阿西莫夫最新科学指南-下 [美]-第40章
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征，所以习惯一般都将动物简单地分为脊椎动物和无脊椎动物。
不过，还有一群过渡型的，就是以一根棒状软骨（一般称为脊索）来
替代脊椎骨的位置（见图
16…2）。脊索最早由
K。 贝尔发现，他也
发现了哺乳类的卵。脊索看起来像是脊椎骨的原始物，甚至在哺乳
类胚胎发育期也有出现，所以就将一些具有脊索的动物和脊椎动物
归并为一类，总称为脊索动物门。这个名字是
1880年由英国动物
学家鲍尔弗所定的。门以下又分为
4个亚门，其中
3个只有脊索，
第四个亚门才真正具有脊椎骨及内骨骼，称为脊椎动物亚门。
现存的脊椎动物分两个超纲，即鱼形超纲（包括所有鱼类）和
四足超纲。
鱼形超纲又分为三个纲：
1。 无颚纲。这个纲的鱼类有真正的骨骼，没有四肢，无上颚，
最熟知的代表是七鳃鳗。这种鱼类口圆形，像吸盘状，可以锉破鱼
皮吸血。
2。 软骨鱼纲。这纲鱼类的骨骼全为软骨，似鲨类是最熟知的
例子。
3。 硬骨鱼纲。
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图 16…1亲缘系统树，表示脊椎动物的进化关系
第十六章 物 种
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图 16…2文昌鱼，一种外形像鱼的原始脊索动物，具有脊索
四足超纲的动物，全部都是用肺呼吸，共有 4个纲。最简单的
纲是两栖纲，如青蛙、蟾蜍都属这个纲。所谓“两栖”是指其幼期
（如蝌蚪）没有四肢，用鳃呼吸，而成长后则变为具有 4条腿及用肺
来呼吸了。两栖类和鱼类一样，都是在水中产卵。
第二个纲是爬行纲，包括蛇、蜥蜴、鳄鱼和鸟龟。这纲的动物
终生用肺呼吸，卵被硬壳包着，并在陆上孵卵。高等的爬行类其心
脏已有 4个腔室，两栖类则有 3个，而鱼类只有 2个。
最后两个纲是鸟纲和哺乳纲。它们都是温血动物，不管外界
的温度如何，其身体内部温度都可以保持恒定（当然，外界温度的
变化也要有合理的范围）。而体内的温度往往比外界高，因此这类
动物需要保暖。鸟类的羽毛和哺乳类的毛发都是为了使皮肤与外
界空气隔开，而起到保暖的作用。鸟类下蛋如同爬行类一样，而哺
乳类则是胎生的，并以乳腺分泌乳汁来供养幼儿。
到了 19世纪，动物学家们听到了一则非常令人难以置信的报
道，澳大利亚人发现一种动物，有毛，有乳腺，会产生乳汁，但没有
乳头，然而它居然还会产卵！当这种动物的标本展示给动物学家
看时（很遗憾是死标本，因为它离开栖所就不容易生存），还以为这
是骗人的东西。这种动物能在水上或陆地生活，外形与鸭子相像，
有喙及蹼，因此就叫它鸭嘴兽。鸭嘴兽最终被承认是真的，因而它
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便成为哺乳动物中的新成员。另外一种卵生哺乳动物——针鼹，
随后也在澳大利亚及新几内亚发现。这些卵生哺乳动物和爬行类
很相近，不仅是卵生，而且也不是完全的温血动物，在冬天，它们的
体温可下降
10℃之多。
哺乳动物现分为
3个亚纲。第一亚纲是卵生哺乳类，叫原哺
乳亚纲，它们的卵在未产出前，其内的胚就已经发育好了，待卵产
出后很快就孵化。第二亚纲是后哺乳亚纲，这个亚纲中有负鼠及
澳洲袋鼠等。刚出生的幼鼠，处在一种发育不全的状况中，因此很
容易死掉，所以它必须在母鼠的育儿袋内吸吮乳汁，直到长大后能
四处活动时为止，这些动物叫做有袋类。
第三亚纲是哺乳类中最高等的真哺乳亚纲，它们的特征是具
有胎盘。胎盘是一种布满血管的组织，由母体供给胎儿营养及氧，
并带走由胎儿产生的废物，这样，胎儿才能在母体内呆较长的时间
（人类为
9个月，象和鲸都是两年）。
真哺乳动物通常是指有胎盘的哺乳动物。
有胎盘的哺乳动物又分为十几个目，举例如下：
食虫目——鼩鼱、鼹鼠等。
翼手目——蝙蝠。
食肉目——猫科、犬科、鼬、熊、海豹等，但人除外。
啮齿目——老鼠、免子、松鼠、天竺鼠、海狸、豪猪等。
贫齿目——树獭（有齿）、犰狳（有齿）、食蚁兽（无齿）等。
偶蹄目——有蹄，每蹄的趾为偶数，如牛、绵羊、山羊、猪、鹿、
羚羊、骆驼、长颈鹿等。
奇蹄目——马、驴、斑马、犀牛、獏等。
长鼻目——当然是象。
齿鲸目——抹香鲸及其他有齿的鲸。
须鲸目——蓝鲸、露脊鲸等，用好像是口腔上长的大粗胡须一
第十六章 物 种
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样的鲸骨来滤取海水中的食物。
灵长目——人、猿、猴等。
灵长目的特征是用手（有时也用脚）抓握东西，大拇指、大脚趾
和其他手指或脚趾相对立，手指或脚趾的顶部长有扁平的指甲，而
不是尖锐的爪或被骨质包裹起来的蹄。大脑发达，视觉比嗅觉重
要，此外，还有许多解剖学上的特征，但较不明显。
灵长目分
9个科，其中有些只有极少灵长目的特征，简直很难
相信是灵长目动物，但在分类上确实属于灵长目。例如，树鼩科，
包括食虫的树鼩。另外还有狐猴，是夜行性的，生活在树上，口、鼻
突出如狐狸，外表却像松鼠，主要产于马尔加什岛。
和人类最相近的当然是猴和猿了。猴共有
3科。猴这个字可
能是从拉丁文衍生而来的，是“小人”的意思。
有
2科猴产于美洲，称为新世界猴，它们就是卷尾猴科，例如
在街头卖艺的人玩耍的那种猴子以及狨科中的狨。另一科是旧世
界猴，叫猕猴科，包括各种狒狒。
猿都属同一科，即巨猿科，原产东半球，和猴子外观上最明显
的差别就是体形较大，没有尾巴。猿可分为
4种类型：长臂猿，体
形最小，毛最多，手臂最长，是这个科中最原始的；猩猩稍大，生活
在树林中，很像长臂猿；大猩猩，比人大得多，主要在地面上生活，
原产非洲；黑猩猩，也产于非洲，比人小，是除了人以外最聪明的动
物。
至于人类所属的科，是人科，目前只有
1属
1种。林奈把人种
命名为智人。虽然有些人对这个名字不大满意，但也没有人敢于
更改。
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进 化
经过上面把所有生物简单叙述一遍以后，就使人可以得到这
样一个深刻的印象：生命的发展是一个由简单到复杂的，而且是非
常缓慢的过程。各门动物可以重新排列，加入新的动物；门以下的
各个纲，同样也可以重新排列，或增或减；纲以下的各个目，也是如
此。
各个物种之间也常常混淆不清，好像是刚从共同祖先分支出
来的。有些种的关系很近，甚至在特殊的情况下还可以杂交，例如
马和驴适当交配，可以产出骡子；黄牛和水牛、狮和虎都可以杂交。
另外，还有些所谓的“中间种”，也可以说是两大群动物之间的连结
动物。例如猎豹属猫类，具有一些狗的特征；而鬣狗属犬类，却又
有些猫的特征；鸭嘴兽则好像是刚由爬行类进化到哺乳类不久的
动物。如果再从某些动物的幼年期来看，种和种间的区别就更模
糊不清了，例如，早期的蛙像鱼；而 1825年才发现的一种叫柱头虫
属的原始脊索动物，其幼年期和棘皮动物很相似，当初还曾错把它
作为幼年的棘皮动物呢！
人们甚至可以从人类受精卵的发育过程中，追溯各个门的发
展历程，对这方面的研究称为胚胎学。从现代的观点来看，胚胎学
应是由哈维开始的（他就是发现血液循环的那个人）。1759年德
国生理学家 K。 F。沃尔夫用实验证实，卵的变化的确是一个发育
过程，也就是由未特化的原组织逐渐成长为特化的组织，而绝对不
是像以前人们所想象的那样，以为卵内早就存在特化好的雏形，然
后慢慢长大。
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发育过程中，卵最先是一个单独的细胞（像原生动物），以后变
成一小群细胞（就像海绵），其中每一个细胞分开之后，可以各自成
长为新个体，同卵双胞胎就是这样形成的。胚胎继续发育，经过两
层细胞的阶段（好像是具两胚层的腔肠动物），然后又生长出第三
层（像棘皮动物），就这样越来越复杂，这种发展顺序和物种由低级
到高级的顺序差不多。人类在胚胎发育过程中，也有一个时期会
出现原始脊索动物的脊索，像鱼类的侧鳃囊，以后又生长出尾巴及
像低级哺乳类一样的体毛。
早期的理论
从亚里士多德起，很多人就曾想过生物可能是彼此进化来的。
由于当时基督教教会掌权，这种想法受到禁止。《圣经·创世记》的
第一章，就明白地记载各种生物都是按照其同类创造出来的，照字
面上来说，物种是不会变的，从一开始就维持各物种的形状。生物
间有很明显的亲缘关系，想当年林奈也会有过这样的念头，不过他
还是坚信物种是不会变的。
尽管上帝创造天地的故事牢牢地占据了人类的头脑，不过面
对化石的证据，这种想法终究只好让步了。早在
1669年，丹麦科
学家斯蒂诺就指出，岩层的底层要比上层古老。由任何合理的化
石形成的速率来看，这种说法越来越被肯定，底层岩层确实要比上
层古老许多。生物化石埋藏的岩层，往往比《圣经》所记载的年代
古老得多。化石也证实了地球的结构经历了巨大的变化。早在公
元前
6世纪，希腊哲学家色诺芬尼就记载山顶上有贝壳化石，并推
想那山顶很久以前是在海底的。
相信圣经故事的人也许会说（其实他们也真的坚持），化石和
以前在地球上生活的生物相似纯系巧合；或者说，那是骗人的魔鬼
所创造的，因此不能相信。另外一个似乎有理的说法，认为化石是
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大洪水时溺死的生物遗骸，因为《圣经》上说洪水曾淹没了所有的
山头。
但是经过认真察看，很多生物的化石和现在生存的种类都不
相同。早期的分类学家雷，曾怀疑化石是代表已绝种的生物。瑞
士的博物学家博内更进了一步，1770年他提出，化石的确是因地
壳大变动死掉而绝种的生物的遗骸，比《圣经》中所记述的大洪水
期早得多。
真正以科学基础奠定化石研究及古生物学基础的人，是英国
土地测量学家
W。史密斯。1791年，当人们挖掘运河时，他发现
凿开的岩石都是分层的，每一层含有特定的化石种类。这样一来，
根据在地层中的位置，可以把化石按时间顺序编排，而且可将每种
化石和代表地质史上某一时期的岩层形态互相对应起来。
约在
1800年，居维叶依照林奈的分类系统进行化石分类，把
比较解剖学引用到古代生物。虽然很多化石所代表的种及属，在
现存的生物中已找不到，但都可以归入到已知的各门动物中，由此
可以组成生物体系表中的一部分。例如，
1801年居维叶研究一种
20年前发现的具有长手指的化石，他推想该骸骨与现存生物完全
不同，具有革质的翅膀，且能飞行，这至少在已确知的生物中没有
和它相像的；根据骨骼的结构，证明它是爬行类，因而把它命名为
翼指龙，和现今的蛇、蜥蜴、鳄鱼和龟有关联。
而且，在越深的地层中发现的化石，就越古老，同时也就越简
单，其发展程度也就越低。不仅如此，有些化石代表了过渡的中间
型生物，可以把现存的两群看来没有亲缘关系的生物连结起来。
有个最令人惊奇的例子是在居维叶死后才发现的一种原始鸟类，
称为始祖鸟。这种鸟现已绝种，它有翅膀，有羽毛，又有像蜥蜴的
尾巴，尾巴外缘长有羽毛，嘴像鸟却又长有爬行类的牙齿。由许多
方面来看，很明显，始祖鸟是介于爬行类及鸟类之间的中间型生物
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（见图 16…3）。
图 16…3 始祖鸟
居维叶一直认为陆地大变动是许多生物绝种的原因，而不是
进化。但是到了 19世纪 30年代，C。 赖尔在他的划时代的著作
《地质学原理》一书中，提出了新的看法，并得到科学界的支持与认
可。如果要合理地解释古生物证据，就必须借助合理的进化理论。
假如动物是由一种进化成另一种，那么引起进化的原因究竟
是什么呢？这一点是解释生物为何有如此多样性的障碍。最先设
法解释这个问题的是法国博物学家拉马克。1809年他出版了《动
物的哲学》一书，书中认为环境引起动物改变，而这种改变又可以
传给后代。拉马克以长颈鹿为例阐明他的观点（长颈鹿是当时很
轰动的新发现），假设有一种类似羚羊的原始动物，以树叶为食，凡
是够得到的树叶都吃光了，只好伸长脖子以取得更多较高的食物；
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这样经常地伸，脖子、舌头及腿就会逐渐地变长；这些发展出来的
特征又传给子代，于是一代比一代长，不断地传下来，经过几代之
后，原始羚羊就进化成长颈鹿了。
拉马克的这种获得性特征遗传的观点，很快就被否定了。例
如长颈鹿怎么会发展出身上的花纹呢？的确很难找到有什么因素
会影响皮毛而使之改变。不仅如此，德国生物学家魏斯曼还抱着
怀疑的态度做了许多实验，他把大白鼠尾巴连续切断了很多代之
后，尾巴并没有变短，仍然和第一代一样长。（犹太人给男子割包
皮，100多代以后，包皮并没有因而皱缩，他要是早想到这一情况，
就不必做实验了。）
早在
1883年魏斯曼就发现，最终会产生精子或卵的生殖细
胞，在胚胎早期就和其他细胞分离开来，并且保持不太专化的状
态。根据这个发现以及大白鼠尾巴的实验，他推导出一个概
念——种质连续说。种质就是组成生殖细胞的原生质，可以独立
存在，而且一直延续好几代，而种质以外的身体的其他部分，好像
是暂时作为种质的居所，每一代都重新建造然后毁掉，种质主宰身
体特征的形成，而其本身却不受身体影响。他的这些想法完全和
拉马克相反，而且也是错误的，虽然总的看来，魏斯曼的观点似乎
比拉马克的观点更接近实际情况。
尽管很多生物学家反对，拉马克的理论仍然延续到了
20世
纪，甚至在苏联还有一段时间曾将此理论复兴起来，那就是李森科
学说（即通过一定的处理方式改变植物的遗传性）。李森科是这一
学说的主要人物，也是斯大林、赫鲁晓夫执政时的要人，直到
1964
年赫鲁晓夫下台之后才失势。环境对简单的生物可能会造成遗传
上的改变，这种观点现代遗传学家并不否认，但是由于基因及遗传
定律的发现，已彻底推翻了拉马克理论。
第十六章 物 种
第十六章 物 种
达尔文学说
英国青年
C。 R。 达尔文喜欢艺术和运动，四处闯荡，无所事
事，为了打发无聊的时间，一位船长和一位剑桥大学教授劝他到船
上工作，研究生物。这艘船要以
5年的时间航行世界一周，目的是
研究大陆海岸线，并沿途观察各地的植物区系及动物区系。当时
是
1831年，达�
