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郁子於2009年X月X日完稿

參考資料:國家地理頻道2009年2月8日『達爾文兩百週年紀念特輯』

達爾文『物種起源』(台灣商務印書館)、穆爾黑德『達爾文與小獵犬號』(天下文化)

展出時間:2009年6月19日至10月11日

參觀時間:2009年10月3日

 

DARWIN 

 

2009年是科學史上極富紀念性的一年,就在四百年前的1609年,伽利略首次用自製的望遠鏡觀察星空,從此開啟人類探索並逐漸了解宇宙天文學的奧秘,兩百年前的1809年英國誕生了一位偉大的自然學家查爾斯‧達爾文,他搭乘小獵犬號展開為期五年的環遊世界之旅,從此改變人們對於聖經創世紀理念的深信不疑,受到萊爾『地質學原理』及馬爾薩斯『人口論』的啟發,仔細研究環遊世界帶回來的動植物標本及所見所聞之後,他在29歲那一年領悟出〝物競天擇、適者生存〞的生物演化基本概念,並在50歲那年出版了『物種起源』這本書,這本書內容共十五章,主要描述生物的變異、生存鬥爭、自然選擇適者生存、雜種性質、生物在地質上的演替、地理分布及生物相互間的親緣關係。

 

這次台中科博館與美國自然史博物館、英國自然史博物館等各地博物館合作,在世界各地巡迴展出達爾文特展,紀念達爾文兩百歲誕辰及向世人介紹他對生物學的重要貢獻。這個特展共分為五個主題:〝達爾文之前的世界〞、〝達爾文的早期生活〞、〝小獵犬號之旅〞、〝演化論的形成〞及〝今日的演化論〞,展覽內容並沒有印製導覽手冊,現場部份標本展品也不准拍照,為避免展覽內容因為沒有導覽手冊、不准拍照看過就忘及現場抄筆記不夠詳細完整的缺憾,現在我每次看展覽都會隨身攜帶錄音筆,用自己的聲音把展覽的看版內容逐字紀錄下來保存,雖然錄下的聲音有很多雜音還伴隨我的咳嗽聲,但至少可以保存下來反覆聽,確實從展覽中學得知識,由於時間不夠,我並沒有看現場播放的達爾文演化論介紹影片,想說自己有買相關書籍及國家地理影片燒錄保存就足夠了。

 

達爾文之前的世界

在達爾文出生之前的英國人普遍認為物種之間彼此沒有親緣關係且出現後就不曾改變過,而且依據聖經的說法地球只有六千年的歷史,所以不會有足夠時間讓物種改變,人不是自然的一部份,是位在自然之上,世界是永恆不變的;然而今日我們從輻射定年知道,地球大約有45億年。在達爾文之前,雖然人類與靈長類存在許多相似性,但只有少數早期自然學家將人類視為動物。在18及19世紀的英國,很少人質疑聖經中的故事,人被創造出來統治其他生物。1758年,當林奈氏將人與猿猴一起放進他的動物分類系統時,令很多人十分驚訝。

 

早期演化學者例如拉馬克,均面臨解釋新種產生的困境,拉馬克發現許多動物會獲得有用的適應,但是動物為適應環境生存所做的身體上的改變是如何傳給後代的呢?只有拉馬克及達爾文的祖父依拉馬斯‧達爾文推測物種會演化,所有生命享有一個共同祖先,卻無法解釋演化是如何運作的。

 

達爾文的早期生活

童年時期的達爾文常採集各種鳥蛋、貝殼及甲蟲等的東西,他沒有興趣在學校唸書卻很喜歡研究大自然;青少年時,達爾文對化學、植物學、生物學及地質學很有興趣,雖然起先遵照父親羅伯特‧達爾文的安排,16歲的達爾文與哥哥依拉木斯一起到愛丁堡大學學醫,但是他沒有興趣,於是他父親又送他到劍橋大學就讀,並準備未來到教堂擔任牧師,但他卻致力於植物學的研究。

 

劍橋大學一群極富聲望的教授組成的菁英團成為達爾文的導師及榜樣,漢斯洛牧師是位優秀的植物學家,深深影響達爾文。漢斯洛為幫助達爾文學習地質學,引介一位地質學家塞吉維牧師,1831年塞吉維帶達爾文穿越威爾斯,展開地質學探險之旅,達爾文對地質學的了解有助於日後他對生物演化論的領悟。達爾文於1831年1月在178位考生中以第十名的成績取得劍橋大學的學位。

 

達爾文喜愛射擊遊戲,尤其是在威廉‧歐文的莊園中舉行的射擊活動,他在那裡認識了初戀情人威廉‧歐文的女兒芬妮‧歐文,在達爾文搭乘小獵犬號環遊世界的途中,她嫁給別人,一度讓達爾文感到十分失落,不過回國後的達爾文迎娶表姐艾瑪‧威治伍德為終生伴侶。

 

1831年8月,達爾文結束威爾斯地質調查旅行回家,一封漢斯洛牧師的來信邀請他以自然學家的身份隨同小獵犬號環遊世界,從事採集標本及田野調查的工作。起先遭到父親反對,但在舅舅約書亞‧威治伍德的說服下,達爾文終於如願得到父親的允諾,搭乘小獵犬號,展開一段改變人類對造物主創造生物認知的偉大航行。

 

小獵犬號之旅

達爾文搭乘小獵犬號前採買一些生活必需品及上採集法的速成課,小獵犬號上有兩百多本藏書,包括字典、科學書籍、旅遊記事、詩集、小說及聖經,達爾文在旅途中常查閱書籍,以增進個人的科學常識及打發無聊時間,原本計劃以兩年時間完成這趟環球旅程,但沒想到竟從1831年12月一直到1836年10月,花費近五年的時間才完成。這趟由英國政府資助的旅程,主要目的是探勘南美洲海岸線及繪製其海港圖,以製作更優良的地圖,並進一步保障英國在美洲大陸的利益,而達爾文此行的任務是科學觀察、上岸探索及採集生物標本,他帶回的標本有一千五百多種,其中有好幾百種生物是歐洲當地從未見過的。

 

1831年12月27日:從英國普利茅斯出發。

1832年1月:到達加納利群島因霍亂無法停靠上岸及來到維德角群島,達爾文考慮撰寫諸國地質的書。

1832年2月:到達薩爾瓦多,達爾文首次探勘巴西雨林。

1832年4月:到達里約熱內盧,跋涉内陸240公里,達爾文因當地殘酷地對待奴隸感到震驚。

1832年9月:到達朋塔艾爾他,達爾文在此找到一些化石。

1832年12月:到達火地島,費茲羅船長將上次行行帶回英國的三位當地原住民送回火地島,還想在當地宣傳基督教,但結果十分失敗。

1833年3月:到達福克蘭群島,達爾文採集有特色的鳥類及化石,並發現與大陸生物物種有強烈對比。

1833年8月:到達黑河省,達爾文與當地高楚人探勘彭巴草原。

1834年6月:到達麥哲倫海峽。

1835年1月:到達智盧島,達爾文目睹奧索諾火山爆發。

1835年2月:到達瓦爾迪維亞,達爾文遇上地震,還造訪被摧毀的康塞普西翁小鎮,海岸經地震後上升一、二公尺。

1835年3月:到達瓦爾帕來索,達爾文登上安地斯山脈,發現山上的石化樹與海平面的樹十分相似,判斷山脈在長期的連續地震中緩慢上升。

1835年9月至10月:到達加拉巴哥群島,發現特有變異的植物、鳥類及陸龜,但這些生物似乎與大陸本土生物有神秘的關聯。

1836年1月:到達雪梨,達爾文對有袋類動物感到驚訝,他很想知道為何澳洲大陸上有完全不同的哺乳動物。

1836年4月:到達柯克斯群島,達爾文研究珊瑚環礁以檢測他的珊瑚礁形成理論。

1836年4月至5月:到達模里西斯。

1836年5月至6月:到達好望角,達爾文造訪英國科學家約翰‧赫雪,他與達爾文一樣對新物種的起源很好奇。

1836年8月:到達巴依亞,在鄉愁及暈船不適的雙重打擊下,達爾文繞道前往南美進行額外的經度測量時感到氣餒又沮喪,

1836年10月2日:回到英國法爾茅斯。

 

達爾文結束這趟小獵犬號之旅後已成為經驗豐富的自然學家,他從天真的觀察者慢慢轉變成深思熟慮的分析思考家,從仔細觀察各物種,到思索各物種間的親緣關係,得到三個啟示:與滅絕種的關係、與生活在鄰近相似物種的關係及與隔離島上物種的關係,並最後導出結論─所有的物種都互有親緣關係。

 

演化論的形成

與隔離島上物種的關係

加拉巴哥群島上奇怪的動植物讓達爾文百思不解,達爾文發現每個加拉巴哥島嶼都生活著不同的生物,每個島有各自的物種,每座島上的陸龜都有細微不同,陸龜依不同的覓食習慣可分為兩種類型:鞍形背殼(龜殼在前方隆起像馬鞍)─可將頸部抬起食用高處的仙人掌;圓頂形背殼─這類型陸龜住在植被靠近地面的島上,不用抬起頭就可輕鬆覓食。

 

達爾文在加拉巴哥群島上還發現一種與雛菊及向日葵有親緣關係可長到如樹般大小的巨形雛菊,當地陽光充足及競爭少的特性讓雛菊與仙人掌都可長到與樹同大,六種現在被分類為加拉巴哥木菊屬的植物沒有任何一種同時生長在兩座不同的島嶼上,這種差異要如何解釋呢?

 

與生活在鄰近相似物種的關係

所有加拉巴哥群島上的鳥類幾乎都與美洲大陸上的鳥類很相似,這些鳥類的主要差異在其體色,大部份熱帶地區的鳥類都有鮮亮的羽毛,但在環境惡劣的加拉巴哥群島上鳥類的羽色較黯淡,似乎是為了適應週邊的火山岩而發展出這種羽色;然而島上的藍腳鵳鳥羽色鮮豔,是經由美洲大陸本土遷徙而來,是飛行迅捷的海鳥,可從三十公尺的高空俯衝而下,從半空中捕捉飛魚。

 

達爾文在巴西叢林看到大綠鬣蜥,但是對加拉巴哥群島上發現的兩種鬣蜥特別感興趣,海鬣蜥是唯一可在海中游泳覓食海草的鬣蜥;陸鬣蜥的食物為仙人掌,可整年不喝水,只從仙人掌中攝取需要的水份。

 

達爾文還發現非洲有鴕鳥,南美洲也有鴕鳥,南美洲巴塔哥尼亞高原黑河區北部有大型鴕鳥棲息,黑河區北部則棲息小型鴕鳥,兩種鴕鳥生活在鄰近的地區,達爾文後來了解到如果兩個種來自共同祖先,那麼其棲息地相近就一點都不足為奇了。如果新種就和達爾文觀察到的地理分布情形一樣,是由原有物種演化而來就可以推論出他所觀察到的地理隔離模式。

 

與滅絕種的關係

地質學上的化石發現挑戰所有物種在幾千年前同時被創造的想法,化石顯示在更早之前整個地球早就住著現生物種的祖先,遠古物種滅絕而新物種則在地球歷史中先後的出現,新物種常出現在舊物種先前生活的地方,為何一個物種會在同一地點取代相似的物種,是否過去的物種形成了新物種?化石顯示新舊物種間的關係,成為形成達爾文演化論的主要證據之一。

 

達爾文發現雕齒獸化石與現生的犰狳十分相似,許多古老滅絕的物種似乎為現生物種的大型版,達爾文推斷新物種取代舊的相似物種是因為新物種更能適應變遷的環境。

 

在達爾文之前珊瑚礁的形成原因一直是個謎,形成珊瑚礁的生物只棲息在陽光照射到的海面,達爾文是在思考安地斯山脈如何隆起時才想到答案,如地質學家查爾斯萊爾所主張,陸地可在數百萬年時間中慢慢升起,那麼陸地當然也可以陷落,海底陷得愈深,珊瑚礁就長得愈高。珊瑚礁由動物所構成,小珊瑚蟲身體含有行光合作用的活海藻會分泌一層層的石灰,經過許多年後這些石灰就會形成大型珊瑚礁。

 

思考演化論

在小獵犬號旅程接近尾聲時,達爾文整理彙編自己的筆記,在撰寫鳥類的筆記中達爾文首度寫下對演化機制的推測,他在加拉巴哥群島上看到不同的仿聲鳥只是同一物種的個體變異還是完全不同的物種呢?又或者這種仿聲鳥可能正演化為另一新種呢?達爾文花很多年思考演化的問題及蒐集大量的證據,以說服自己這推測是正確的。

 

旅程結束回到英國後,達爾文定居倫敦投入於研究小獵犬號撰寫的筆記中,在船上的看法正確嗎?新物種可能源自舊物種嗎?如果可能是如何發生的?在倫敦,達爾文將天擇演化論的個別內容整理出來,接著在五年不到的時間來到英國鄉村但仍不願意將絕大部份革命性的想法與其他人分享,只有向少數幾位知心好友如漢斯洛、胡克及赫胥黎等人訴說演化論的概念。

 

達爾文在筆記中寫下思考演變相關問題的個人想法,演變就是我們現在所稱的演化,筆記顯示出動植物並非固定不變,所有物種都應有共同祖先而互有親緣關係,而且物種會隨著時間而改變。達爾文開始認真思考演化的概念後,就以驚人的速度掌握到其精髓,約在1837年8至9月間,他畫出粗略但清楚的演化樹,演化樹顯示達爾文了解所有動植物均彼此有親緣關係,演化樹底部是最古老的物種,牠們的後代以不規律的方式沿著樹幹向上開展出分枝。

 

達爾文發現有些不同動物的胚胎十分相似,他認為這些動物在很久以前有共同祖先,同類群動物的器官在發育過程中具有共通性,展場展示蝙蝠、老鼠和馬的胚胎很相似。

 

達爾文思考同種生物間的個體的微小差異有何用途?達爾文觀察人們會透過飼養培育出自己想要的動物特徵,一段時間之後培育就會擴大原本微小的差異,狩獵的馬與載運的馬看起來體型很不一樣,小型犬與獵犬看起來十分不像,達爾文認為變異是了解物種變化的關鍵,達爾文徵詢園藝家、動物管理員、愛鴿者及理髮師等人的意見逐漸建立他心中的演化論。

 

達爾文廣泛閱讀不斷尋找新的靈感,1838年9月底,他閱讀馬爾薩斯的人口論,人口論提及人口成長的速度可能很快會超越食物供給的速度,爭相取得食物及空間是抑制人口成長的力量,達爾文認為將這理論應用於自然界,出生的動物數量必然大於生存數量,生物會相互競爭取得生長所需的食物或空間,具有競爭優勢的動植物可存活較久並將有利於生存和繁殖的實用特徵傳給更多的後代,而這些更能適應特定環境條件的生物特徵就成為該物種的代表,自然界透過競爭以篩選掉適應力不佳的個體使族群產生演化,這就是自然選汰。

 

達爾文在1838年的筆記本中描述三個原則:1.子孫會與他們的祖父長的相像、2.產生微小變化的傾向尤其是在身體上的變化、3.生育力高於親代可以照顧的數量,這三個原則就可以解釋物競天擇、適者生存的理論,最後一項原則來自於馬爾薩斯描述的人口壓力。

 

1842年達爾文寫下「物種起源」的草稿中指出亞洲犀牛是共同起源的佐證,印度、爪哇及蘇門答臘分別有不同的犀牛,這些犀牛看起來很相似但不會雜交,彼此外觀、牛角及體型各方面都有所不同,同一地區存在三個不同相似的物種表示牠們有共同祖先且彼此有親緣關係,這份草稿的內容後來納入「物種起源」裡。

 

達爾文在草稿中思考地理隔離與物種形成的關聯性,相較於各方氣候差異的影響,各種地形障礙像是綿延無盡的山脈、分隔島嶼及大陸的海域,甚至是河川和沙漠都會造成地區的分隔,新物種起源的實體障礙例如加拉巴哥群島間的海域造就了許多不同的新物種。

 

雖然達爾文於1838年就已建立生物演化論的雛型但沒有馬上發表,直到1859年才出版「物種起源」,向世人訴說這個革命性的理論,考慮到當時演化論尚未有明確足夠的證據加以解釋;另外和達爾文同樣提出演化論的其他科學家紛紛遭受批評,達爾文不想和他們一樣;還有健康不佳及家庭遭逢不幸,這些因素使達爾文等待了二十年才決定出書發表自己建立的演化論。

 

今日的演化論

 

人類的演化

 

社會達爾文主義

 

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