔文随“小猎犬号”出海考察,被澳大利亚的奇特动物区系所震撼。在阅读当时的地质学专业著作后,他开始逐渐相信物种扩散尤其是长距离跨海、跨大洲扩散的可能性。

  当然,当时的达尔文还不了解20世纪以来逐渐完善的大陆架学说,即海平面会随冰川期涨落,从而导致位于大陆架上的遥远岛屿与大陆相互连接,或失去连接。▲小猎犬号

  达尔文的观点受到了当时许多科学家的质疑,尤其是他的好友、植物学家约瑟夫·道尔顿·胡克。

  理由是鸟儿或者鱼类吞服种子,再在遥远的另一大陆扩散种子的可能性几乎不存在;而植物种子或是动物的卵经过海水长时间泡制,再冲到另一个大陆,还能保持生物活性的可能性也是不现实的。▲英国著名的植物学家、探险家胡克

  美国昆虫学家、美国北卡罗来纳州高地生物站执行主任、查尔斯·达尔文信托基金会执行主任詹姆斯·T.科斯塔在其所著的《达尔文的后花园:小实验如何撬动大理论》一书中介绍谈到:

  1855年,达尔文开始了一个很有意思的“种子盐渍实验”,具体做法是将卷心菜、水芹、萝卜、生菜、胡萝卜、洋葱等植物的种子放入盛有由积雪融水制成的盐水的地窖水槽中,确保盐水像海水那样冰冷。

  这个实验一开始就很成功,经过一周的浸泡,上述种子都发芽了,证明在洋流作用下,物种的长距离扩散是可能的。

  出师大捷让达尔文十分兴奋。他赶快写信给自己朋友以及亲人,索要各大洲原产的植物种子,拿来测试被盐水浸泡的效果。

  达尔文的孩子们也乐于帮助父亲完成一次又一次实验。▲达尔文于1855年4月14日发表于《园丁纪事》上的关于盐水浸泡对种子影响的信息征集涵

  经过两年多的实验,达尔文对植物种子浸泡实验经过了归总,再测算洋流速度,所以说种子完全可以漂洋过海到另一个大洲。

  1857年,达尔文升级了自己的实验——根据他的孩子的建议,考虑到吃了种子的鸟儿会因闪电或冰雹击中坠入海中,其尸体会漂浮一段时间,种子还可能在鸟儿尸体分解后继续带有活性。▲达尔文所养16只鸽子中的4只,从左到右依次为:球胸鸽,英国信鸽,勾喙帕布鸽,扇尾鸽。摘自达尔文《家养条件下的动植物变异》(1868年)

  达尔文还测试了爬上鸭脚的蜗牛离开水后的存活时间(一些水鸭及其他鸟类会因此长距离飞行,其“携带”的蜗牛等寄居昆虫也会因此散布到甚至数百公里以外的海岛。)

  《达尔文的后花园:小实验如何撬动大理论》书中谈到,曾经反对过达尔文主张的物种偶发扩散观点的科学家朋友赖尔,受启发也进行过一些物种扩散的实验,证明水生甲虫的翅膀上携带了水生蜘蛛的卵囊,从而出人意料地让后者扩散到了很远的地方。▲达尔文故居和庭院平面图,这里也是达尔文开展诸多调查的地点。莱斯利·C.科斯塔绘制

  《达尔文的后花园:小实验如何撬动大理论》书中指出,达尔文就物种偶发扩散所进行的实验,以及因此证明的科学原理基本上是正确的。

  他本人“在收集物种扩散证据过程中的长期冒险,以及他以朴素的方式开展的各种奇特实验都表明,探索自然奥秘往往都需要一点创造力和谋略”。

  这本书也为此为读者还原达尔文的“种子盐渍实验”提供了详细的讲解说明,包括如何进行材料准备,如何分步骤操作,教会读者如何就此进行科学测量。▲砂砾小径,达尔文那遍布碎石的思索之路

  这本书极富趣味性和知识性。作者熟稔掌握达尔文的生平以及科学研究和实验的过程,将这一过程还原为达尔文进行过的一系列令世人震惊的实验,并对读者重复达尔文实验提供了详细指导。

  100多年前,达尔文本人正是通过这些颇为朴素(并未借助常人难以获得专业实验设备,而是大量选用生活用品)的科学实验,不断提出科学假设并予验证、完善,从而让其提出的进化理论变得更为坚实而具有说服力。▲达尔文在唐豪斯的“草园”实验的复原景象

  通过《达尔文的后花园:小实验如何撬动大理论》这本书,读者将得以重复达尔文进行过的科学实验。

  其意义当然不仅仅在于加深对进化理论的认知和理解,更重要的是坚定科学信仰,坚定通过不断推翻、假设、验证来探索未知,与之同时还要懂得呵护自己的好奇心。

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