在發表了《物種起源》以后,達爾文將他晚年的大部分時間都投入到對植物的觀察和研究之中,出版了一系列科學著作,使之成為自然選擇進化論的論據和補充說明。正如王康所言,了解植物正是了解人類自己,人類作為地球上的一種生物,和植物的生長息息相關。 撰文 | 何安安 今年是查爾斯·羅伯特·達爾文(Charles Robert Darwin)誕辰210周年,同時也是他的《物種起源》出版160周年。一直以來,人們對達爾文的印象都停留在他最為著名的自然選擇進化理論,卻鮮少將他與植物聯系在一起。 從劍橋大學畢業以后,達爾文曾經以“博物學家”的身份乘坐“小獵犬號”( the Beagle)環球旅行。在這次航行中,達爾文隨身帶了幾只鳥,而為了喂養這些鳥,達爾文又在船艙中種了一種叫草蘆的草。這次航行的結果改變了達爾文的生活,讓他立志成為一個促進進化論的嚴肅科學家。但同樣是這次航行,讓他注意到植物的向光性,由此促成了他晚年在創建進化論以后一系列研究向光性問題的實驗。 事實上,在推出《物種起源》以后,已經上了年紀的達爾文還至少有二十多年的職業生涯,而他將自己的主要經歷都花在了植物學的研究之上,寫下了《攀援植物的運動和習性》、《食蟲植物》、《蘭科植物的受精》、《植物的運動本領》、《同種植物的不同花型》、《植物界異花受精和自花受精》等一系列著作。 達爾文本人認為,他“一生中主要的樂趣和唯一的事業”正是他的科學著作。自1842年起,達爾文搬到倫敦東南肯特郡鄉村的一處安靜的住所,他在那里生活了四十年,搭建溫室花房,種植并研究食蟲植物、攀援植物、蘭科植物等,并樂此不疲。正如他所言:“我認為在我的科學生命中,沒有什么比弄清楚這些植物的結構的意義更讓我感到滿足了。” 達爾文位于肯特郡鄉村的唐恩宅(DownHouse) 人們往往習慣用動物舉例來理解進化論,站在植物的角度,我們該如何了解生物的進化?生活當中,我們每天都要吃植物,喝植物,對植物的了解又有多少?人類在馴化植物的過程中,究竟是讓植物進化了還是退化了?近日,北京植物園科普中心主任王康做客北大博雅講壇,就“生活中的進化論——植物的智慧,達爾文的思想”這一主題展開,探討了日常生活中與我們息息相關的植物,以及植物的自然選擇進化論。 近日,王康做客北大博雅講壇, 講述“生活中的進化論——植物的智慧,達爾文的思想” 安也攝于彼岸書店 生活當中,我們每天要食用植物,比如我們每天都要吃糧食。但是作為糧食的水稻從哪兒來?人類從什么時候開始培育水稻?我們吃掉的水果,是不是給人類吃的?植物傳播種子和花粉,和人類有哪些關系?為什么植物會長成這些樣子?人類在馴化植物的過程中,究竟是讓植物進化了還是退化了? 王康從日常生活中常見的植物講起,他提到人類培養了許多植物,為了食用,人類馴化改變了植物,但在每天食用植物的同時,人類是否會被植物所改變呢?“人類是全身心依賴植物的。”王康表示,即便人類只食用肉類,和植物的關系依然密切。受到人類活動的頻繁影響,我們依賴的植物,很有可能會給我們帶來災難。從這一點來講,了解植物正是了解人類自己,人類作為地球上的一種生物,和植物的生長息息相關。 哥倫布發現新大陸對我們今天的食用植物影響巨大,我們現在常見的辣椒、番茄、土豆、紅薯、向日葵等植物都來自于遙遠的美洲。王康用這樣的案例告訴大家,我們對自己每天看到,每天吃到,甚至每天摸到的植物并沒有那么了解,比如很多人都會唱《魯冰花》,卻不知道魯冰花也叫羽扇豆,是一種距離我們生活非常近的植物。 王康說,目前真正和人類相關的高等植物在全球范圍大約有三十多萬種,其中中國有三萬多種,但我們依然不了解植物。在人類歷史上,植物的起源曾經困擾了人類幾千年,因此形成了不同的教派,甚至發生了一些殘忍的事情。在早期學說中,創造論成為主導,這其中有一次創造論和連續創造論,比如《圣經》之中提到上帝第三天創造了植物,第六天創造了人類。英國牛津大學的一位副校長兼牧師約翰·萊特福特,還根據舊約記載推測出上帝創造地球和造人的準確時間,是公元前3929年。 但達爾文的出現,推翻了這一切。達爾文最為著名的一本書就是《物種起源》,這之后他還撰寫了許多科學論著進行補充和說明,由他提出的進化論觀點與當時的教會產生了激烈沖突,幸運的是達爾文并沒有因此受到人身攻擊,并且能夠完成自己的著作。這些著作奠定了一門學科的開始,就是生物進化學,直到今天,依然有許多植物學家、動物學家或者生物學家在做這方面的工作。 查爾斯·羅伯特·達爾文(CharlesRobert Darwin) 達爾文出版了一系列和植物有關的書,這些書都成為了《物種起源》的補充論據,書中的許多實驗在今天依然非常經典,“在那個時代,達爾文用非常簡單的設備或者非常簡單的推理過程,試驗出很多有意思的理論。”王康提到,在《植物的運動本領》一書中,講到達爾文在植物上做標記,然后每天觀察,并在玻璃板上描繪點和曲線以形成植物的運動軌跡,從中揭示了許多有意思的現象,比如植物的根為什么向地?枝條為什么向上?攀援植物為什么碰到物體會主動纏繞,這些過程究竟發生了什么現象?這其中最為經典的就是向日葵轉頭的問題。而在《蘭科植物的受精》一書中,可以了解到蘭花的狡猾。 由北京大學出版社出版的達爾文系列科學著作(部分) 我們國家在世界園林植物方面貢獻巨大 自然選擇主導著進化的方向,隔離是物種形成的必要條件,在自然進化的過程中,最為重要的就是必須有物質基礎,這個基礎來自于生物本身基因突變、重組和染色體變異,而這種突變是時時刻刻都在發生的。這正是王康講到的達爾文進化思想中的三個重要條件。需要強調的是,這種進化并非創新,而更多的是更新,是不停地修修補補,甚至在進化的過程中,可能會出現停滯、迂回或者倒退,“世界上被停下來的進化非常多,讓我們人類感到難以解釋。其實創新不一定是好事,對于植物、動物來說更是如此。” 在自然進化的過程中,基因突變是一個無處不在的過程,并且時時刻刻都在發生。在變異發生的過程中,會因為時間經由自然對它進行選擇,當基因變異適應這種選擇的時候,就會被放大和保留下來,而這正是達爾文自然選擇進化理論的體現。王康表示,隔離讓我們的方言之間產生了巨大差異,同樣因為板塊運動帶來的地貌上的隔離,使我們國家變為世界園林之母,在世界園林植物方面貢獻巨大,“在被隔離過程當中產生了很多物種。以杜鵑花為例,目前中國有近六十個品種。”在十七世紀至十九世紀,西方的植物獵人(到處尋找珍稀植物,將珍稀植物引嫁到異域他鄉,促成植物的變遷的探險者)來到中國采集植物,這些植物被搬運到西方以后,形成了巨大的園藝產業。 被稱為“杜鵑花之王”的植物獵人喬治·福雷斯特 在植物進化的過程中,溫度和光照都是極為重要的條件。雪蓮是武俠小說《雪山飛狐》被提及的非常有名的高原植物,除此之外,還有雪兔子,這些植物生活在海拔4200米到5000米的高度,為了適應高原地區,它們的葉片變成透明狀,可以形成溫室狀態,給昆蟲提供了場所,以便昆蟲可以協助它們完成一個極為重要的過程——傳粉,而這正是在進化過程中形成的互惠互利。 雪蓮,為菊科、風毛菊屬多年生草本 生長于高山雪線附近的巖縫、石壁和冰磺礫石灘中 仙人掌為什么要長刺?在1960年版的《十萬個為什么》中,給出的解釋是為了適應干旱,需要把身上的葉片變成刺,這樣可以減少水分蒸發。這個答案一直被抄襲使用到今天,問題還是沒能得到很好的解釋。王康說,把這個問題放在自然選擇進化的角度就會迎刃而解:在沙漠中,動物會選擇吃掉那些不帶刺的仙人掌,等到不帶刺的仙人掌經過自然選擇消亡以后,又開始吃掉刺少的仙人掌。因為刺少的會被淘汰,經過一次次的自然選擇,生存下來的仙人掌就有很多刺。可見刺的多少與動物的采食有很大關系。而在高海拔地區,因為動物很少,仙人掌的刺沒有那么重要,比如來自玻利維亞很多高原地區的仙人掌,它的毛就很多。王蓮的進化也是如此,為了獲得更多的陽光,王蓮的葉片越來越大,但葉片的長大會讓它成為魚的食物,當魚給它的壓力變大以后,王蓮葉片的背面長滿了刺。 植物的消退狀況比動物更加嚴峻 在自然界中,植物和動物之間還有更加劇烈的沖突,一個特別典型的例子就是智利南洋杉。王康談到科普書上經常將蕨類植物和恐龍聯系在一起,說蕨類植物是恐龍的食物。但現代化石證據卻顯示,南洋杉植物和很多裸子植物才是重要的恐龍食物。恐龍的食量很大,給南洋杉帶來了巨大的壓力,因此南洋杉的反彈也更加劇烈,被迫全身上下都長滿了刺,葉片也極為堅硬。“西方人在第一次發現它的時候,給它起名叫‘猴迷樹’,因為猴子站在它下面也會一籌莫展,猴子也爬不上去,它渾身都是刺。”王康說這正是植物中非常典型的應對自然選擇的一種做法,依靠“自身武裝”。 智利南洋杉曾經是恐龍的食物 長頸鹿脖子的變長過程是動物學家經常引用的案例,但其實站在植物學的角度,這同樣是植物界當中的典型案例。因為長頸鹿這樣動物的啃咬,駝刺合歡不僅長出刺來,在遭受啃咬時,植物身上還會產生應激反應,葉片會分泌出苦澀的單寧,長頸鹿越吃越苦,不得不吃幾口就換一棵樹吃。顯然,這正是生物界當中,動植物互相產生壓力,進而產生的變化。 如果閱讀達爾文的著作,不難發現,進化論當中其實不光有動物和植物之間,植物和植物之間的爾虞我詐,也有很友好的友誼關系,比如蜜蜂幫助植物傳粉,鳥類幫助植物傳播種子等。王康特別強調,雖然說自然選擇控制了植物進化的方向,但如果放在整個地球層面,其實是沒有方向的,不管如何進化,都必須要適應環境,也就是說,這種進化的方向是受大陸板塊運動控制的,而隔離是形成物種多樣性的基礎。 達爾文發表的《物種起源》 達爾文解釋了地球上會有如此之多的植物和動物存在的原因,這一切跟進化以及生物的多樣性有著重要關系。但隨著人類人口的不斷擴張,生活范圍的不斷加大,人類對自然界的侵擾也更加劇烈,以至于很多物種都在迅速消退。很多人已經意識到動物的消退已經到了迫不得已的時刻,但事實上,植物的消退狀況比動物更加嚴峻。據國際自然和自然資源保護同盟所屬保護監測中心估計,全世界有50000至60000種植物受到不同程度威脅,即約每五種植物中就有一種植物的生存遭受威脅。而在我國,至少有3000多種處于受威脅或瀕臨滅絕的境地。 “植物園是植物的諾亞方舟。保護植物有很重要的意義,為什么我們要保護植物?因為植物與我們的生存有很大關系,因為我們不斷發現植物對人類的作用越來越大。”但植物的迅速消退依然難以遏制,以野生狀態只剩下五棵的百山祖冷杉為例,王康坦言盡管科學家運用了各種各樣的方式進行繁殖和保護,但這種植物已經很難恢復到以前的狀態,“如果你不成為植物工作者的話,有很多植物你再也看不到它了。” 目前百山祖冷杉在自然分布區僅存林木五株 其中一株衰弱,一株生長不良
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