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进化生物学论文参考文献

发布时间:2024-07-08 04:48:56

进化生物学论文参考文献

一、前言 二、进化论,一个永远的假说 三、进化论三大证据的破灭 四、现代分子生物学研究结果挑战进化论 五、进化论对人类社会的巨大危害 六、结束语 —————————————————————————————— 四、现代分子生物学研究结果挑战进化论 1.进化出新物种的可能性极低 任何了解分子生物学的人都不会否认基因突变是物种发生变化的基础,不管这种变化是进化还是退化。基因突变是可以导致变化,但却是有限的。至于进化则太难了。即使可能,也及其漫长,到了宇宙没有时间等待的程度。 达尔文时代,人们对生命现象的认识还很肤浅。那时的人看到了家养动物的诸多杂种变异,就认为物种也能这样变成其它种,这就是进化。后来,基因的发现和深入研究,学者们才意识到如果基因不发生根本的变化,不管后代表面与祖先有什么差异,也没有进化意义。那么“基因突变”也就成了现代进化论的核心:物种的进化是以基因突变为基础的。这是现代所有的进化论者公认的。这里,我们就集中分析这个核心。 (1)物种的基因的稳定性极难逾越基因的稳定性是物种保持自身稳定所必须的,同一物种不同个体的基因交流,并不能使物种变成其它物种。动植物育种专家都知道,一个物种的变化范围是有限的。最终,培育出的品种不是不育,就是又变成原来的亲本。哈佛大学的梅尔教授称之为基因体内平衡。最常见的就是狗再怎么杂交育种还是狗,这说明进化有一个无法跨越的障碍。在理论上,人们把突破这个障碍的可能性寄希望于基因突变,这是唯一的可能了。 (2)从理论到实践,基因突变导致进化的机率几乎是零基因突变,是一种在基因复制或修复损伤等过程中的随机错误,所以又叫随机突变。对基因而言这是一种病态现象。它发生的机率非常低,大约在万分之一到十亿分之一之间。低等原核生物的突变率较高,大约为千分之一,而高等类型的生物中,许多基因的突变率是十万分之一到一亿分之一[1]。我们今天的进化论认为,生命的产生是通过从化学进化到生物进化这样由简单到复杂,由低等到高等发展的。那么就让我们看一看它的可能性。 首先看一看基因突变能否产生高级特征(性状)?对基因的深入研究发现这种情况发生的几率极低。我们知道一个基因的核心是由几百到几千个硷基排列而成,四种不同的硷基按照一定规则排列,不同的排列顺序形成了非常复杂精密的遗传密码。既然基因突变是随机的差错,我们不妨想一想:一个复杂精密的计算机程序,随意的改动一两个字符能够产生更高级的程序吗?也许吧,但可能性小的可怜。基因突变也是这样。差错造成的突变一般造成的结果往往是各种缺陷、畸形、致死,在自然条件下具有生存优势的没有发现一例。为了增加突变率用于研究,科学家们使用了各种方法增加突变的几率,制造了大量的突变体,也没发现向高等方向进化的类型。 概率计算表明,生物进化的可能性小到了几乎不可能的程度。 现代进化论用基因随机突变假说解释进化的根本原因。我们知道这种突变具有随机性、低频率和不定向等,那么就可以用概率计算进化的可能性了。事实上:在数学公式和模型普遍应用于生物学领域的今天,却还没有一个全面的公式,能够计算从基因突变开始到一次进化实现的机率,因为任何一个合理的公式都会否定进化。因此人们对这个问题只能敷衍回避。 许多学者从基因突变发生的几率出发,计算出了产生新物种的概率,发现小得惊人。如贝希(Behe, M. J.)的《达尔文的黑匣子》( Darwin"s Black Box )一书中,美国生物化学家贝希以血液凝固的一系列生物化学机制为例,讲述如此复杂精密的生命现象不可能是进化出来的。其中一个蛋白(TPA)产生的几率是1/10的18次幂,至少需要100亿年才能发生。如果同时进化出和它相互作用的蛋白,几率就是1/10的36次幂他说:“很可惜,宇宙没有时间等待”[2]。换句话将,宇宙还没等到一个物种的进化就已经毁灭无数次了。 对于生命的产生,现代进化论认为也是一个自然过程,认为简单的有机物和无机物在某种特殊条件下进化成复杂的生命大分子,各种复杂的大分子进一步组合演化组合形成原始生命。读到这么多串连的“理想化”过程,读者恐怕会考虑其中的几率问题了,Fred Hoyley曾说过:上述事情发生的可能性正如利用席卷整个废料厂的飓风来装配747喷气机一样。[3] 参考文献1.李难, 《生物进化论》,153,158人民教育出版社,1982年第一版, 2.迈克尔.J.贝希著:《达尔文的黑匣子——生化理论对进化论的挑战》,中央编译出版社,1998,29-35页。 3.Horgan J., 科学(中译本),1991: 6,55-65,[译自Scientific American, 1991(264) 2 ] 2.减速突变导致加速进化? 生物从低等到高等,个体水平的基因突变率呈下降趋势。即生物越高等,越不容易发生变化。而根据化石记录得出的结论:如果物种是进化的,整体上却表现出“加速进化规律”,即形态愈高,进化愈快[5]。这个矛盾是进化论无法解释的。 进化的速度问题,不同领域的科学家根据进化论,经过详实严谨的研究,得出了截然相反的结论。是出发点----进化论本身的问题?还是研究推理的问题?我们提到这个问题的时候,发现其中一些概念,一些其它专业的生物学者也不很清楚。其实,这里没有数理化那么艰深,思维逻辑都是比较简单的,只是一些名词的问题。那么,本篇就用最通俗的语言,深入浅出地讲出实质问题,相信那些曾经作为“象牙之塔”的高级理论,将在读者眼前陷于尴尬了。 (1)生物从低等到高等,个体水平的基因突变率呈下降趋势现代分子生物学已经证明:基因是生命的基础物质,是生长发育和遗传变异的基础。除了一些低等的病毒以外,基因是DNA分子构成的,DNA分子是许多硷基小分子连成的长链大分子。细胞分裂时一分为二,基因事先已经复制了一份。基因的复制能够高度地保持稳定,其间由于各种原因发生的差错,是基因突变的一种主要形式,现代进化论认为这是向高等生物进化的源泉。自然界突变的发生率是很低的。大约在万分之一到十亿分之一之间。低等原核物的突变率较高,大约为千分之一,而高等类型的生物中,许多基因的突变率是十万分之一到一亿分之一[1]。 另外,按进化论的思路,生物在进化过程中产生了许多机制减少突变的发生。 基因突变本身是一种病态,所以又叫做畸变,对生物本身是十分有害的。绝大多数突变都是畸形的,自然条件下存活率很低,突变产生向更高等物种进化的迹象至今没有发现。一些学者把突变的概念拓广,把所有基因的变化,包括不同个体的基因交流都叫成突变,其实只有原来狭义的突变才有向高等生物进化的意义,举例说:孩子长得有不象父母的地方,这都叫成基因突变的话,没有进化意义可言。按进化思路推论,所有生物都在极力避免突变的发生: (a)从原核生物到真核生物,细胞核的出现更好地保护了基因,防止损伤导致突变的发生。 (b)DNA大分子从突变无法修复的单链到可以修复的双链螺旋,再到较为高等的生物拥有两套基因组(二倍体,一般只启用一套),宏观趋势明显在降低突变发生率。 (c)绝大部份生物的基因是双链DNA分子,复杂的基因复制机制极大限度地降低了突变的发生。热力学稳定性、酶对原料的精确选择,酶对错误组分的切除,三者使错误率降低到百万分之一。[2] (d)DNA复制结构的精密复杂性进一步降低了突变发生率[2],生物越高等,基因系统的结构越复杂,所以突变率更低。 (e)针对DNA损伤的突变修复机制,进一步减少了突变的发生[2] (f)近来又发现在某些DNA损伤处可以较高比例地合成正确DNA,这类结构,高等生物也比低等生物复杂[3]。 达尔文时代,人们还不知道基因的存在,不知道后天的外在变化,如果涉及不到基因的改变是无法遗传的,没有任何进化意义。现代进化论认定基因的变化是进化的根本原因,因为只有这种变化可以遗传、积累,而基因突变是基因变化的最主要原因。复杂的高等生物的进化决不可能是单个基因的变化实现,必须一些相关基因的协调进化才能实现,就象一个复杂的计算机程序不可能一个随机的错误变成更高级的程序一样。那么相关基因的协调变化,就使高等生物总体突变率更低。因为基因突变在宏观上是减速趋势,所以可以得出这样的结论:宏观上,物种的进化呈减速趋势。 (2)进化论中根据化石得出的结论:整体上表现的“加速进化规律”现代进化理论中根据古生物学的事实总结了一条规律,叫做“进化的加速度规律”,认为生物的进化是加速发展的,形态愈高,进化愈快[5]。 按照进化论的说法:从没有细胞核的原核生物进化到原始的有细胞核的真核生物,历经14亿年;再经过9亿年,低等无脊椎动物已经大面积出现;1亿年后,高等无脊椎动物已经进入繁盛阶段;6千万年后,脊椎动物----鱼类出现;4千万年后,两栖类出现从原始人类到人类进入文明只用了不到300万年;而人类文明的发展至今不到1万年。呈明显的加速进化趋势。 两个结果明显对立了。 为什么会得出如此自相矛盾的结果呢?要知道:加速进化趋势是有“事实”支持的;而基因突变的进化机制又是唯一的可能,分子生物学的研究也不是编造的证据,论证也完全按进化的逻辑来的,大家都按进化论的思想入手研究,结果却这样自相矛盾?那只可能是根子上错了。这是进化论本身的问题。 更令进化论头疼的是,生物的出现是大爆炸方式出现的,比如寒武纪的生物大爆炸,短时间内种类繁多的生物大量出现,出现后就基本保持不变,经过一定时间毁灭消失。进化论与这些事实更是矛盾。 不识庐山真面目,只缘身在此山中。曾经有人说:生命现象是很复杂的,目前还远远没有研究清楚。其实,这里用的是逻辑,不是细节研究,把握的是整体思维,不在局部纠缠。整体思路有问题,那不就是进化论本身的问题吗? 还有人会说:进化论有那么多论据支持,怎么能轻易否定呢?这是进化论自我辩护的最常说法。也许还有人说:进化太复杂,加速、减速、均速各种模式可能都有,并不存在矛盾。其实,这正是在细节,在局部上纠缠不清。只见树木,不见森林。 本文的分析和引证,都是从宏观、从生物总体发展入手的。从整体的基因突变率降低得出宏观上减速进化的趋势,引用的分子减速进化普遍性研究,也不是个别现象,而进化论中加速进化模式也是宏观的,针对大的动物类群的。既然都是宏观上的,却又自相矛盾,那就足以否定进化论本身的合理性了。科学是严谨的,如果一个学说本身都自相矛盾,还有什么道理可言?科学是以事实为基础的,当一个学说与事实存在根本对立时,我们只能相信事实。所以,归谬分析使我们得出了这样的结论:进化论本身是自相矛盾的。当然,如果读者继续看前后其它文章,会进一步发现进化论的问题实在太多了。 参考文献1.李难,《生物进化论》,153,158人民教育出版社,1982年第一版, 2.沈同,王镜岩主编,《生物化学》下册,337-338,高等教育出版社,1991年第二版 3..,etal.,Science,283,1001-1004,(1999) 4.贺福初,分子减速进化的普遍性研究,科学通报,1996,24,2264-2268 5.同1,185-186,106-107

在夏季的薄暮中搜寻天空,会发现一类进化成功得令人叹为观止的哺乳动物——蝙蝠。它们分布于除南极洲以外的所有大陆,具有极高的多样性,种类占现存哺乳动物种类的1/5[1]。蝙蝠进化得如此成功的关键,在于它们具有飞行能力,能够利用其他哺乳动物无法触及的资源。但它们飞行能力的进化又如此让人匪夷所思,除了蝙蝠以外,没有其他任何哺乳动物能够征服天空。事实上,这些夜空的主宰者如何从陆生祖先进化到飞上天空这个问题,已经困扰了生物学家数十年。蝙蝠的与众不同之处,就在于它们有一个标志性特征——翼[1]。而有些哺乳动物,如:鼯鼠,虽然它也可以通过拍打连接前后肢的皮肤膜在树木之间滑翔,但它其实没有真正的飞翔器。学者们一般认为,蝙蝠可能是由树栖的、能够滑翔的祖先进化而来。但是在哺乳动物中,只有蝙蝠拥有比滑翔复杂得多的动力飞行能力,这主要归功于翼的特殊结构[2]。大多数蝙蝠由于有特殊的听小骨和舌骨,所以它们还能够进行回声定位。通过发出高频声波并分析声波碰到物体后的回声,使得这些夜行性动物能够探测到物体和猎物,这比仅仅利用视觉要高级和有效的多[3]。回声定位在蝙蝠成功进化和物种多样性形成中功不可没。但是,蝙蝠的飞行和回声定位这两种重要的适应性究竟哪个在先?它们为什么会进化出来,又如何进化出来?对于这些问题,学者们一直争论不休,到20世纪90年代,出现了以下三种不同的假说[4]。①飞行在先假说:蝙蝠祖先为了提高运动灵活性、减少捕食消耗的时间和能量而进化形成了动力飞行[5]。根据这一猜想,回声定位行为随后进化形成,使早期蝙蝠更易于探测和跟踪那些原本仅能依靠飞行追逐的猎物。②回声定位在先假说:原始的蝙蝠在树间滑翔,利用回声定位捕食飞过它们栖息之处的猎物,回声定位的形成有助于蝙蝠跟踪更远的猎物。而动力飞行的进化在后,是为了提高运动性,使蝙蝠更容易返回原来的捕食地点[6]。③并行进化假说:飞行和回声定位同时进化。这一假说的基础是,实验证据表明:蝙蝠在静止时发出回声定位声波需要消耗大量能量,而在飞行过程中,回声定位的能耗则可以忽略不计。因为飞行肌的收缩有助于肺部呼吸,从而产生进行密集、高频发声所需要的气流[7]。对于以上的假说,要对其进行验证,唯一方法就是,将翼和较大的耳蜗等相应特征分别绘制在蝙蝠系统进化树上,从而确定它们分化的位置。然而,在20世纪90年代之前,由于未发现具有上述特征的蝙蝠化石,研究者无法判断蝙蝠飞行和回声定位的起源。因为与现代蝙蝠一样,古蝙蝠体型较小、骨骼易碎,而且主要生活在物体腐烂迅速的热带栖息地。只有蝙蝠死亡的地点立刻被沉积物覆盖,尸体免受腐食动物和微生物等破坏的情况下,才会变成化石。因此,蝙蝠化石非常稀少,这给研究带来了很多困难。直到20世纪90年代,食指伊神蝠(Lcaronycteris index,以希腊神话中代达罗斯之子伊卡罗斯命名,他因飞行中距太阳过近使蜡翼受热熔化坠海而亡)在美国怀俄明州著名的绿河地区(Green River Formation)才被发现,它是有记录的蝙蝠中最古老、最原始的种,是5 250万年前的蝙蝠[7]。伊神蝠最显著的特征与现代蝙蝠极为相似:牙齿形状说明它捕食昆虫,与大多数现存蝙蝠相同;四肢比例也与现代蝙蝠相似,同样具有细长的指骨、延长的前臂和短小的后腿。这一物种的肩胛骨(scapula)、胸骨(sternum)和胸腔结构证明它们完全具有飞行能力。同时,它也具有回声定位所必需的解剖学结构[8]。实际上,如果伊神蝠存活至今,将很难与其他蝙蝠区分开来。所以我们亟待找出更古老的蝙蝠化石,以解决以上提出的难题。从绿河地区出土的另一个蝙蝠物种——属名为Onychonyters的两块化石则可能是蝙蝠进化过程中关键的一环。它们出土的岩层与伊神蝠相同,因此二者具有可比性。同时,Onychonycters既有原始特征又有现代特征,显然就是进化生物学寻找已久的过渡型生物[9]。与现存所有蝙蝠所具有的很长前肢和短小后肢相比,Onychonycteris的前肢相对较短而后肢相对较长[10]。Onychonycteris的四肢比例介于所有已知的蝙蝠(包括伊神蝠)与树獭、长臂猿等大部分依靠前臂移动的树栖哺乳动物之间。这些树栖哺乳动物多数时间吊挂在树上或在树木间攀援。蝙蝠可能由具有相似运动方式的树栖祖先进化而来。尽管具有原始的四肢特征,但Onychonycteris的其他解剖学特征表明,它们能够进行动力飞行。它较长的指能够支撑翼膜,有力的锁骨(collarbone)有助于将前臂固定在身体上。同时,较宽的胸腔和具有龙骨的胸骨能够支撑巨大的飞行肌,具有小面的肩胛骨能够支撑其他与飞行有关的专用肌肉。此外,Onychonycteris臂骨和指骨的比例说明,它们翼的纵横比很低,翼尖相对较小[10]。在现存蝙蝠中,只有鼠尾蝠(mouse-tailed bat)具有相似的短而宽的翼。鼠尾蝠具有拍翼滑行的特殊飞行模式,即有拍翼飞行期间进行较短的滑行。因此推测,Onychonycteris也有同样的飞行模式。这种拍翼滑行可能是原始蝙蝠祖先滑翔运动与大多数现代蝙蝠持续拍翼飞行之间的过渡形式。与其他已知的始新世(55 880万年前至3 350万年前)蝙蝠不同的是,Onychonycteris似乎并没有与回声定位能力相适应的三种骨骼特化:它们耳蜗较小,锤骨隆起也相对较小,茎舌骨的顶部没有延伸。然而四肢和胸腔的特征明确显示,它们能够飞行。因此,Onychonycteris代表了早期蝙蝠已具备飞行能力但尚未进化形成回声定位能力的一个阶段。但是,这个并不能证明其它类群的蝙蝠也是同样的进化模式。科学家们希望能够找到更多更合理的化石证据来证明到底是飞行能力在先,还是回声定位在先。并且,这两种能力对已蝙蝠的适应进化到底起了怎样的作用呢?这是科学界即将继续进行探寻的科学谜题。(动物所 / 李明、刘志瑾)参考文献: 1. Gerhard N. The Biology of Bats. Oxford University Press, 20002. Robert J A, Michael J N, Jonathan H G. Relationships of Endemic African Mammals and Their Fossil Relatives Based on Morphological and Molecular Evidence. J Mamm Evol, 2003, 102, 131-1563. Emma C T. Hear, hear: the convergent evolution of echolocation in bats. Research Focus, 2009, 97, 201-2104. Donald E W. Bats in Question: The Smithsonian Answer Book. Smithsonian Books, 19975. Luminita G. The External Nasal Cartilages in Chiroptera: Significance for Intraordinal Relationships. J Mamm Evol, 2000, 73, 45-626. James A S, Shelly A k, Beatrice D L. Echolocation and hearing in the mouse-tailed bat, Rhinopoma hardwickei: acoustic evolution of echolocation in bats. J COMP PHYSIOL, 1984, 124, 76-877. Gregg F G, Nancy B S. Fossil Evidence and the Origin of Bats. J Mamm Evol, 2005, 121, 167-1808. Emma C T. A Molecular Phylogeny for Bats illuminates Biogeography and the Fossil Record. Science, 2005, 307, 580-5849. Nancy B S, Kevin L S, Jorg H, Gregg F. Primitive Early Eocene Bat from Wyoming and the Evolution of Flight and Echolocation. Nature, 2008, 451, 818-82110. Luminita G O. The External Nasal Cartilages in Chiroptera: Significance for Intraordinal Relationships. J Mamm Evol, 2000, 83, 134-149

浅谈进化摘要:虽然达尔文的《物种起源》已经发表了一百多年,而且自本世纪中叶以来,无论达尔文及达尔文主义的研究,还是进化生物学本身,都取得了飞速的发展。但是目前不少国人在对进化的认识上依然存在着严重的误解,有些误解源自恩格斯关于进化的论述。例如将进化视作进步,以及依然认为生物进化是生物从低等到高等的变化等等。这种看法并非真正的达尔文主义,也与现代的进化观相去甚远。关键词:进化 进步 达尔文主义1959年,美国著名遗传学家.穆勒在纪念达尔文《物种起源》发表一百周年的一次会议上,针对百年来人们对于达尔文进化理论的简单、片面的理解,以及进化理论发展的迟缓,发出了这样的感叹:“一百年来没有达尔文也是一样的”。[1]时间又过去了37年,我想, 如果穆勒在天之灵有知达尔文主义和进化理论在当前中国的状况,他还会发出相同的感叹。姑且不论中国当前对于达尔文主席和进化理论的研究、教学方面的忽视〔1〕, 就是对于达尔文主义和当代生物进化理论的理解和接受方面,我们也远远落后于欧美。再具体一些,对于什么是进化这一进化论中最基本的问题,不少人的认识和理解依然停留在一百年前的水平,其中当然不乏误解。《自然辩证法通讯》1995年第4 期上的“论恩格斯关于物质形态进化的学说”便为我们提供了这样一个例证(以下引注此文时,只注页码)。然而,正如我们下面将要看到的,在中国目前有不少人持有与该文作者相同或相近的观点。因此,我们就进化问题的讨论便具有了普遍性的意义,它不是针对某人,而是针对问题本身的。一“论恩格斯关于物质形态进化的学说”一文中提出,“进化与事物的革命性变革、上升发展、相互转化等概念是一回事”。并且认为这“首先是客观的事实”,“所以,从语义学上讲,‘进化’者‘前进变化’之简谓也”。(第23页)从汉语的语义学角度看,“进化”确实能使人产生“前进变化”的联想。但是这样理解显然是望文生义。因为“进化”(evolution )是一个纯粹的外来语,又有译作“演化”的(笔者认为,根据现代的进化生物学,“演化”是比“进化”更贴切的译法),它的词根“evolv ”的拉丁语含义是“滚动”的意思。据《牛津英语辞典》,“进化”一词于1670年首次使用在生命科学中,但直到19世纪初叶,“进化”这个词基本局限于胚胎发生学中,大致用来表达胚胎发育中潜能的“展露”(unfolding),即表达胚胎的有机发育。〔2〕这也是为什么拉马克、达尔文这两位科学进化理论的创始人很少使用“进化”一词的原因之一,因为容易与当时人们熟悉的“进化”用法混淆。 在表述生物的进化时, 拉马克更多更明确使用的是“转形”(transformisme ), [ 2] 而达尔文则经常使用“带有饰变的由来”(descent with modification)。(〔3〕、〔4〕,)在达尔文时代,使用“进化”一词最响的并不是达尔文,而是赫伯特·斯宾塞。不过斯宾塞的“进化”用法并不是严格意义上达尔文理论的含义,而是带有前进变化的含义,并且主要通过他,“进化”一词被广泛用于社会科学中。[5]即使从理论的内涵上看,拉马克和达尔文的进化理论也并不完全含有“革命性变革、上升发展、相互转化”的意思。首先应该指出的是,“革命性变革”或“革命性变化”在18世纪末19世纪初的生命科学领域中有其特定的含义。灾变论的创始人乔治·居维叶正是使用“革命”(revolution)这个词来说明地层中脊椎动物的不连续性,说明地质史上生物的灾变。(〔5〕,—112)。而拉马克和达尔文理论很少的共同点中就包括他们都明确反对“灾变”(或按当时的用词“革命性变化”)的观点,他们都信奉赫顿的箴言“自然中没有飞跃”,达尔文则更是一位坚定的“均变论”者。[6] 而恩格斯的“自然界完全由飞跃所组成”的观点表明他并没有汲取当时的最新科学成果来看待自然变化的连续性与间断性。〔3〕此外, 拉马克和达尔文从未提出过生物的进化是“相互转化”的观点。试以一个简单的例子,按照拉马克、达尔文的进化理论,哺乳动物起源于爬行动物,如果进化是相互转化的话,也就意味着,哺乳动物中还会发源出爬行动物。自然界中根本就没有这种相互转换的生物进化例证。至于生物进化是否是“上升发展”的观念,在拉马克的理论中确有这样的含义,在达尔文的进化理论中则几乎没有。现代主流的科学进化理论秉承达尔文主义的传统(即综合进化理论,又被称作新达尔文主义),结合了现代的遗传学、系统分类学、古生物学、胚胎学、生态学、动植物地理学、动物行为学等成果,对于生物的进化有了更新更透彻的理解。无论按照综合进化论的重要代表人物之一迈尔所下的并且被广泛使用的“进化”定义,“进化是适应的改变和生物群体多样性的变化”,还是按照许多遗传学家所坚持的“进化是群体中基因频率的变化”的“进化”定义〔7〕—163),“进化”的科学含义中都不存在“革命性变革”、“上升发展”或“相互转化”的意思。亦即,从语义上看,“进化”不等于“前进变化”。二“论恩格斯关于物质形态进化的学说”一文中提出,“在这个〔指达尔文的〕进化学说看来,生物的变化就决不只是种类和数量的简单变化,即是一个由低级到高级,从简单到复杂的前进发展过程。……‘进化’概念的科学含义,就是指事物由低级到高级的不断演变、转化、发展”(第23页)。持有相同进化观的人在中国为数不少。这一点,仅从十几年来的几本高校自然辩证法教材中就可以看出来。1979年人民教育出版社的《自然辩证法讲义(初稿)》中就指出:“进化论用大量的事实……揭示了生物……从低级到高级发展变化的自然图景”(22页),动植物都经历了“从低等到高等的发展”(71页);1984年吉林人民出版社出版的舒炜光主编的《自然辩证法原理》中也说:“在生物进化的过程中,是经历了从低级向高级的方向发展”(478页); 而东北大学出版社最新出版的(1995年)陈昌曙主编的《自然辩证法概论新编》中依然认为生物的进化存在着从低级到高级的方向性(80—82页)。此外,在人民出版社1983年出版的《自然辩证法论文集》中我们看到,即使象方宗熙这样从事多年生物进化教学和研究的学者也从低级和高级的角度看待生物的进化(258页)。这种观点显然是对达尔文进化学说的曲解。达尔文的进化理论具有很丰富的内涵。[8] 他将生物的进化看作生物(确切地说是物种)的趋异化过程,在这一过程中,生物发生了从简单到复杂的变化,结果是生物多样性的增加。达尔文认为生物的进化是一两个阶段的过程。第一阶段是随机(不定向)变异的产生,这完全是一个偶然性的过程。第二阶段是自然选择的作用,结果使适应的变异保留了下来,而不适应的变异被淘汰(〔3〕,—81),这个阶段可以视为定向的和必然性的过程,但衡量的标准只是生物的适应。在达尔文看来,适应是生物进化最终结果。在这样一种理论柜架中,偶然性与必然性真正达到了统一。现存生物以及人类的出现是生命演化长河中无数偶然性,以及每一阶段、每一特定时间、特定环境中自然选择作用的结果,并非“物质的本性”决定了必然“发展出能思维的生物”(《自然辩证法通讯》1995年第4期第25页)。同样,对比之下, 恩格斯所谓“太阳系、地球可能要毁灭,但还会重新出现新的集结运动过程,星球、生物、人类还会重新出现”显然缺乏事实和理论依据,只能算是幻想。此外,按照达尔文的进化理论框架,生物“从低级到高级的前进”进化观也显得毫无必要。再者,“低级”,“高级”、“前进”都是人类中心说的判定标准。达尔文理论的一个重要特征就在于其中彻底的唯物论内涵,包括完全抛弃人类中心说的判定生物是否进化的标准。这也正是达尔文理论与前人的进化理论及西方传统观念的一个明显的区别,[9]同时也是他迟迟不发表自己进化观点(推迟了20年)的顾虑所在和他的理论最终引起很大争议的原因所在。(〔4〕,—27)生物,乃至整个自然界,存在着低级与高级之分,这种观点可以追溯到柏拉图的理念论,并且在亚里士多德那里得到进一步的完善,从而形成“自然等级”(scala naturae)的理论。 亚里士多德认为自然界中的万物根据其质料因和形式因可以划分出不同的等级,并构成静止不动的自然等级。在这个等级中,无机物是低级的,有机物是高级的;而在有机物中,植物是低级的,动物是高级的,人类则是最高级的。这种观念在中世纪后期与经院哲学和世俗的社会政治理论结合了起来,成为基督教教会和封建贵族解释社会等级差别的理论依据。到了17—18世纪,亚里士多德的自然等级观念被改造成为“存在的巨大链条(The GreatChain of Being)[10],并且越来越多的人认为这个链条之间的环节并非固定不变的。到了18世纪后期,存在的巨大链条不是静止不动的,其中存在进步(或前进)变化的观点已广为人知。[10]、[11]拉马克的进化理论正是按照这样的理论框架形成的。拉马克承认自然界中存在从低级生物到高级生物这样一个等级序列,其中人类是最高级的。但拉马克认为这样一个序列并不是静止不动的,而是存在着进步(或前进)式进化变化,即链条的每个环节都会发生本质性改变,明确地说,物种本身会发生改变,变化的趋势是从简单到复杂,从低级到高级(〔2〕,)。这是不同于莱布尼茨等人观点的重要地方, 莱布尼茨等所提出的生物潜能的展露并不涉及生物的本质变化。在谈到生物进化的机制时,拉马克提出,除了环境的作用、获得性遗传、用进废退、自然发生外, 还有生物内在的向着完善的驱动力(intrinsic drivetoward perfection)(〔12〕,—250)。应该指出的是,19世纪下半叶流行欧美的社会达尔文主义中就包含了许多拉马克理论的成份,如获得性遗传、环境对生物变异的直接作用、用进废退和生物具有向着完善进步进化的内驱力等。(〔5〕,—274)恩格斯关于物质形态进化的观点显然受到社会达尔文主义的很大影响。[13]社会达尔文主义也随着进化论在上个世纪末传播到中国[14],加上带有浓厚拉马克主义色彩的米丘林、李森科等前苏联学者的进化观在中国的广泛宣扬,至今在一些国人的进化认识中,依然存留着拉马克主义的痕迹。达尔文以其坚定的推论和丰富的依据,为人们展示了一个全新而严谨的理论体系,更加合理地解释了生物的适应、和谐、地质史展示的生物变化与差异,从而带来科学史上的一次革命。[9]达尔文在其进化理论形成的早期(1837—1838)就认识到不能用从低级和高级的角度来解释生物的进化,“当我们谈到高级时,我们总会说到智力上的高级——但是当我们面对覆盖着美丽的大草原和森林的地球时,很难认为智力是这个世界的唯一目的。”[15]以后他更加明确地告诫自己“绝不使用高级和低级这些词”。(〔7〕,)这一思想被现代的绝大多数进化生物学家所继承了。确实诚如现代著名进化论者古尔德所说,“假如阿米巴象我们一样适应生活的环境,谁又能说我们是高级的生物?”(〔4〕,)倘若不以人作为参照标准, 低级与高级就更难划分了。比如,软骨鱼出现的历史早于硬骨鱼,按照拉马克主义、社会达尔文主义和所展示的观点,会认为软骨鱼是低级的,硬骨鱼是高级的,但是不论从适应环境的。角度,还是从食物链上位置的角度,都很难认为作为软骨鱼的鲨要比作为硬骨鱼的鳕鱼低级所以认为进化是“一个由低级到高级……的前进发展过程”,既不是达尔文的进化理论,又不是现代的科学成果,只不过是被达尔文理论所替代的拉马克进化论或启蒙运动时期思想家的乐观主义进步论而已。三诚然,达尔文在谈到生物进化的用词上,并没有完全脱离他那个时代。他在《物种起源》中10次使用“进步”(progress),123 次使用了“完美”(perfect, perfected perfection)。[3]但他在使用这些词时,很少带有人类中心说的色彩。他在使用“进步”一词时,并不指生物向着完善的定向发展和前进,而是指时间的进程。(〔7〕,)在《物种起源》中,只有一处在谈到“高级”(即地层中晚出现的)化石动物群可能取代其他类群时,达尔文使用了带有发展改善意思的“进步”一词,但他又说:“我找不到检验这种进步的方法”。(〔3〕,)在使用“完美”一词时,达尔文主要用来说明在自然选择的作用下生物更加完美地适应所生活的环境,并不是等级上完美的意思。(〔3〕 第六章,〔7〕,—241)斯宾塞等社会达尔文主义者在使用“进化”、“进步”、“完美”时,与达尔文的用法有很大的区别,其中含有以人类或智力为标准而指称从低级向高级上升前进、不断完善的意思。 [5][16]恩格斯在使用这些词时,其中的含义更近似于斯宾塞的用法。 这类用法的“进化”概念,并不是严格意义的科学进化概念。19世纪中叶以来,“进化”概念从生命科学中传到天文学、地质学、物理学、化学以及社会科学和人文科学中。在这一传播过程中,“进化”概念发生了很大的改变,已不同于达尔文在说明生物变化时的原义了。今天,“进化”一词被广泛用来说明人类历史的变化、政治的变化、经济的变化等,但其中的含义基本上是事物随时间的改变,而且是单向性的,甚至有些进化是可以预先确定方向的。而生物的进化除了时间上的变化外,它还不是单向性的,而是分叉状的,另外生物进化的方向并不是预先可以确定的。(〔17〕,)换句话说,到目前为止, 科学界关于物质形态的进化还未形成统一的理论。其实,即使在生物学界,在生命进化本身的看法上也没有达成共识。如此看来,上面所引述的且被目前许多人所认同的恩格斯的关于物质形态进化的统一学说就显得过于乐观和缺乏依据了。马克思、恩格斯的学说无疑是奉献给人类的无价财富,继承这笔财富的最好方法是利用时代发展所取得的精神、文化成果(包括科学的最新成果)去丰富它,而不是恪守其中已经过时的教条。参考文献[1] , "One Hundred Years Without Darwin areEnough". The Humanist, 19:139—149, 1959.[2] , Zoological Philosophy (1809). Translatedby , London, 1914; reprinted by Univ. of Chicago,1984.[3] , On the Origin of Species ( 1859) , Facsimileof first edition, ed. , Harvard Univ. Press, 1964.[4] , Ever Since Darwin, , 1977.[5] , Evolution-the history of an idea, Univ. of California Press, 1984.[6] , The Growth of Biological Thought. HarvardUniv. Press, 1982.[7] , Toward a New Philosophy of Biology, HarvardUniv. Press, 1988.[8] ed., The Darwinian Heritage, Princeton Univ. Press, 1985.[9] , The Darwinian Revolution, Univ. of ChicagoPress, 1979.[10] , The Great Chain of Being, 1936. Reprinted: Harper, 1960.[11] .梅森:《自然科学史》,第28章,周熙良等译, 上海译文出版社,1984。[12] , Evolution and the Diversity of Life, HarvardUniv. Press, 1976.[13] , "Darwinism is Social", In [8], pp. 609—638, 1985.[14]李佩珊:“社会达尔文主义和达尔文进化论在中国”,《自然辩证法通讯》1991,3:29—32。[15] ed., The Red Notebook of Charles Parwin, Univ. Press, 1979.[16] Darwin Serously, Basil Blackwell, 1986.[17] , Evolution, Blackwell, 1993.仅供参考,请自借鉴。希望对您有帮助。

变异与生物进化论文参考文献

浅谈蛋白质折叠的有关问题 [关键字]生物 大分子 分子伴侣 蛋白质的折叠 识别 结合 生物大分子的结构与功能的研究是了解分子水平的先象的基础。没有对生物大分子的结构与功能的认识,就没有分子生物学。正如没有DNA双螺旋结构的发现,就没有遗传传达传递的中心法则,也就没有今天的分子生物学。结构分子以由第一分子进入对复和物乃至多亚基,多分子复和体结构研究。同时,过去难以研究的分子水平上的生命运动情况也随着研究的深入和技术手段的发展而逐渐由难点变为热点。蛋白质晶体学研究已从生物大分子静态(时间统计)的结构分析开始进入动态(时间分辨)的结构分析及动力学分析。第十三届国际生物物理大会的25个专题讨论会中有一半以上涉及蛋白质的结构与功能,而“结构与功能”又强调“动力学(Dynamics)”,即动态的结构或结构的运动与蛋白质分子功能的关系,以及对大分子相互作用的贡献。 蛋白质折叠问题被列为“21世纪的生物物理学”的重要课题,它是分子生物学中心法则尚未解决的一个重大生物学问题。从一级序列预测蛋白质分子的三级结构并进一步预测其功能,是极富挑战性的工作。研究蛋白质折叠,尤其是折叠早期过程,即新生肽段的折叠过程是全面的最终阐明中心法则的一个根本问题,在这一领域中,近年来的新发现对新生肽段能够自发进行折叠的传统概念做了根本的修正。这其中,X射线晶体衍射和各种波谱技术以及电子显微镜技术等发挥了极其重要的作用。第十三届国际生物物理大会上,Nobel奖获得者Ernst在报告中强调指出,NMR用于研究蛋白质的一个主要优点在于它能极为详细的研究蛋白质分子的动力学,即动态的结构或结构的运动与蛋白质分子功能的关系。目前的NMR技术已经能够在秒到皮秒的时间域上观察蛋白质结构的运动过程,其中包括主链和侧链的运动,以及在各种不同的温度和压力下蛋白质的折叠和去折叠过程。蛋白质大分子的结构分析也不仅仅只是解出某个具体的结构,而是更加关注结构的涨落和运动。例如,运输小分子的酶和蛋白质通常存在着两种构象,结合配体的和未结合配体的。一种构象内的结构涨落是构象转变所必需的前奏,因此需要把光谱学,波谱学和X射线结构分析结合起来研究结构涨落的平衡,构象改变和改变过程中形成的多种中间态,又如,为了了解蛋白质是如何折叠的,就必须知道折叠时几个基本过程的时间尺度和机制,包括二级结构(螺旋和折叠)的形成,卷曲,长程相互作用以及未折叠肽段的全面崩溃。多种技术用于研究次过程,如快速核磁共振,快速光谱技术(荧光,远紫外和近紫外圆二色)。 一、新生肽段折叠研究中的新观点 长期以来关于蛋白质折叠,形成了自组装(self-assembly)的主导学说,因此,在研究新生肽段的折叠时,就很自然的把在体外蛋白质折叠研究中得到的规律推广到体内,用变性蛋白的复性作为新生肽段折叠的模型,并认为细胞中新合成的多肽链,不需要别的分子的帮助,不需要额外能量的补充,就应该能够自发的折叠而形成它的功能状态。 1988年,邹承鲁明确指出,新生肽段的折叠在合成早期业已开始,而不是合成完后才开始进行,随着肽段的延伸同时折叠,又不断进行构象的调整,先形成的结构会作用于后合成的肽段的折叠,而后合成的结构又会影响前面已形成的结构的调整。因此,在肽段延伸过程中形成的结构往往不一定是最终功能蛋白中的结构。这样,三维结构的形成是一个同时进行着的,协调的动态过程。九十年代一类具有新的生物功能的蛋白,分子伴侣(Molecularchaperone)的发现,以及在更广泛意义上说的帮助蛋白质折叠的辅助蛋白(Accessoryprotein)的提出,说明细胞内新生肽段的折叠一般意义上说是需要帮助的,而不是自发进行的。 二、蛋白质分子的折叠和分子伴侣的作用 蛋白质分子的三维结构,除了共价的肽键和二硫键,还靠大量极其复杂的弱次级键共同作用。因此新生肽段在一边合成一边折叠过程中有可能暂时形成在最终成熟蛋白中不存在不该有的结构,他们常常是一些疏水表面,它们之间很可能发生本不应该有的错误的相互作用而形成的非功能的分子,甚至造成分子的聚集和沉淀。按照自组装学说,每一步折叠都是正确的,充分的,必要的。实际上折叠过程是一个正确途径和错误途径相互竞争的过程,为了提高蛋白质生物合成的效率的,应该有帮助正确途径的竞争机制,分子伴侣就是这样通过进化应运而生的。它们的功能是识别新生肽段折叠过程中暂时暴露的错误结构的,与之结合,生成复和物,从而防止这些表面之间过早的相互作用,阻止不正确的非功能的折叠途径,抑制不可逆聚合物产生,这样必然促进折叠向正确方向进行。(从哲学的观点说,似乎很容易驳斥自组装学说,它违背了矛盾的普遍性原理,试想,如果蛋白质的每一步折叠均是正确的,充分的,必要的,岂不是在无任何矛盾的前提下,完成了复杂的最稳定构象的形成,即完成了由量变到质变的伟大飞跃,从无活性的肽链变成有活性的功能蛋白,这显然是违背哲学基本原理的。换一个角度想,生物进化的过程本来就充满着不定向的变异,这些变异中有适应环境的,也有不适应环境的,“物竞天择”,自然的选择淘汰了那些不适应的,保留了那些适应的。蛋白质分子的折叠不也与此类似吗?我想,蛋白质的一级结构只是肽链折叠并形成功能蛋白的特定三维结构的内因,实际上,多肽链在形成活性蛋白的每一步,都有潜在的可能形成“不正确”的折叠,如果没有象分子伴侣或其它帮助蛋白等外部因素的作用,多肽链也永远不能折叠成为活性蛋百。) 三,分子伴侣的作用机制 分子伴侣的作用机制实际上就是它如何与靶蛋白识别,结合,又解离的机制。有的分子伴侣具高度专一性,如一些分子内分子伴侣,还有细菌Pseudomonascepacia的酯酶,有它自己的“私有分子伴侣”。它是由基因limA编码的,与酯酶的基因LipA只隔3个碱基,可能是进化过程中发生的基因分裂造成的。而一般的分子伴侣识别特异性不高,它是怎样识别需要它帮助的对象的呢?现在只能说分子伴侣识别非天然构象,而不去理会天然的构象。由于在天然分子中,疏水残基多半位于分子的内部而形成疏水核,去折叠后就可能暴露出来,或者在新生肽段的折叠过程中,会暂时形成在天然构象中本应该存在于分子内部的疏水表面,因此认为分子伴侣最有可能是与疏水表面相结合,如硫氰酸酶(Rhodanese)分子α-helix的疏水侧面。但是只有β-sheet结构的蛋白质才可为分子伴侣识别。 最近关于识别机制有较大的进展。Bip是内质网管腔内的分子伴侣,用一种affinitypanning的方法检查Bip与有随机序列的十二肽结合的特异性,结果发现,Hy-(W/X)-Hy-X-Hy-X-Hymotif与Bipj结合最强,Hy最多的是Trp、Leu、Phe,即较大的疏水残基。一般来说,2-4个疏水残基就足够进行结合。还有一种较普遍的说法是分子伴侣识别所谓熔球体结构(moltenglobule)。另一方面,分子伴侣本身与肽结合部位的结构分析最近也有些进展。譬如,PapD的晶体结构表明,多肽结合在它的β-sheet区。GroEL中,约40kD的153-531结构域是核苷酸的结合区。 分子伴侣作用的第二步是与靶蛋白形成复合物。非常盛行的一种模型认为分子伴侣常常以多聚`体形式而形成中心空洞的结构,用电子显微镜已经观察到由二圈层圆面包圈形组成的十四体GroEL分子和一个一层圆面包圈的七体GroES分子协同作用形成中空的非对称笼状结构(cagemodel),推测靶蛋白可以在与周围环境隔离的中间空腔内不受干扰的进一步折叠。但是不久前一个日本实验室发现GroEL的一个亚基,甚至其N端去除78个氨基酸残基的50kD片段,已经不能再组装成十四体结构,都有确定的分子伴侣功能。由此,我想:也许环状分子伴侣并非每个部位都是有效的结合部位,也就是说,该二层圆面包圈组成的十四体GroEL分子只有一个或若干个部位能够与疏水残基或所谓的熔球体结构结合,而其余部位起识别作用,就像一个探测器一样,整个十四体GroEL分子以圈层或笼状结构”包裹”在多肽链的主链上,以旋进方式再多肽链的链体上运动,一旦环状多聚体的某一识别部位发现疏水结构或所谓的熔球体结构等新生肽链折叠过程中暂时暴露的错误结构,经信号转导,多聚体的结合部位便与之结合,生成复合物,抑制不正确的折叠。以上完全是我个人的猜想,是基于上述两个试验现象的矛盾而试图作一番解释。至于为什么假设以旋进方式在多肽链上运动,我并没有相应的根据,只是觉得这应该是一个动态过程,因此作了一番狂妄的假想,另外,我觉得也许可以用X射线衍射来探测一下分子伴侣GroEL和GroES组成的笼状结构,看看它的a×b×c是否足以容纳多肽链的某一段,或者它的内部和外部的疏水性质和其他一些物化性质如何,也许可以找到支持或驳斥上述假设的证据。 以上谈的都是蛋白质的分子伴侣。不久前又出现了一个新名词“DNAchaperones”,DNA分子伴侣,这种分子伴侣是与DNA相结合并帮助DNA折叠的。在这种复合物中,DNA分子包围在蛋白质分子的表面,既是高度有序的,又是在一定程度上结构已有所改变的。DNA与蛋白的这种相互作用对DNA的转录,复制以及重组都十分重要;或如在核小体中,对DNA的包装是必须的。DNA在溶液中的结构有相当的刚性,必须克服一个能障才能转变成它的蛋白复合物中的结构,分子伴侣的作用就是帮助DNA分子进行折叠和扭曲,从而把DNA稳定在一个适合于和蛋白结构的特定构型中。这种结合是协同的,可逆的在形成复合物之后便解离下来。因此,不论是DNA分子伴侣还是蛋白分子伴侣,都与DNA和蛋白的相互作用有关,与基因调控有关,看来,分子伴侣确实与最终阐明中心法则当前主要问题有密切关系。 四、分子伴侣和酶的区别 与分子伴侣不同,以确定为帮助蛋白质折叠的酶目前只有两个,一个是蛋白质二硫键异构酶(proteindisulfideisomerase,PDI);另一个是肽基脯氨酸顺反异构酶(peptidylprolylcis-transisomerase,PPI)。以PDI为例,众所周知,蛋白质分子中的二硫键与新生肽段的折叠密切相关,对维系蛋白质分子的结构稳定性和功能发挥也有重要作用。PDI定位在内质网管腔内,含量丰富,催化蛋白质分子内巯基与二硫键之间的交换反应。同时,它是目前发现的最为突出的多功能蛋白,除了二硫键的异构酶的基本功能外,它还是脯氨酸-4-羟化酶的α亚基;又是微粒体内甘油三酯转移蛋白复合物的小亚基,还是一种糖基化位点结合蛋白(gkycisylationsitebindingprotein)等。其中,最引人注目的还是它有与多肽结合的能力,可以结合具有不同序列,长度和电荷分布的肽,特异性较低,主要是与肽的主链相作用,但对巯基尚有一些偏爱。按照分子伴侣的定义,一般认为PDI和分子伴侣是两类不同的帮助蛋白,但是我国上海生物物理研究所最近提出不同的看法,认为蛋白质二硫键异构酶也具有分子伴侣的功能。 蛋白质分子中天然二硫键的形成要求这些在肽链上往往处于不相邻位置的巯基,首先通过肽链一定程度的折叠,才能相互接近到可以正确形成二硫键的位置。肽链的自身折叠是一个慢过程,而蛋白质二硫键异构酶催化蛋白质天然二硫键的形成却是一个快过程。另一方面,蛋白质二硫键异构酶具有低特异性的与各种不同肽链相结合的能力,在内质网中以极高的浓度存在,又是是一个钙结合蛋白,是一个能被磷酸化的蛋白,这些都已经符合了分子伴侣的条件。因此他们推测蛋白质二硫键异构酶很可能首先通过它与伸展的,或部分折叠的肽段的结合,阻止错误的折叠途径,促进正确的中间物生成,帮助肽链折叠是相应的巯基配对,从而是正确的二硫键得以形成;然后催化巯基的氧化或二硫键的异构而形成天然二硫键。他们认为蛋白质二硫键异构酶的酶活性与它的分子伴侣功能不是相互排斥,而是密切相关,协调统一的。分子伴侣与帮助新生肽链折叠的酶之间,大概不应该,也不能够划一条绝对的分界线。我想:酶的最主要特性就是催化生化反应,分子伴侣的主要作用是与新生肽段的错误构象结合,从而阻止肽链不正确的非功能的折叠途径,促使其向正确的折叠方向反应,这难道不可以理解成间接的催化肽链的折叠吗?从表观上看,抑制不正确的折叠途径等于加快了正确反应的速度。所以,我本人也很赞成他们的观点。最近的试验已经为这一假说提供了很好的证据。PDI明显抑制变性的甘油醛-3-磷酸脱氢酶在复性股过程中的严重聚合,有效的提高它的复性效率,与典型的分子伴侣GroE系统对甘油醛3-磷酸脱氢酶复性的效应极其相似。 五、分子伴侣的结构 目前唯一解出晶体结构的分子伴侣是的PapD,帮助鞭毛蛋白折叠的分子伴侣。还有HSP70的N端结构域,即ATP结合域也以有晶体结构。用电子显微镜已经清楚的看到了GroEL的十四聚体和GroEL的七聚体的四级结构,象两个圆形中空的面包圈叠在一起,用NMR以及各种溶液构象变化是研究分子伴侣作用机制的有效手段。 六、分子伴侣研究的实际应用 分子伴侣的研究成果必然会大大加深我们对生命现象的认识,同时也一定会增加我们与自然斗争的能力和自身生存的能力。由于分子伴侣在生命活动的各个层次都具有重要作用,它的突变和损伤也必定会引起疾病,因此可以期望运用分子伴侣的知识来治疗所谓的”分子伴侣病”。另一方面,利用对分子伴侣的研究成果从根本上提高基因工程和蛋白工程的成功率,也必将对大幅度提高人类生活水平起重要作用。 [参考书目] 1.李宝健主编,面向21世纪生命科学发展前沿,广东科技出版社,1996年11月第一版:93-104页 2.郝柏林刘寄星主编,理论物理与生命科学,上海科学技术出版社,1997年12月第一版:29-58页 3.中国生物物理代表团,从第十三届国际生物物理大会看生物物理学研究的现状和趋势,生物物理学报,1999年第十五卷第四期:826-827页

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一、前言 二、进化论,一个永远的假说 三、进化论三大证据的破灭 四、现代分子生物学研究结果挑战进化论 五、进化论对人类社会的巨大危害 六、结束语 —————————————————————————————— 四、现代分子生物学研究结果挑战进化论 1.进化出新物种的可能性极低 任何了解分子生物学的人都不会否认基因突变是物种发生变化的基础,不管这种变化是进化还是退化。基因突变是可以导致变化,但却是有限的。至于进化则太难了。即使可能,也及其漫长,到了宇宙没有时间等待的程度。 达尔文时代,人们对生命现象的认识还很肤浅。那时的人看到了家养动物的诸多杂种变异,就认为物种也能这样变成其它种,这就是进化。后来,基因的发现和深入研究,学者们才意识到如果基因不发生根本的变化,不管后代表面与祖先有什么差异,也没有进化意义。那么“基因突变”也就成了现代进化论的核心:物种的进化是以基因突变为基础的。这是现代所有的进化论者公认的。这里,我们就集中分析这个核心。 (1)物种的基因的稳定性极难逾越基因的稳定性是物种保持自身稳定所必须的,同一物种不同个体的基因交流,并不能使物种变成其它物种。动植物育种专家都知道,一个物种的变化范围是有限的。最终,培育出的品种不是不育,就是又变成原来的亲本。哈佛大学的梅尔教授称之为基因体内平衡。最常见的就是狗再怎么杂交育种还是狗,这说明进化有一个无法跨越的障碍。在理论上,人们把突破这个障碍的可能性寄希望于基因突变,这是唯一的可能了。 (2)从理论到实践,基因突变导致进化的机率几乎是零基因突变,是一种在基因复制或修复损伤等过程中的随机错误,所以又叫随机突变。对基因而言这是一种病态现象。它发生的机率非常低,大约在万分之一到十亿分之一之间。低等原核生物的突变率较高,大约为千分之一,而高等类型的生物中,许多基因的突变率是十万分之一到一亿分之一[1]。我们今天的进化论认为,生命的产生是通过从化学进化到生物进化这样由简单到复杂,由低等到高等发展的。那么就让我们看一看它的可能性。 首先看一看基因突变能否产生高级特征(性状)?对基因的深入研究发现这种情况发生的几率极低。我们知道一个基因的核心是由几百到几千个硷基排列而成,四种不同的硷基按照一定规则排列,不同的排列顺序形成了非常复杂精密的遗传密码。既然基因突变是随机的差错,我们不妨想一想:一个复杂精密的计算机程序,随意的改动一两个字符能够产生更高级的程序吗?也许吧,但可能性小的可怜。基因突变也是这样。差错造成的突变一般造成的结果往往是各种缺陷、畸形、致死,在自然条件下具有生存优势的没有发现一例。为了增加突变率用于研究,科学家们使用了各种方法增加突变的几率,制造了大量的突变体,也没发现向高等方向进化的类型。 概率计算表明,生物进化的可能性小到了几乎不可能的程度。 现代进化论用基因随机突变假说解释进化的根本原因。我们知道这种突变具有随机性、低频率和不定向等,那么就可以用概率计算进化的可能性了。事实上:在数学公式和模型普遍应用于生物学领域的今天,却还没有一个全面的公式,能够计算从基因突变开始到一次进化实现的机率,因为任何一个合理的公式都会否定进化。因此人们对这个问题只能敷衍回避。 许多学者从基因突变发生的几率出发,计算出了产生新物种的概率,发现小得惊人。如贝希(Behe, M. J.)的《达尔文的黑匣子》( Darwin"s Black Box )一书中,美国生物化学家贝希以血液凝固的一系列生物化学机制为例,讲述如此复杂精密的生命现象不可能是进化出来的。其中一个蛋白(TPA)产生的几率是1/10的18次幂,至少需要100亿年才能发生。如果同时进化出和它相互作用的蛋白,几率就是1/10的36次幂他说:“很可惜,宇宙没有时间等待”[2]。换句话将,宇宙还没等到一个物种的进化就已经毁灭无数次了。 对于生命的产生,现代进化论认为也是一个自然过程,认为简单的有机物和无机物在某种特殊条件下进化成复杂的生命大分子,各种复杂的大分子进一步组合演化组合形成原始生命。读到这么多串连的“理想化”过程,读者恐怕会考虑其中的几率问题了,Fred Hoyley曾说过:上述事情发生的可能性正如利用席卷整个废料厂的飓风来装配747喷气机一样。[3] 参考文献1.李难, 《生物进化论》,153,158人民教育出版社,1982年第一版, 2.迈克尔.J.贝希著:《达尔文的黑匣子——生化理论对进化论的挑战》,中央编译出版社,1998,29-35页。 3.Horgan J., 科学(中译本),1991: 6,55-65,[译自Scientific American, 1991(264) 2 ] 2.减速突变导致加速进化? 生物从低等到高等,个体水平的基因突变率呈下降趋势。即生物越高等,越不容易发生变化。而根据化石记录得出的结论:如果物种是进化的,整体上却表现出“加速进化规律”,即形态愈高,进化愈快[5]。这个矛盾是进化论无法解释的。 进化的速度问题,不同领域的科学家根据进化论,经过详实严谨的研究,得出了截然相反的结论。是出发点----进化论本身的问题?还是研究推理的问题?我们提到这个问题的时候,发现其中一些概念,一些其它专业的生物学者也不很清楚。其实,这里没有数理化那么艰深,思维逻辑都是比较简单的,只是一些名词的问题。那么,本篇就用最通俗的语言,深入浅出地讲出实质问题,相信那些曾经作为“象牙之塔”的高级理论,将在读者眼前陷于尴尬了。 (1)生物从低等到高等,个体水平的基因突变率呈下降趋势现代分子生物学已经证明:基因是生命的基础物质,是生长发育和遗传变异的基础。除了一些低等的病毒以外,基因是DNA分子构成的,DNA分子是许多硷基小分子连成的长链大分子。细胞分裂时一分为二,基因事先已经复制了一份。基因的复制能够高度地保持稳定,其间由于各种原因发生的差错,是基因突变的一种主要形式,现代进化论认为这是向高等生物进化的源泉。自然界突变的发生率是很低的。大约在万分之一到十亿分之一之间。低等原核物的突变率较高,大约为千分之一,而高等类型的生物中,许多基因的突变率是十万分之一到一亿分之一[1]。 另外,按进化论的思路,生物在进化过程中产生了许多机制减少突变的发生。 基因突变本身是一种病态,所以又叫做畸变,对生物本身是十分有害的。绝大多数突变都是畸形的,自然条件下存活率很低,突变产生向更高等物种进化的迹象至今没有发现。一些学者把突变的概念拓广,把所有基因的变化,包括不同个体的基因交流都叫成突变,其实只有原来狭义的突变才有向高等生物进化的意义,举例说:孩子长得有不象父母的地方,这都叫成基因突变的话,没有进化意义可言。按进化思路推论,所有生物都在极力避免突变的发生: (a)从原核生物到真核生物,细胞核的出现更好地保护了基因,防止损伤导致突变的发生。 (b)DNA大分子从突变无法修复的单链到可以修复的双链螺旋,再到较为高等的生物拥有两套基因组(二倍体,一般只启用一套),宏观趋势明显在降低突变发生率。 (c)绝大部份生物的基因是双链DNA分子,复杂的基因复制机制极大限度地降低了突变的发生。热力学稳定性、酶对原料的精确选择,酶对错误组分的切除,三者使错误率降低到百万分之一。[2] (d)DNA复制结构的精密复杂性进一步降低了突变发生率[2],生物越高等,基因系统的结构越复杂,所以突变率更低。 (e)针对DNA损伤的突变修复机制,进一步减少了突变的发生[2] (f)近来又发现在某些DNA损伤处可以较高比例地合成正确DNA,这类结构,高等生物也比低等生物复杂[3]。 达尔文时代,人们还不知道基因的存在,不知道后天的外在变化,如果涉及不到基因的改变是无法遗传的,没有任何进化意义。现代进化论认定基因的变化是进化的根本原因,因为只有这种变化可以遗传、积累,而基因突变是基因变化的最主要原因。复杂的高等生物的进化决不可能是单个基因的变化实现,必须一些相关基因的协调进化才能实现,就象一个复杂的计算机程序不可能一个随机的错误变成更高级的程序一样。那么相关基因的协调变化,就使高等生物总体突变率更低。因为基因突变在宏观上是减速趋势,所以可以得出这样的结论:宏观上,物种的进化呈减速趋势。 (2)进化论中根据化石得出的结论:整体上表现的“加速进化规律”现代进化理论中根据古生物学的事实总结了一条规律,叫做“进化的加速度规律”,认为生物的进化是加速发展的,形态愈高,进化愈快[5]。 按照进化论的说法:从没有细胞核的原核生物进化到原始的有细胞核的真核生物,历经14亿年;再经过9亿年,低等无脊椎动物已经大面积出现;1亿年后,高等无脊椎动物已经进入繁盛阶段;6千万年后,脊椎动物----鱼类出现;4千万年后,两栖类出现从原始人类到人类进入文明只用了不到300万年;而人类文明的发展至今不到1万年。呈明显的加速进化趋势。 两个结果明显对立了。 为什么会得出如此自相矛盾的结果呢?要知道:加速进化趋势是有“事实”支持的;而基因突变的进化机制又是唯一的可能,分子生物学的研究也不是编造的证据,论证也完全按进化的逻辑来的,大家都按进化论的思想入手研究,结果却这样自相矛盾?那只可能是根子上错了。这是进化论本身的问题。 更令进化论头疼的是,生物的出现是大爆炸方式出现的,比如寒武纪的生物大爆炸,短时间内种类繁多的生物大量出现,出现后就基本保持不变,经过一定时间毁灭消失。进化论与这些事实更是矛盾。 不识庐山真面目,只缘身在此山中。曾经有人说:生命现象是很复杂的,目前还远远没有研究清楚。其实,这里用的是逻辑,不是细节研究,把握的是整体思维,不在局部纠缠。整体思路有问题,那不就是进化论本身的问题吗? 还有人会说:进化论有那么多论据支持,怎么能轻易否定呢?这是进化论自我辩护的最常说法。也许还有人说:进化太复杂,加速、减速、均速各种模式可能都有,并不存在矛盾。其实,这正是在细节,在局部上纠缠不清。只见树木,不见森林。 本文的分析和引证,都是从宏观、从生物总体发展入手的。从整体的基因突变率降低得出宏观上减速进化的趋势,引用的分子减速进化普遍性研究,也不是个别现象,而进化论中加速进化模式也是宏观的,针对大的动物类群的。既然都是宏观上的,却又自相矛盾,那就足以否定进化论本身的合理性了。科学是严谨的,如果一个学说本身都自相矛盾,还有什么道理可言?科学是以事实为基础的,当一个学说与事实存在根本对立时,我们只能相信事实。所以,归谬分析使我们得出了这样的结论:进化论本身是自相矛盾的。当然,如果读者继续看前后其它文章,会进一步发现进化论的问题实在太多了。 参考文献1.李难,《生物进化论》,153,158人民教育出版社,1982年第一版, 2.沈同,王镜岩主编,《生物化学》下册,337-338,高等教育出版社,1991年第二版 3..,etal.,Science,283,1001-1004,(1999) 4.贺福初,分子减速进化的普遍性研究,科学通报,1996,24,2264-2268 5.同1,185-186,106-107

生物进化论论文可以参考的文献

浅谈进化摘要:虽然达尔文的《物种起源》已经发表了一百多年,而且自本世纪中叶以来,无论达尔文及达尔文主义的研究,还是进化生物学本身,都取得了飞速的发展。但是目前不少国人在对进化的认识上依然存在着严重的误解,有些误解源自恩格斯关于进化的论述。例如将进化视作进步,以及依然认为生物进化是生物从低等到高等的变化等等。这种看法并非真正的达尔文主义,也与现代的进化观相去甚远。关键词:进化 进步 达尔文主义1959年,美国著名遗传学家.穆勒在纪念达尔文《物种起源》发表一百周年的一次会议上,针对百年来人们对于达尔文进化理论的简单、片面的理解,以及进化理论发展的迟缓,发出了这样的感叹:“一百年来没有达尔文也是一样的”。[1]时间又过去了37年,我想, 如果穆勒在天之灵有知达尔文主义和进化理论在当前中国的状况,他还会发出相同的感叹。姑且不论中国当前对于达尔文主席和进化理论的研究、教学方面的忽视〔1〕, 就是对于达尔文主义和当代生物进化理论的理解和接受方面,我们也远远落后于欧美。再具体一些,对于什么是进化这一进化论中最基本的问题,不少人的认识和理解依然停留在一百年前的水平,其中当然不乏误解。《自然辩证法通讯》1995年第4 期上的“论恩格斯关于物质形态进化的学说”便为我们提供了这样一个例证(以下引注此文时,只注页码)。然而,正如我们下面将要看到的,在中国目前有不少人持有与该文作者相同或相近的观点。因此,我们就进化问题的讨论便具有了普遍性的意义,它不是针对某人,而是针对问题本身的。一“论恩格斯关于物质形态进化的学说”一文中提出,“进化与事物的革命性变革、上升发展、相互转化等概念是一回事”。并且认为这“首先是客观的事实”,“所以,从语义学上讲,‘进化’者‘前进变化’之简谓也”。(第23页)从汉语的语义学角度看,“进化”确实能使人产生“前进变化”的联想。但是这样理解显然是望文生义。因为“进化”(evolution )是一个纯粹的外来语,又有译作“演化”的(笔者认为,根据现代的进化生物学,“演化”是比“进化”更贴切的译法),它的词根“evolv ”的拉丁语含义是“滚动”的意思。据《牛津英语辞典》,“进化”一词于1670年首次使用在生命科学中,但直到19世纪初叶,“进化”这个词基本局限于胚胎发生学中,大致用来表达胚胎发育中潜能的“展露”(unfolding),即表达胚胎的有机发育。〔2〕这也是为什么拉马克、达尔文这两位科学进化理论的创始人很少使用“进化”一词的原因之一,因为容易与当时人们熟悉的“进化”用法混淆。 在表述生物的进化时, 拉马克更多更明确使用的是“转形”(transformisme ), [ 2] 而达尔文则经常使用“带有饰变的由来”(descent with modification)。(〔3〕、〔4〕,)在达尔文时代,使用“进化”一词最响的并不是达尔文,而是赫伯特·斯宾塞。不过斯宾塞的“进化”用法并不是严格意义上达尔文理论的含义,而是带有前进变化的含义,并且主要通过他,“进化”一词被广泛用于社会科学中。[5]即使从理论的内涵上看,拉马克和达尔文的进化理论也并不完全含有“革命性变革、上升发展、相互转化”的意思。首先应该指出的是,“革命性变革”或“革命性变化”在18世纪末19世纪初的生命科学领域中有其特定的含义。灾变论的创始人乔治·居维叶正是使用“革命”(revolution)这个词来说明地层中脊椎动物的不连续性,说明地质史上生物的灾变。(〔5〕,—112)。而拉马克和达尔文理论很少的共同点中就包括他们都明确反对“灾变”(或按当时的用词“革命性变化”)的观点,他们都信奉赫顿的箴言“自然中没有飞跃”,达尔文则更是一位坚定的“均变论”者。[6] 而恩格斯的“自然界完全由飞跃所组成”的观点表明他并没有汲取当时的最新科学成果来看待自然变化的连续性与间断性。〔3〕此外, 拉马克和达尔文从未提出过生物的进化是“相互转化”的观点。试以一个简单的例子,按照拉马克、达尔文的进化理论,哺乳动物起源于爬行动物,如果进化是相互转化的话,也就意味着,哺乳动物中还会发源出爬行动物。自然界中根本就没有这种相互转换的生物进化例证。至于生物进化是否是“上升发展”的观念,在拉马克的理论中确有这样的含义,在达尔文的进化理论中则几乎没有。现代主流的科学进化理论秉承达尔文主义的传统(即综合进化理论,又被称作新达尔文主义),结合了现代的遗传学、系统分类学、古生物学、胚胎学、生态学、动植物地理学、动物行为学等成果,对于生物的进化有了更新更透彻的理解。无论按照综合进化论的重要代表人物之一迈尔所下的并且被广泛使用的“进化”定义,“进化是适应的改变和生物群体多样性的变化”,还是按照许多遗传学家所坚持的“进化是群体中基因频率的变化”的“进化”定义〔7〕—163),“进化”的科学含义中都不存在“革命性变革”、“上升发展”或“相互转化”的意思。亦即,从语义上看,“进化”不等于“前进变化”。二“论恩格斯关于物质形态进化的学说”一文中提出,“在这个〔指达尔文的〕进化学说看来,生物的变化就决不只是种类和数量的简单变化,即是一个由低级到高级,从简单到复杂的前进发展过程。……‘进化’概念的科学含义,就是指事物由低级到高级的不断演变、转化、发展”(第23页)。持有相同进化观的人在中国为数不少。这一点,仅从十几年来的几本高校自然辩证法教材中就可以看出来。1979年人民教育出版社的《自然辩证法讲义(初稿)》中就指出:“进化论用大量的事实……揭示了生物……从低级到高级发展变化的自然图景”(22页),动植物都经历了“从低等到高等的发展”(71页);1984年吉林人民出版社出版的舒炜光主编的《自然辩证法原理》中也说:“在生物进化的过程中,是经历了从低级向高级的方向发展”(478页); 而东北大学出版社最新出版的(1995年)陈昌曙主编的《自然辩证法概论新编》中依然认为生物的进化存在着从低级到高级的方向性(80—82页)。此外,在人民出版社1983年出版的《自然辩证法论文集》中我们看到,即使象方宗熙这样从事多年生物进化教学和研究的学者也从低级和高级的角度看待生物的进化(258页)。这种观点显然是对达尔文进化学说的曲解。达尔文的进化理论具有很丰富的内涵。[8] 他将生物的进化看作生物(确切地说是物种)的趋异化过程,在这一过程中,生物发生了从简单到复杂的变化,结果是生物多样性的增加。达尔文认为生物的进化是一两个阶段的过程。第一阶段是随机(不定向)变异的产生,这完全是一个偶然性的过程。第二阶段是自然选择的作用,结果使适应的变异保留了下来,而不适应的变异被淘汰(〔3〕,—81),这个阶段可以视为定向的和必然性的过程,但衡量的标准只是生物的适应。在达尔文看来,适应是生物进化最终结果。在这样一种理论柜架中,偶然性与必然性真正达到了统一。现存生物以及人类的出现是生命演化长河中无数偶然性,以及每一阶段、每一特定时间、特定环境中自然选择作用的结果,并非“物质的本性”决定了必然“发展出能思维的生物”(《自然辩证法通讯》1995年第4期第25页)。同样,对比之下, 恩格斯所谓“太阳系、地球可能要毁灭,但还会重新出现新的集结运动过程,星球、生物、人类还会重新出现”显然缺乏事实和理论依据,只能算是幻想。此外,按照达尔文的进化理论框架,生物“从低级到高级的前进”进化观也显得毫无必要。再者,“低级”,“高级”、“前进”都是人类中心说的判定标准。达尔文理论的一个重要特征就在于其中彻底的唯物论内涵,包括完全抛弃人类中心说的判定生物是否进化的标准。这也正是达尔文理论与前人的进化理论及西方传统观念的一个明显的区别,[9]同时也是他迟迟不发表自己进化观点(推迟了20年)的顾虑所在和他的理论最终引起很大争议的原因所在。(〔4〕,—27)生物,乃至整个自然界,存在着低级与高级之分,这种观点可以追溯到柏拉图的理念论,并且在亚里士多德那里得到进一步的完善,从而形成“自然等级”(scala naturae)的理论。 亚里士多德认为自然界中的万物根据其质料因和形式因可以划分出不同的等级,并构成静止不动的自然等级。在这个等级中,无机物是低级的,有机物是高级的;而在有机物中,植物是低级的,动物是高级的,人类则是最高级的。这种观念在中世纪后期与经院哲学和世俗的社会政治理论结合了起来,成为基督教教会和封建贵族解释社会等级差别的理论依据。到了17—18世纪,亚里士多德的自然等级观念被改造成为“存在的巨大链条(The GreatChain of Being)[10],并且越来越多的人认为这个链条之间的环节并非固定不变的。到了18世纪后期,存在的巨大链条不是静止不动的,其中存在进步(或前进)变化的观点已广为人知。[10]、[11]拉马克的进化理论正是按照这样的理论框架形成的。拉马克承认自然界中存在从低级生物到高级生物这样一个等级序列,其中人类是最高级的。但拉马克认为这样一个序列并不是静止不动的,而是存在着进步(或前进)式进化变化,即链条的每个环节都会发生本质性改变,明确地说,物种本身会发生改变,变化的趋势是从简单到复杂,从低级到高级(〔2〕,)。这是不同于莱布尼茨等人观点的重要地方, 莱布尼茨等所提出的生物潜能的展露并不涉及生物的本质变化。在谈到生物进化的机制时,拉马克提出,除了环境的作用、获得性遗传、用进废退、自然发生外, 还有生物内在的向着完善的驱动力(intrinsic drivetoward perfection)(〔12〕,—250)。应该指出的是,19世纪下半叶流行欧美的社会达尔文主义中就包含了许多拉马克理论的成份,如获得性遗传、环境对生物变异的直接作用、用进废退和生物具有向着完善进步进化的内驱力等。(〔5〕,—274)恩格斯关于物质形态进化的观点显然受到社会达尔文主义的很大影响。[13]社会达尔文主义也随着进化论在上个世纪末传播到中国[14],加上带有浓厚拉马克主义色彩的米丘林、李森科等前苏联学者的进化观在中国的广泛宣扬,至今在一些国人的进化认识中,依然存留着拉马克主义的痕迹。达尔文以其坚定的推论和丰富的依据,为人们展示了一个全新而严谨的理论体系,更加合理地解释了生物的适应、和谐、地质史展示的生物变化与差异,从而带来科学史上的一次革命。[9]达尔文在其进化理论形成的早期(1837—1838)就认识到不能用从低级和高级的角度来解释生物的进化,“当我们谈到高级时,我们总会说到智力上的高级——但是当我们面对覆盖着美丽的大草原和森林的地球时,很难认为智力是这个世界的唯一目的。”[15]以后他更加明确地告诫自己“绝不使用高级和低级这些词”。(〔7〕,)这一思想被现代的绝大多数进化生物学家所继承了。确实诚如现代著名进化论者古尔德所说,“假如阿米巴象我们一样适应生活的环境,谁又能说我们是高级的生物?”(〔4〕,)倘若不以人作为参照标准, 低级与高级就更难划分了。比如,软骨鱼出现的历史早于硬骨鱼,按照拉马克主义、社会达尔文主义和所展示的观点,会认为软骨鱼是低级的,硬骨鱼是高级的,但是不论从适应环境的。角度,还是从食物链上位置的角度,都很难认为作为软骨鱼的鲨要比作为硬骨鱼的鳕鱼低级所以认为进化是“一个由低级到高级……的前进发展过程”,既不是达尔文的进化理论,又不是现代的科学成果,只不过是被达尔文理论所替代的拉马克进化论或启蒙运动时期思想家的乐观主义进步论而已。三诚然,达尔文在谈到生物进化的用词上,并没有完全脱离他那个时代。他在《物种起源》中10次使用“进步”(progress),123 次使用了“完美”(perfect, perfected perfection)。[3]但他在使用这些词时,很少带有人类中心说的色彩。他在使用“进步”一词时,并不指生物向着完善的定向发展和前进,而是指时间的进程。(〔7〕,)在《物种起源》中,只有一处在谈到“高级”(即地层中晚出现的)化石动物群可能取代其他类群时,达尔文使用了带有发展改善意思的“进步”一词,但他又说:“我找不到检验这种进步的方法”。(〔3〕,)在使用“完美”一词时,达尔文主要用来说明在自然选择的作用下生物更加完美地适应所生活的环境,并不是等级上完美的意思。(〔3〕 第六章,〔7〕,—241)斯宾塞等社会达尔文主义者在使用“进化”、“进步”、“完美”时,与达尔文的用法有很大的区别,其中含有以人类或智力为标准而指称从低级向高级上升前进、不断完善的意思。 [5][16]恩格斯在使用这些词时,其中的含义更近似于斯宾塞的用法。 这类用法的“进化”概念,并不是严格意义的科学进化概念。19世纪中叶以来,“进化”概念从生命科学中传到天文学、地质学、物理学、化学以及社会科学和人文科学中。在这一传播过程中,“进化”概念发生了很大的改变,已不同于达尔文在说明生物变化时的原义了。今天,“进化”一词被广泛用来说明人类历史的变化、政治的变化、经济的变化等,但其中的含义基本上是事物随时间的改变,而且是单向性的,甚至有些进化是可以预先确定方向的。而生物的进化除了时间上的变化外,它还不是单向性的,而是分叉状的,另外生物进化的方向并不是预先可以确定的。(〔17〕,)换句话说,到目前为止, 科学界关于物质形态的进化还未形成统一的理论。其实,即使在生物学界,在生命进化本身的看法上也没有达成共识。如此看来,上面所引述的且被目前许多人所认同的恩格斯的关于物质形态进化的统一学说就显得过于乐观和缺乏依据了。马克思、恩格斯的学说无疑是奉献给人类的无价财富,继承这笔财富的最好方法是利用时代发展所取得的精神、文化成果(包括科学的最新成果)去丰富它,而不是恪守其中已经过时的教条。参考文献[1] , "One Hundred Years Without Darwin areEnough". 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达尔文的《进化论》及缺陷(同济大学生命科学与技术学院)“我从哪里来”是人类历史最关注的问题之一,进化论者和创造论者争论的焦点也在于是谁创造了世界,谁创造了生物和人类。这一问题不仅仅是简单层面上的科学问题,更是关系政治、宗教、科学和文化的重要问题。19世纪中叶,达尔文首次对这一问题进行了有科学依据的解释,“物竞天择,适者生存”作为达尔文进化论的核心思想,一直被教科书视为进化的根本原因。然而对于达尔文的进化论还存在很多争议,其本身也存在一定的缺陷。对达尔文进化论及创造论的解读及深入研究对人们解决自身人类起源至关重要。提及反进化论者,人们首先想到的是有宗教信仰的人,但并非所有的反进化论者都为基督教徒,也有较多的非宗教信仰的科学家。虽然现今许多科学实验已经为进化论提供了论据,但进化论最初提出也仅仅作为一种假说,至今为止也没有证据证明该假说的正确,同时该理论所不能解释的问题也存有较多。自然条件是经常变化的,栖息在其中的生物也必然随之发生变化。现代生存的生物都是由过去生活过的生物演变来的,而且每种生物一般也是同它的生活环境相适应的。生命在地球上起源于约35亿年前,大气的成分在太阳的照射下形成了最初的氨基酸等有机分子,进一步整合成蛋白质、核苷酸等生命分子,复杂的生命分子相互作用,经长期的进化,产生了各种类型的生物。这是达尔文的进化论的主要内容。随着科学技术的进步,不断有新的实验证据来证明进化论的正确性,同时也不断的有考古事实来冲击此理论。下面就达尔文进化论存在的一些问题作较为详细的介绍。远古大气合成有机物概率极低在20世纪60年代早期,科学家们发现了合成腺嘌呤的极其有趣的方法,他们发现氰化氢和氨的简单分子——被认为是早期地球上十分丰富的物质,并在适当的条件下将形成腺嘌呤,此反应被称为生命起源的研究者们“信仰的基石”;但在接下来的实验中,虽然生物体中的20钟氨基酸都得以合成,但很大一部分是实验条件极端苛刻,在精确地人为控制下合成的,如果远古地球上的条件真的与那些不成功的实验条件相似,那么,氨基酸实际上根本就不会存在。即使,20种氨基酸确实以这种方式合成了,把氨基酸聚合起来也是非常难的。这些实验似乎证实了进化论的可能性,但更多的人在这极微的可能性中对进化论产生了怀疑。寒武纪大爆发难以解释达尔文学说的核心是选择,然而这一核心并没有解决生物进化的动力问题,也就是遗传特性如何发生变异和形成物种的问题。从基因水平上看,基因发生突变是随机的,事实上,大部分突变对基因编码的蛋白质并没有影响,或者即使基因的改变使其所编码的蛋白质发生了改变也不一定对其功能产生影响,表型并不发生改变,也就是说基因的突变一般为中性突变,并不会经受自然的选择压力。这使得量变到质变的积累变得相当困难,也就因而无法解释寒武纪时期生物种类的大爆炸。虽然,“收割理论”能够在一定程度上解释,但仍没有直接的证据来证明其正确性。

生物教学论文参考文献

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生物进化论文

cnki上找找,一般都有

达尔文的进化论已经创立140余年了,在其诞生之初,是作为一种假说被提出来的。除达尔文本人从对一些植物,动物形态的观察得出的推论外,并没有什么化石证据。达尔文在《物种起源》书中论及化石时,标题为“不完美的地质记录”。他承认在当时的化石研究中并未有证据显示有物种间过渡类型的存在,并指出这可能是最易于检验而又具有杀伤力的反进化论的理由。他看到了进化论的先天缺陷,并希望后人能予以验证。但是时至今日,进化论已成为一个公理;一个信仰;甚至一个宗教。不能讨论,更不能批判,只能无条件接受,否则就将招致无情的围剿,甚至被贴上“伪科学”,“反科学”的标签而断送自己的研究前程。在当今任何一本生物学杂志上,已经找不到任何质疑进化论的论文了。SCOTT和COLE在八十年代初,检索了当时的4000多种学术刊物,未发现任何一篇反进化论的论文,在68种与生物起源有关的学术期刊中,也未发现任何一篇是质疑进化论的。GEORGE W. GILCHRIST在1997年调查了世界上最大的五种期刊数据索引,也未发现反进化论或非进化论的论文。进化论者自豪地宣称,进化论对神创论已取得了决定性的胜利。似乎进化论的合理性及不言自明性又得到了一次证明。 事实真的如此吗?进化论已是绝对的真理了吗?其实不然,SCOTT和COLE的工作还发现,在1985年提交的135000篇论文中,确有18篇论文是反进化论的和非进化论的。而这18篇论文无一例外地遭到拒绝发表。进化论并非无懈可击,而是它的维护者不允许任何针对它的挑战。这更加给人一种印象:进化论并非确立于自身学说的科学性和完美程度,而是确立于众多崇拜者的信仰。进化论并非KARL POPPER意义上的“经验科学”(EMPIRICAL SCIENCE),而是一个假说,信仰和并不完美的证据的杂合体。 事实上,我们今天科学研究所发现的东西,已经足以让人们重新考虑进化论的正确性了。但这些事实要么被回避,要么被抹杀,人们在思维定式的驱使下,自觉或不自觉地成为盛行理论的卫道士,而丧失了独立思考的能力。这是不符合理性的科学精神的。一个真正的科学家,应正视旧理论的缺陷及其面临的挑战,并勇于摆脱束缚。只有这样,科学才能向前发展,人类才能向前推动。 一、达尔文主义自身的缺陷 (一)比较解剖进化论者通过动物的器官在形态和功能方面的类比,定了所谓的同源器官,并由此说明在进化树中某一谱系的动物该器官在进化中发生的形态与功能的变化是自然选择的结果。首先,同源器官的定义就非常牵强,你必须首先承认动物是进化的,才能找到同源器官。因此这绝不能算做进化论中的一个证据,而只能是一个推论。即我们只能说因为进化论正确,所以进化树中某一谱系中的动物存在同源器官,而不能说同源器官的存在证明进化的存在。现代基因学和遗传学诞生后,对生物体形态与功能的关系在更本质的层次--基因及分子水平有了崭新的认识。形态和功能只是表相,它们是由基因决定的,相同的形态可能对映于完全不同的基因。如果认为从鸟类的翅到哺乳动物的前肢是进化的话,那么它们的基因也应表现为对映于形态相同程度的进化。但实际上并非如此,如果现在仍有人试图从表面现象说明问题,只能被认为是肤浅的。 (二)古生物学 1. 凌乱的化石证据 无论是进化论者还是反进化论者,都希望古生物化石能辅证自己的观点。如果说达尔文时代缺少化石记录的话,那么到今天为止,人类已收集了数以万吨记的化石,是否已证明进化论的正确了呢?事实上依然不能。CHICAGO的FIELD MUSEUM OF NATRURAL HISTORY的古生物学家RAUP本是进化论者,但后来不得不放弃自然选择学说,而支持幸运者生存说。他说该馆拥有现有已知化石物种的近五分之一,可是已经确证的中间过渡类型的化石比达尔文时代还少。现有化石记录混乱不堪,人为按进化论组成的谱系漏洞百出,根本不能说明问题。进化论者们所使用的分类方法及标准又不同,因此对某一化石的断代也经常争论不休,得不到一个统一的结论。 进化论者常用的一个较为完备的进化谱系证据是脊椎动物序(VERTEBRATE SEQUENCE),包括从鱼类到两栖类,爬行类,鸟类,哺乳动物,直至人的进化。从鱼类到两栖类,曾发现一种叫RHIPIDISTIAN的鱼化石,其骨骼特徵类似于两栖类,因此被认为是鱼类到两栖类的过渡类型。但当另一种叫COELACANTH的活化石发现后,这种观点被立即推翻,因为这两种动物在进化谱系中的亲缘关系是极近的,但研究表明,COELACANTH并无任何上岸的可能性。曾经轰动一时的始祖鸟(ARCHAEOPTERYX),曾被视为进化论的铁证,因为它即具有爬行动物的特徵,又具有鸟类的特徵而被视为一个著名的过渡类型。后来发现,始祖鸟所具有的爬行类特徵,如爪和牙齿,在现代鸟类中也存在,如南美洲OPISTHOCOMNSH-OATZIN 和非洲的TOURACOCORYTHAIX。也就是说这个证据并不能用于判定鸟类与爬行类的过渡类型。另外,JENSEN早在1977年《SCIENCE》上发表的论文指出,与始祖鸟同一地层出土的化石被怀疑为近似于现代鸟类动物的股骨,因此,始祖鸟即非“始祖”,也非种间类型。1991年在中国辽宁发现的年代与始祖鸟相同或更早的鸟类化石更加深了始祖鸟的地位危机。 在从猿到人的进化过程中,拉玛古猿(RAMAPITHECUS)具有重要意义。它的下颌骨兼具人类与猩猩的特徵,牙床结构类似于人,不具有猩猩的门齿与犬齿,但上下颌的距离与颌骨的长度又近似于猩猩,这被视为是进化论的一个铁证。然而后来在非洲发现的一种狒狒(THEROPITHECUSGLADE)与拉玛古猿具有相同的牙齿及面骨特徵,但却被视作一种狒狒。由此可见,这个判据也是模棱两可的。 2. 寒武纪生物大爆炸(CAMBRIAN EXPLOSION) 达尔文对自己理论的最终归宿评价道:“如果可以证明任何复杂的器官不能通过无数的,持续的,微小的改变形成的话,我的理论将绝对失败”。 寒武纪生物大爆炸恰恰提供了一个极好的例证。大约在五亿三千万年前,在短短的几万年内,几乎现在所有生物的门同时出现在地球上。从海洋里巨大的管状蠕虫,甲壳类到较为高级的脊索动物并存。如果进化确如达尔文所言由点滴的,渐进的方式进行,那么数百万年的时间无论如何也不足以完成这一历程。虽然寒武纪之前的多细胞生物化石也有发现,但按进化论的观点,它们与寒武纪生物并无承传关系。现代达尔文主义者STEPHEN J GOULD亦无法解释,称之为“迷中之迷”(ENIGMA OF ENIGMAS),事实上寒武纪生物大爆炸是进化论不可逾越的障碍。 3. 人类的起源 在《物种起源》发表之际,达尔文曾说:“只有人类的进化,怎么都不可能用我的进化论来说明”。 的确,从进化论的观点来看,人类的进化太快了。以人为例,进化论者认为,人类诞生的历程为:南方古猿(AUSTRALOPITHECUS 200万年前) ----原人(代表为BETICONTUROPS 50万年前) ---- 旧人(代表为NEANDERTHALIAN 10万年前)----新人(5万年前) ---- 现代人类(5千年前).在这一过程中,人脑容量以爆炸般的速度增大。而现代人类产生后,进化又仿佛突然消失了,五千年来人的脑容量基本未变。再看脑细胞数量,现代类人猿为10亿个,而现代人类约为140亿个。单从数字上看是增大了14倍,但智力水平却发生着跳跃性的变化,这些证据强烈地暗示:这个进化树是不正确的。这些物种也许根本没有任何亲缘关系,而进化论者只是按时间顺序把它们拼凑在一起而已。 另外,六十年代以来,肯尼亚OLDUVAI峡谷和RUDOCF湖附近地区的考古发现,也给进化论提出了许多反例。1972年出土了一具类人动物的头骨化石,编号为KNM-ER-1470,简称1470号人。按其分类特徵,它类似于现代人,属于人属(HOMO GENUS),比南方古猿和直立猿人(HOMO ERECTUS)要进步得多,但它却处于290万年前。1470号人比进化论者所公认的人类始祖南方古猿早九十万年,比直立猿人早二百万年。这从根本上动摇了进化论的证据,成为古人类学中的一件悬案,至今没有一个进化论者能够归属1470号人在进化树中的位置。 (三)胚胎学 与比较解剖学类似,胚胎学从生物发育过程中形态的变化,推论出高等动物的胚胎在发育中重现其进化历程。如人类胎儿在发育之初与猪和鼠的胎儿都具有鳃裂和尾,形态也很相似,其实,这只是表面现象。首先,人类胎儿的“鳃裂”事实上不是鳃裂,而是快速发育的皮肤的褶皱;其次,人类胎儿的尾状结构也绝不是尾,而是神经管。在蛙胎发育过程中的尾状结构亦是神经管。再次,形态这一表象是由基因决定的。较为普遍接受的HOX基因调控理论认为,动物形态虽然丰富多彩,但在分子水平上的调控都是一致的,因此,动物胚胎发育之初形态相似,是由于HOX基因调控水平相同而已。这是近年来发育生物学最为重大的发现之一。也就是说,从形态相似仍不能得出本质亦相似的结论。 二、 不可回避的化学进化 生命产生前在分子水平上的进化(PREBIOLOGICAL EVOLUTION)被称为化学进化。完整意义上的进化论,不仅要回答生命产生后的生物进化过程,而且还要解决生命物质是如何产生的问题。即怎样由简单,无机的小分子进化到复杂,有机的大分子,进而产生生命体。但这个问题被进化论者们故意地回避了。 《DARWIN'S BLACK BOX》一书的作者BEHE教授,对数种有关进化分子生物学的学术期刊(包括JOURNAL OF MOLECULAR EVOLUTION,PROCEEDINGS OF NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES等权威杂志),近十年来所发表的上千篇文章的研究表明,在这方面的进行的工作是零。化学进化被回避的原因很简单,是因为进化论者根本无法回答。流行的观点认为,原始地球拥有还原性大气,含有氮,氢,硫化氢等成份,不含或含少量的氧。大气放电经常发生,原始海洋中水温较高,并有频繁的地质活动,如地震,火山喷发等。基于这种观点,1951年STANLEY MILLER进行了著名的“原始汤”(PREBIOTIC SOUP)实验,他在一个烧瓶中模仿原始地球的环境,用气体放电模拟雷电。实验结束后,在产物中分离到了氨基酸,这个结果轰动了科学界。但更多的问题暴露后,乐观主义渐渐消失了。我们仅举两例,说明他们的困境。 (一)化学选择所有生物大分子结构均表现为空间上的有序,蛋白质分子除了特定氨基酸的连接外,还能形成Alpha-螺旋(HELIX);Beta-折叠(SHEET)等二级结构;结构域(STRUCTURAL DOMAIN)等三级结构;直至形成四级结构---亚基(SUBUNIT)。双链DNA分子由两条单链组成,除单个核甘酸的连接与氢键作用外,还能形成双螺旋和超螺旋(A-DNA;B-DNA;Z-DNA等),所有这些结构都与该大分子的功能紧密相联。一旦这些结构遭到破坏,该大分子就会失活,所以生物体在合成生物大分子时表现出极高的精确性。 假设第一条具有生命功能的多(月太)链出现在原始海洋中,其序列为A,B,C...(A,B,C...代表天然的人体所需的二十种氨基酸)。其形成的必然条件是: (1)A,B,C...等具有足够的浓度,这样A,B,C分子才有可能相遇而发生反应。 (2)从氨基酸形成多(月太)的反应是缩聚反应,每步反应会生成一分子水,从化学平衡的原理看,反应需要脱水剂,否则水将抑制该反应。 (3)假设A与B的结合是随机的,而结合C时是选择性的,按热力学原理,这是一个(火商)减的反应,必须得有外界能量的输入。如果以上三个条件全部成立,那么C到底是由什么因素决定而被选择的呢?进化论者只能回答:绝对的随机。但在自然环境中,上述三个条件决不可能同时满足,这个随机过程缺乏先决条件。另外,从科学哲学的角度来看,进化论者的答案是不可能被证伪的(FALSIFIABLE),而且在经验世界中是不可检验的。 BEHE教授在谈到这个问题时举了一个形象的例子,他认为,蛋白质绝对随机,自然地产生,就如同一个人指望把热水,鸡蛋,面粉,糖和可可粉随机放在一起就能产生一个巧克力蛋糕一样荒唐。 (二)光学选择性 生物世界是一个不对称的世界,如果你注意观察过你的手,你会发现左右手在空间上无法完全重合,但左手和右手的镜像却能重合。在化学中这种现象被称之为“手性”(CHIRALITY),几乎所有的生物大分子都是手性的。比如,组成人体的糖类一般是右旋的,而构成蛋白质的氨基酸都是左旋的。而左旋的糖和右旋的氨基酸,几乎不能被人体利用。一般认为,在非手性的环境中不能产生手性化合物,而只能产生外消旋体,即等量的右旋和左旋体构成的混合物。现代不对称合成化学通常采用昂贵的手性催化剂,才能使反应按照人所期望的方向进行,得到单一的手性化合物。在MILLER的实验里,所有得到的氨基酸都是外消旋体。假如还用前文所举的例子A-B-C...序列,又是谁选择了左旋的氨基酸呢?众所周知,最简单的蛋白质是胰岛素--51(月太),那么由自然界随机地从二十种天然外消旋体中选择合成一个51(月太),得到全部由左旋氨基酸构成,具有生物活性的胰岛素分子的几率有多大呢?简单的数学计算可以证明是(1/40)的51次方。而在实践中,其几率是零,根本就不可能发生。MILLER的实验带给进化论者的并不是福音,而是更加剧了其深刻的危机。 进化论发展至今,已经走入了死胡同。它认为人类由偶然中产生,进化即无目的又无方向。进化论者已变成狭隘,自负的信仰者,丧失了科学的探索精神,甚至拒绝对任何进化论体系外的现象进行观察和研究。他们认为科学是研究存在和获取知识的唯一途径,凡是现代科学无法证实的,无法研究的,都是不真实的,进化论就是绝对的真理,他们把自己封闭在一个小圈子里,不愿向外迈出一步。CORNELL大学的WILLIAM PROVINE就断言,根据进化论的结论,人只是复杂的生物机器,没有任何特殊的意义。道德,信仰都不存在,也没有任何自由意志,这完全回到了十九世纪的机械唯物主义,是人类思想的重大倒退。可悲的是,这是信奉进化论的必然结果。 从科学史上看,固步自封只能加速旧体系的崩溃。如今,人类已经步入一个新的世纪,只要人们勇于打破固有的观念与框框,新科学的曙光一定会升起在地平线上。这个比较详细了。

1)生命的起源一、米勒的实验:米勒在他的实验中假设在生命起源之初大气层中只有氰气,氨气和水蒸气等物,其中并没有氧气等,当他把这些气体放入模拟的大气层中并通电引爆后,发现其中产生了些蛋白质,而蛋白质是生命存在的形式,因此他认为生命是从无到有的理论将可确立了。证明生命是进化而来的。但米勒的实验也有很多的疑点,例如所使用的能量大小,不同气体的配合等 虽然都产生了氨基酸、醣类等物质,但仍不能证明这就是生命的起源。因为他所假设的大气层不能证明是原始的大气层,所得的结果就是不确定的。米勒本身也承认他的实验与自然界生命起源相距仍很遥远。并且现代科学发现在火星上有氧气存在却没有生命,那么米勒假设大气层中没有氧气存在故没有生命之说就不成立,因此无法证明生命起源是由单细胞进化而来的。二、DNA的形成:在1953年科学家发现了DNA双螺旋结构之后,解开了遗传基因的秘密。因为基因正是DNA中的一环,由DNA转化为RNA再衍变为氨基酸,而蛋白质即由氨基酸所构成,因此知道这DNA的不同组合产生不同的物质。这转换的过程中又需要很多蛋白质的配合,所以我们可以知道若要DNA自己组合形成一个细胞的可能性微乎其微。生命的基本特性需具有新陈代谢与繁衍的功能,因此更可以确定地说,无机物不可能转变成有机物。一个生命的细胞不可能从无变有。这一定是由神创造而开始的。三、化石中找不到生命进化的证据:如果达尔文的进化论是可信的,一切生命是由无机物到有机物,是由单细胞变为多细胞,进而由低等动物进化到高等动物的话,那么在化石中应可以找到证据,但事实却不是这样。在寒武纪之前也就是大约六亿年之前,地层理根本找不到任何化石,而在寒武纪初期,又发现了很多的化石,这被称为寒武纪生命大爆炸。这一发现是无法以进化论来解释的。因为所有发现的动物化石都没有进化的次序可循。1984年在中国的澄江渠发现的一批化石群更是证实了在寒武纪之前没有任何生命的迹象,并且这群化石也再次证实了这些生物没有所谓的进化痕迹。四、地球的生命来自外星球?一连串的生物化石证明虽然强而有力地证实了达尔文进化论的不确定性,但仍有一群科学家不愿意接受神创造宇宙的信仰,而提出地球的生命是由外星球而来的,可能由陨石带来生命的细胞以致发展到整个地球生命的存在。1996年美国太空总署发表一篇报告说,他们在南极的一颗陨石上发现了一些迹象,显示这陨石来自火星,并在火星可能有生命存在。但是很多科学家也提出疑问:〔1〕这块陨石落在南极已有一万叁千年之久,这陨石上的生命迹象是直接来自火星,还是在落到地球之后的一万叁千年之中的地球上的生物化石呢?〔2〕以目前的研究发现,火星上没有适合生命生存的生态环境。并且,目前科学研究也发现在太阳系的行星中只有地球有适合生命生存的环境。因此,说地球生命是由外星球而来的理论,在目前不能被证实。若在将来即使证实了地球的生命来自外星球,那么外星球的生命又从何而来呢?所以,从根本解释,一切的生命都是来自神的创造,这是不可置疑的。2)宇宙的起源一、宇宙不是永恒的:从上一课热力学的第一、第二定律,我们知道了宇宙不是永恒的,它是有始有终的。宇宙不能自己开始,乃要有一个超自然的力量使它开始,那就是自有永有的神。神创造了宇宙。二、大爆炸理论:所谓大爆炸理论,简单地说就是宇宙开始的时候是由一个火球爆炸而形成的。近代科学研究发现宇宙不是永恒的,而是在不断的膨胀中。宇宙的不平衡现象最早是由一位德国的医生发现的。他在夜空观查星星时发现,每个星球间的距离并没有因为万有引力的关系而彼此靠近。那么,在星球之间必定存在另一种力量抵消了它们彼此之间的万有引力。他就把这现象假设为宇宙在不断地膨胀。后来科学家们又发现了红移现象,就是远距离星球射向地球的光以红光为多,近距离的则以紫光为主。这说明了星球在远离地球。接着爱因斯坦提出了广义相对论,他提出加速度不等于零的理论,其中即包含了宇宙膨胀的学说。1931年,美国天文学家以先进的天文望远镜发现,在银河系外仍有很多银河系,并且在不断地膨胀,这才使得宇宙膨胀的理论得到证实。到了40年代,科学家们预测宇宙是由大爆炸产生的,那么它爆炸之后必定会有残馀物质留在太空之中。这遗留的物质就是电子波〔辐射波〕,其所代表的温度约为零下273度。这假设在当时并没被证实。在60年代时,贝尔实验室的科学家为电讯研究架起天线时发现一直听到噪音,而这噪音所代表的温度为零下260度左右。在此同时普林斯顿大学的物理学家们也在凭理论找寻大爆炸后的馀波,后来这两组工作研究联合表示,这天线所收到的噪音即为大爆炸后的馀波,其温度约为零下270度,这一发表证实了大爆炸的理论。以大爆作为宇宙开始的说法仍需进一步的求证,因为宇宙在大爆炸后如何能维持这么的有次序是没有人能解释的。我们目前只能证实说,宇宙是由创造而来的,不是由进化而来的。宇宙是在不断的膨胀中,其它的学说则仍有待证实。三、大爆炸理论的超然性质:由于大爆炸理论可以解释宇宙的膨胀,并且各样研究的数据都与实际情况相符合,因此大爆炸理论为世人所接受。这理论的观点、推理等包含了许多超自然规律的性质,我们列举如下:1. 宇宙从无变有不符合热力学定律:科学家认为在大爆炸前宇宙是没有物质、能量、时间、空间的,一切都是从无变有的。这不符合热力学的第一定律,因为第一定律是说物质或能量只能由一种形式转换为另一种形式,它不可能从无变有。2. 原始火球熵质最高不符合热力学的第二律:热力学第二定律指出,一个过程的进行在自然情况下是由熵度低的向熵度高的方向发展,即由一个不均衡的状态进入一个均衡的状态,而大爆炸理论是由一个熵度极高的均衡状态发展成不均衡状态,与热力学定律完全相反。3. 宇宙膨胀的速度应保持均衡:因为如果膨胀的速度太慢,万有引力等定律就不能成立 若膨胀得太快,则星球不能存在。科学家们计算出宇宙的膨胀速度应保持在(1/10)的56次方之精确度,并且指出膨胀速度是远超过光速的。根据爱因斯坦的相对论,我们知道光速是一个物质的极限。又根据质能互变原理,当一个物体的速度达到跟光速一样时,它的质能则为无穷大,这是一件不可能的事。并且发现在大爆炸的瞬间宇宙温度为10的32次方摄氏度,在这样的温度下,所有的物质都会被熔解,不可能存在,这些都是在自然情况下无法解释的。4. 大爆炸遗留的微波辐射高度均匀:1992年,美国的太空卫星收集到遗留的微波,发现它们之间的辐射高度是相当均匀的,那么对大爆炸后所产生的元素、物质甚至整个宇宙的不均匀现象无法解释。由上四点,我们已能证明出宇宙有一个开始,且是超自然的开始,这一切是进化论模式所无法解释的。但若用创造论模式则很明显易懂:宇宙是由神所创造,他用他的大能、超自然的大能托住整个宇宙。四、宇宙的起源与科学家的信仰:1. 爱因斯坦理论的反应:当红移现象最早产生的时候,科学家发现了宇宙膨胀理论。进而爱因斯坦的相对论也证实了宇宙膨胀的理论,但爱因斯坦起初不愿承认,而设立了一个宇宙常数。最后他公开承认了宇宙膨胀理论的失误。2. 宇宙衡态论:当宇宙膨胀理论被确定之后,仍有一批科学家提出了宇宙衡态论,即认为宇宙膨胀之后,随时有物质加入,如氧气等,以填补宇宙因膨胀产生的空间,使宇宙的密度不变。他们以此解释宇宙没有一个开始,这是科学家们不愿接受宇宙创造论的辩词。3. 循环论的假说:即一群科学家提出他们接受宇宙膨胀的理论,但他们假设当宇宙膨胀到一个限度时,因万有引力的关系,宇宙又开始收缩,使密度温度升高到原始火球形态,又产生大爆炸,如此不断地重复。因此他们假说宇宙仍是没有开始的。这些假说在热力学中都不能被承认。综合以上的科学证实,有一群科学家说人类不得不承认有神的存在,并称颂神的作为使宇宙一切都这么有次序地运行着。3)生命的起源 地球在宇宙中形成以后,开始是没有生命的。经过了一段漫长的化学演化,就是说大气中的有机元素氢、碳、氮、氧、硫、磷等在自然界各种能源(如闪电、紫外线、宇宙线、火山喷发等等)的作用下,合成有机分子(如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、硫化氢、氨、磷酸等等)。这些有机分子进一步合成,变成生物单体(如氨基酸、糖、腺甙和核甙酸等)。这些生物单体进一步聚合作用变成生物聚合物。如蛋白质、多糖、核酸等。这一段过程叫做化学演化。蛋白质出现后,最简单的生命也随着诞生了。这是发生在距今大约36亿多年前的一件大事。从此,地球上就开始有生命了。生命与非生命物质的最基本区别是:它能从环境中吸收自己生活过程中所需要的物质,排放出自己生活过程中不需要的物质。这种过程叫做新陈代谢,这是第一个区别。第二个区别是能繁殖后代。任何有生命的个体,不管他们的繁殖形式有如何的不同,他们都具有繁殖新个体的本领。第三个区别是有遗传的能力。能把上一代生命个体的特性传递给下一代,使下一代的新个体能够与上一代个体具有相同或者大致相同的特性。这个大致相同的现象最有意义,最值得我们注意。因为这说明它多少有一点与上一代不一样的特点,这种与上一代不一样的特点叫变异。这种变异的特性如果能够适应环境而生存,它就会一代又一代地把这种变异的特性加强并成为新个体所固有的特征。生物体不断地变异,不断地遗传,年长月久,周而复始,具有新特征的新个体也就不断地出现,使生物体不断地由简单变复杂,构成了生物体的系统演化。 地球上早期生命的形态与特性。地球上最早的生命形态很简单,一个细胞就是一个个体,它没有细胞核,我们叫它为原核生物。它是靠细胞表面直接吸收周围环境中的养料来维持生活的,这种生活方式我们叫做异养。当时它们的生活环境是缺乏氧气的,这种喜欢在缺乏氧气的环境中生活的叫做厌氧。因此最早的原核生物是异养厌氧的。它的形态最初是圆球形,后来变成椭圆形、弧形、江米条状的杆形进而变成螺旋状以及细长的丝状,等等。从形态变化的发展方向来看是增加身体与外界接触的表面积和增大自身的体积。现在生活在地球上的细菌和蓝藻都是属于原核生物。蓝藻的发生与发展,加速了地球上氧气含量的增加,从20多亿年前开始,不仅水中氧气含量已经很多,而且大气中氧气的含量也已经不少。细胞核的出现,是生物界演化过程中的重大事件。原核植物经过15亿多年的演变,原来均匀分散在它的细胞里面的核物质相对地集中以后,外面包裹了一层膜,这层膜叫做核膜。细胞的核膜把膜内的核物质与膜外的细胞质分开。细胞里面的细胞核就是这样形成的。有细胞核的生物我们把它称为真核生物。从此以后细胞在繁殖分裂时不再是简单的细胞质一分为二,而且里面的细胞核也要一分为二。真核生物(那时还没有动物,可以说实际上也只是真核植物)大约出现在20亿年前。性别的出现是在生物界演化过程中的又一个重大的事件,因为性别促进了生物的优生,加速生物向更复杂的方向发展。因此真核的单细胞植物出现以后没有几亿年就出现了真核多细胞植物。真核多细胞的植物出现没有多久就出现了植物体的分工,植物体中有一群细胞主要是起着固定植物体的功能,成了固着的器官,也就是现代藻类植物固着器的由来。从此以后开始出现器官分化,不同功能部分其内部细胞的形态也开始分化。由此可见,细胞核和性别出现以后,大大地加速了生物本身形态和功能的发展。 生命的起源 关于生命起源的问题,很早就有各种不同的解释。近几十年来,人们根据现代自然科学的新成 就,对于生命起源的问题进行了综合研究,取得了很大的进展。 根据科学的推算,地球从诞生到现在,大约有46亿年的历史。早期的地球是炽热的,地球上的一切元素都呈气体状态,那时候是绝对不会有生命存在的。最初的生命是在地球温度下降以后,在极其漫长的时间内,由非生命物质经过极其复杂的化学过程,一步一步地演变而成的。目前,这种关于生命起源是通过化学进化过程的说法已经为广大学者所承认,并认为这个化学进化过程可以分为下列四个阶段。 从无机小分子物质生成有机小分子物质 根据推测,生命起源的化学进化过程是在原始地球条件下开始进行的。当时,地球表面温度已经降低,但内部温度仍然很高,火山活动极为频繁,从火山内部喷出的气体,形成了原始大气(下图)。一般认为,原始大气的主要成分有甲烷(CH4)、氨 原始地球的想象图 (左)原始大气(右)有机物形成 (NH3)、水蒸气(H2O)、氢(H2),此外还有硫化氢(H2S)和氰化氢(HCN)。这些气体在大自然不断产生的宇宙射线、紫外线、闪电等的作用下,就可能自然合成氨基酸、核苷酸、单糖等一系列比较简单的有机小分子物质。后来,地球的温度进一步降低,这些有机小分子物质又随着雨水,流经湖泊和河流,最后汇集在原始海洋中。 关于这方面的推测,已经得到了科学实验的证实。1935年,美国学者米勒等人,设计了一套密闭装置(下图)。他们将装置内的空气抽出,然后模拟原始地球上的大气成分,通入甲烷、氨、氢、水 米勒实验的装置 蒸气等气体,并模拟原始地球条件下的闪电,连续进行火花放电。最后,在U型管内检验出有氨基酸生成。氨基酸是组成蛋白质的基本单位,因此,探索氨基酸在地球上的产生是有重要意义的。 此外,还有一些学者模拟原始地球的大气成分,在实验室里制成了另一些有机物,如嘌识、嘧啶、核糖,脱氧核糖,脂肪酸等。这些研究表明:在生命的起源中,从无机物合成有机物的化学过程,是完全可能的。 从有机小分子物质形成的有机高分子物质 蛋白质、核酸等有机高分子物质,是怎样在原始地球条件下形成的呢?有些学者认为,在原始海洋中,氨基酸、核苷酸等有机小分子物质,经过长期积累,相互作用,在适当条件下(如吸附在粘土上),通过缩合作用或聚合作用,就形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。 现在,已经有人模拟原始地球的条件,制造出了类似蛋白质和核酸的物质。虽然这些物质与现在的蛋白质和核酸相比,还有一定差别 ,并且原始地球上的蛋白质和核酸的形成过程是否如此,还不能肯定,但是,这已经为人们研究生命的起源提供了一些线索;在原始地球条件下,产生这些有机高分子的物质是可能的。 从有机高分子物质组成多分子体系 根据推测,蛋白质和核酸等有机高分子物质,在海洋里越积越多,浓度不断增加,由于种种原因(如水分的蒸发,粘土的吸附作用),这些有机高分子物质经过浓缩而分离出来,它们相互作用,凝聚成小滴。这些小滴漂浮在原始海洋中,外面包有最原始的界膜,与周围的原始海洋环境分隔开,从而构成一个独立的体系,即多分子体系。这种多分子体系已经能够与外界环境进行原始的物质交换活动了。 从多分子体系演变为原始生命 从多分子体系演变为原始生命,过是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段,它直接涉及到原始生命的发生。目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。不过,我们可以推测,有些多分子体系经过长期不断地演变,特别是由于蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用,终于形成具有原始新陈代谢作用和能够进行繁殖的原始生命。以后,由生命起源的化学进化阶段进入到生命出现之后的生物进化阶段。 关于生命起源的化学进化过程的研究,虽然进行了大量的模拟实验,但是绝大多数实验只是集中在第一阶段,有些阶段还仅仅限于假说和推测。因此,在对于生命起源,问题还必须继续进行研究和探讨。 蛋白质和核酸是生物体内最重要的物质。没有蛋白质和核酸,就没有生命。1965年,我国科学工作者人工合成了结晶牛胰岛素(一种含有51个氨基酸的蛋白质)。1981年,我国科学工作者又用人工的方法合成了酵母丙氨酸转运核糖核酸(核糖核酸的一种)。这些工作反映了我国在探索生命起源问题上的重大成就。希望对你有所帮助,祝你成功!

因为生命的起源和生命的极限时相互联系的,有关的,而我们最主要的是要了解生命,观察生命,使生命不轻易被收到伤害。。。。

小学后进生转化论文参考文献

[1] 王立英.《关于后进生转化教育的思考及对策初探》[J].教育研究.2007年第2期[2] 李巨涛.《论小学后进生的教育与转化》[J].黑河学刊.2007年11月[3] 张海燕,郑传才.《罗杰斯的人本主义思想及其人格理论在后进生教育和转化中的应用》[J].教育探索. 2007年第10期[4] 韩素梅.《苏霍姆林斯基的教育观与“后进生”转化》[J].科技资讯.2007年第2期[5] 高小泉.《素质教育观下中职后进生问题的再探索》[N].珠海城市职业技术学院学报.2007年3月[6] 谌启标,王晞.《班级管理与班主任工作》[M].福建教育出版社. 2007年08月[7] 万玮.《班主任兵法》[M].华东师范大学出版社. 2005年04月[8] 魏书生.《班主任工作漫谈》[M]. 漓江出版社. 2005年06月这是我上次写这个论文的时候的参考文献,希望对你有帮助。

小学数学论文浅谈估算教学的现状与改进措施大溪二小 徐再立摘 要:估算教学让我们觉得有很多困惑,如学生的"先算后估","估算速度慢于精确计算"以及"估算方法举棋不定"等现象,说明了我们的估算教学有待改进.改进估算教学法就要转变教师观念,重视估算教学;结合具体情境,培养估算意识;教给估算策略,提高估算能力.关键词:估算教学效果 教师观念 估算意识 估算能力估算教学随着新课程的诞生而成为了广大教师讨论的焦点问题之一.我们不难发现,虽然我们对估算教学进行着积极探讨,但估算教学还是让我们觉得有很多困惑.例如学生的"先算后估","估算速度慢于精确计算"以及"估算方法举棋不定"等现象,都说明了我们的估算教学有待改进.那么,到底是什么原因使得估算教学效果不好 我们又该怎么做才能提高估算的教学效果呢 我想从教师和学生两个层面来谈谈对改进估算教学的初浅想法.转变教师观念,重视估算教学现状分析从现状看,教师并不象课程标准那么重视估算教学.原因有以下三个:1.教师受传统教学观念的影响.估算教学在老教材中是选学内容,在新教材中是必学内容,而且在教材的各册各章节中都有要求.但是教师受传统教学观念的影响,没有将估算教学作为一种计算能力来培养,往往是教材有安排则教,无安排则不教,没有自始至终地坚持培养,根本没有将估算教学与精确计算平起平坐,并肩作战.2.教师对估算教学功能认识不明确.我从个人和同行者身上发现,我们很多教师都认为估算的功能就是在没必要精确计算时充当一种简便计算方法,或者是充当检验精确计算是否正确的验算方法.很多教师都没有认识到,估算除了以上两种功能之外,它更重要的功能是在培养学生的数感和数学素养上.3.估算教学的评价现状使得教师对估算教学不重视.由于估算教学不是作为独立单元安排教学,对估算教学效果的评价也不是独立而显著的,往往只是在纸笔测验中加入少量几道只要求给出估算结果的估算题.这样少量几道题的分数相对一张试卷来说,失与得的差别也不是很大,因此,估算教学效果也不被教师怎样看重.(二)改进措施1.走出传统教学观念的辐射圈.教师要从老教材中走出来,阅读新课程标准,了解估算教学目标;教师还要纵观新教材,梳理整套教材安排体系,了解估算教学在整个教材体系中的安排情况;理清新教材对估算教学的重视程度,不要再受传统教学观念的影响,重视估算教学.教师要明白口算,笔算与估算是三种基本计算技能,口算能力,笔算能力与估算能力组成了一个人完整的计算能力,要培养学生的数学能力,这三种技能缺一不可.因此,我们在平时的教学中要注意,以前对估算有所轻视,现在应着重花时间来弥补,不能因学生的估算能力欠缺而影响他的数学能力.因此,教师要足够重视估算的教学.2.认清估算教学的功能.估算是一种计算方法,它的基本功能是在不需要精确计算时使用它来快速计算;估算还经常充当验算的角色.估算除了这两个功能外还有一个重要的功能是它可以培养学生的数感与数学素养.如通过对数与量的估算,可以使学生亲身体验所学的数与量的大小与多少,例如, 当学习了自然数1-100后,可让学生去估算一把黄豆有多少粒,一个教室有多少人,待估算出结果后再去精确地算一算, 看二者之间的差距, 从中体验1—100等数到底有多少.这不正体现了新课标提出的让学生在体验中学习数学吗 通过估算教学还可以促进学生建立用数学的意识, 提高用数学的能力.例如,在超市购物时,估算需要多少钱 买水果时,感觉一袋水果有多重.这些问题都可以使学生将书本知识转化为实际生活问题,加强书本知识与生活问题之间的联系.因此,我们说估算教学是很有必要的,需要引起教师的足够重视.3.改变估算教学效果的评价机制.要改变估算教学效果的评价机制,学生估算能力的评价应避免简单的只看估算结果的纸笔方法,重视估算过程的考查[1].可以采用以下措施:⑴写出估算过程.如49×3≈50×3;⑵写出估算结果的大致范围.49×3300人,答:他们不能同时上船."看到这种状况,我与学生有了如下对话:师:"这道题必须要精确计算吗 "沉默片刻,生1:"不用."师:"为什么 "生1:"因为100加200就有300了."师:"他是用什么方法计算的.这种方法你们觉得怎么样 "生2:"他用估算的方法,比较简便.可以就写作138+202 〉300."师:"那你们为什么不这样做 "学生哑然.这个案例使我想到,我们的学生是怎么了,他们在写题时不是都不喜欢多写字吗 那他们为什么宁可多写几个字,也不用估算的方法呢 我们苦苦教学的估算,不是成了"纸上谈兵"了吗 这样学估算还有意义吗 2.习惯使然.学生估算意识不强的还有一个现状是学生习惯于看到题就精确计算,而不先思考用什么方法计算更合适.(二)改进措施1.要提高小学生的估算能力,首先要让学生明确估算的意义,这样才提高他们学习估算的积极性[2].这就必须要求我们创造具体情境,结合具体情境,培养学生的估算意识.如果不是在具体情境中谈培养估算意识就比较空洞.比如著名特级教师吴正宪老师上的《估算》一课,她在课的开始环节,就创设了一个情境,青青和妈妈去超市购物,选好了商品后,妈妈的问题是:妈妈带了200元钱,够不够 再让学生判断在下列哪种情况下,使用估算有意义:A,妈妈考虑200元够不够时;B,营业员要将每种商品的价格输入收银机时;C,妈妈被告知要付多少钱时.在这里,吴老师没有问"买这几件物品大约需要多少钱 "而是设计了这样一道选择题,显然是从培养学生估算意识角度考虑的.像吴老师这样,在教学估算之前,先让学生来判断什么时候需要估算 什么时候需要精确计算 使学生明白了我们为什么要学估算 学估算有什么用 不正是数学课程标准提出的"人人都要学有用的数学"吗 这比我们口口声声的告诉学生"估算很有用","估算比精确计算要简便"来得有效得多.当然,这里所指的具体情境并不都是指上面购物环境,还可以是在碰到其他有具体情况的问题时,如下列算式中,得数比800大的算式是( )A,462+335 B,397×2 C,1000-209 D,215×4很明显,像这样的题用估算解决比较快.所以通过比较解决这道题的速度,也可以培养学生的估算意识.2.培养学生的估算意识除了要使学生明白什么时候用估算之外,还要使学生养成估算的习惯.培养估算习惯要靠时间与毅力来实现.如计算之前,先估一估得数大致在什么范围,精确计算之后,又估一估值是不是在这个范围之内等.课堂上多些"请估一估","说说你是怎么估的"这样的要求.经过一定时间这样的训练之后,学生就会有估算的意识和习惯.当然,这里行要求教师自身要有估算意识和习惯.三,教给估算策略,提高估算能力(一)现状分析1."先算后估"现状存在.我们不难发现有一部分学生(特别是中差生)碰到估算题时是先精确计算出结果,再对精确结果求出近似值的.这种状况在新课改刚开始几年存在的相当多,目前仍然部分存在.主要原因是学生估算速度慢于精确计算,估算能力不强造成的.2.估算方法"举棋不定".根据我的教学经验及调查结果发现,有一部分学生不喜欢估算而喜欢精确计算的原因是:精确计算答案唯一,方法也常常具有唯一性,而估算的方法和结果都具有多样性,学生在估算能力不强的情况下对使用估算方法感到信心不足,举棋不定.3.片面的训练"先估后算"教学模式.教师在估算教学中,往往很注重估着算,就是着重让学生在通过近似后的算.这样也是片面的,有些题目可以能通过不用求近似数就能估出来的,也就是说估算策略是很重要的.(二)改进措施虽然估算的方法灵活多样, 答案也不具有唯一性, 但估算并非无法可依,无章可循, 也是可以总结出一般的估算策略的.要使学生能灵活,主动地使用估算,我们必须要教给学生估算的策略与技巧,提高估算能力.1.熟练撑握求近似值的方法.求近似值是估算教学的基础,这就要求我们多设计类似于"这个数接近几","这是一个多大的数","看到这个数,你想到了什么数"等问题,使学生看到一个数就能在头脑中反应出它的近似数.对于学生取近似数时出现不同的结果,如378看作380,400,350等不同的近似数,我们都要做出相宜的评价,而不能以教师心中的满意答案来否定学生的想法.我们要鼓励学生敢于取近似值,敢于表达自己的想法,学生的数感就会逐渐得到增强,估算的速度也会得到提高.2.学会调整策略,培养优化意识.估算是非常讲究策略性的一种计算方法.我们要让学生充分体验估算的方法多样化与优化的过程,给他们自己体验选择估算策略的过程.如著名特级教师吴正宪法老师在《估算》一课中对估算的调整策略很重视.她先通过学生自己得出"最好用中估,凑调估或大小估的方法进行估算".再安排了以下两道练习来感悟估算的策略意识.(1)学校组织350名同学去春游, 租了7辆汽车, 每辆汽车有56个座位, 要求每人一个座位, 够吗 (2)一辆卡车, 自重986千克, 车上载有6箱货物, 每箱285千克, 能顺利通过一座限重3吨的桥吗 吴老师组织学生讨论: "对于这种问题, 大估,小估……哪种估算方法好啊 " "大估有把握, 还是小估有把握 ""以后要估算的时候, 是大估或小估, 还是…… " 学生自己得出"要根据实际情况确定估算的方法, 有时大估比较有把握, 有时小估保险些……".像这些需要调整策略来估算的问题是学生的薄弱之处,特别是中差生,所以,我们平时要加强估算调整策略的训练,使学生在经验支持下灵活使用估算本领.3.运用策略灵活估.⑴灵活利用数学规律,性质来估算[3].利用数学规律和性质来估算,可以省去求近似值的步骤,能使估算更简洁,更快速.如利用一个不是0的数乘纯小数,积小于这个数的规律,就可以判定×的积必定小于,在比较〇 时,可以想>,=.所以>.熟练掌握数学规律与性质,可以使估算速度更快.⑵根据实际需要选用估计方法.估算并非都是要求近似值的,有些情况下可以省去求近似值的步骤.如我们在教学"吨的认识"时,就只要让学生感觉50千克有多重,想象1吨即1000千克,有20个50千克的重量,实际上这也是估一估的过程.在一些生活实例中,有时也可以不用求近似值来估.如估一个会场的人数,我们是不会把一个人当单位,然后想有多少个这样的一个人.而应该是先想我们班有50人,那么这里大概有多少个50,当然也可在想想100人大概是多少后,再想想这里有多少个100人.参考文献:[1]张俊英,对小学数学估算教学的思考,小学教学研究,2008(6)[2]张丽珍,小学数学教学中估算能力的培养,甘肃教育,2001(9)[3]周 豪,小学生估算能力的培养,小学教学参考,2001(3)小学数学论文计算教学中 "情景串"教学资源的开发和利用温岭市横湖小学 鲍 淼[内容摘要]在计算课中自始至终发挥导向作用,使学生通过解决"情景串"中的问题引发对数学计算的学习,将解决问题与计算学习二者紧密结合,让学生既经历计算知识与技能的形成过程,又能把学到的计算知识作为解决问题的工具,把应用意识的培养贯穿于数学学习的全过程,这是"情景串"教学的核心内涵.教师应找准"支点",创设具有"数学韵味"的"情景串",在计算课中真正发挥其应有的价值.本文从以下几方面来阐述"情景串"教学资源的开发:一,动态的情景串来源于静态的主题情景图;二,动态的情景串来源于贴近的生活实践;三,动态的情景串来源于生动的动画故事;四,动态的情景串来源于有趣的游戏活动.[关键词]动态情景串 静态主题图 生活实践 动画故事 游戏 [正文]美国国家委员会在《人人关心数学教育的未来》报告中指出:"今天一个数学本领仅限于计算的人,几乎没有什么可贡献于当今的社会,因为廉价的计算器就能够把事办得更好".如果现在还是把计算教学的目标定位于牢记计算法则,形成计算技能,显然是缺乏现实意义的,教师应该借助计算教学这个载体,引领学生主动参与,积极探索,使他们在获得计算知识的同时,情感,态度,价值观等方面得到和谐的发展.因而,计算教学目标的确定,不能只满足于让学生掌握方法,学会计算,而是着眼于让学生体会计算学习的需要,让学生经历计算策略的探索,感悟计算思维的魅力,真正发挥计算教学的育人价值,从而使学生在获得计算知识的同时,情感,态度和价值观得到和谐发展.如何加强计算与应用的有机结合成为了数学教学中一块难啃的"骨头".数学课需要学生注意力高度集中,思维积极活动才能完成学习任务.而对于小学生来讲,课堂注意力集中的时间相对较短,更何况是内容相对枯燥的计算课.如果我们把课堂上学习的内容通过创设相关联的一组情景将整节课链接成"情景串",即整堂课中围绕着一个主题的大情景来组织教学,将教学内容分散地设计在相联系的情景的各个环节中,即各个"情景串"中.从而引发了一系列相对独立的又有着一定逻辑关系的问题,形成"问题串",还计算教学一个现实生活的背景,加强了"书本世界"与学生"生活世界"的沟通, 这无疑会大大增加所学知识的趣味性和吸引力,防止学生"注意力疲劳",有助于营造"动态生成"的课堂.下面就结合我平时的教学,说一说我在数学计算教学中是怎样进行"情景串"教学资源的开发和利用.一,动态的情景串来源于静态的主题情景图实施情景串教学并非无源之水,无本之木.新教材在排版上明显文字叙述少了,随之而来的是一幅幅生动有趣,五彩缤纷的主题图嵌入我们师生的视野,也深深地吸引着我们.正是这些将一幅幅寓知识,思想,情感于一体的主题图融入我们的课堂教学,为我们的教学设计提供了丰富的资源,给枯燥的数学赋予了新鲜的生命,使我们的情景串教学成了有源之水,有本之木.充分挖掘主题图,以学生感兴趣的相对独立的故事或活动演绎"主题图"情景,把丰富的情景画面与具体的数学知识有机结合起来,让丰富的情景设置在学生学习的过程中自始至终发挥一定的导向作用,帮助学生在快乐的氛围中学习知识.如第四册"表内除法(二)"的第一课时,例1给出了学生庆祝节日的主题情景图,而配备的练习1——4的主题图分别是小猴爬竿,小兔采蘑菇,小鸟送信,小猪吹泡泡.而低年级学生对静态信息窗的兴趣持续时间过短,相对独立的主题图使课堂显得过于松懈,存在一节课中前半节课学生兴致高昂,后半节课学生死气沉沉,按部就班的现象,于是我尝试着把静态的,相对独立的几个信息窗转变为一个动态的连贯的情景串.把整节课设计成以学生喜欢的"庆祝六一"为主线,通过"布置联欢会场"(例1的教学内容)—— "参加快乐的游园活动"( 练习1——4的教学内容)展开教学. 情景一:布置节日的教室(教学例1)."今天是快乐的六一儿童节,你们高兴吗 小朋友们为了庆祝自己的节日,要把教室打扮一番,我们一起去看看吧!"(课件呈现)这一环节的设计目的是根据信息窗提出问题串,探讨计算的方法.使学生体会因为要解决问题才有了计算,计算是伴随解决问题而产生的.情景二:游园活动"盲人问路"(练习1)老师准备带你们去参加六一节的游园活动,你们想不想参加呢 盲人问路的游戏规则:一人蒙眼随意指题,其他学生参与计算.情景三,情景四,情景五分别是游园活动"小猫钓鱼","水中捞月","吹泡泡",相对应的是练习2——练习4.通过对教材的有效调整,把静态的信息窗变为动态的情景串,将用乘法口诀求商的计算技能以图画,操作,语言等形式为载体,潜意识地传递给学生,让学生能在直观,生动的游戏情境中兴趣盎然地去计算,使他们体会到用乘法口诀求商是帮助人们解决实际问题的工具,让学生发现数学就在身边,对数学产生亲切感.二,动态的情景串来源于贴近的生活实践选取学生熟悉的生活情景,可以直接选取教材中提供的学生熟悉的日常生活情景进行加工或自己创设学生感兴趣的现实生活情景,将学生感兴趣的生活实践活动情景贯穿起来,编排成"情景串". 如第四册表内乘除法的练习课中我是这样设计的:情景串大背景:星期天老师带领同学们到游乐园去玩.情景一:出发前,班长清点人数. 师:我先请班长清点一下我们今天一共来了几组 (6组)小 朋友看一看每组有多少人 (4人)师:板书:一共6组,每组4人.师:谁能根据这两条信息提出一个问题 (一共有多少人 )谁能解决这个问题 情景二:开始出发,如何租车 课件画面:停车场里有8辆车,每辆车限坐3人.情景三:来到游园门口,准备买票.课件画面:游乐园门口,张贴有游客须知及门票价格(每人2元).情景四:进入游乐园,设计游乐项目及游览路线.课件画面:游乐园内各项游乐设施的价格及相关规定.情景五:休息,到游乐园内的食品超市购物.课件画面:游乐园一食品超市内,矿泉水2瓶6元,汽水每瓶4元.在以上一连串相关的情景中,有明,暗两条线,明线是游览,暗线是"观察画面,搜集信息——根据获取信息提出问题——合作交流,计算解决问题",在整个学习过程中,学生兴致勃勃,积极动脑,热烈参与,在看似游玩的过程中,既巩固熟练了表内乘除法,又培养了应用知识解决实际问题的能力.一节课,始终围绕"游览"这一情景而展开,教师给学生创设了一个又一个的情景,引发一环又一环的问题,为学生自主学习,自主探索活动提供了一个有效的平台,促使学生层层深入地思考,体验与感悟,让学生自觉地,全身心地投入到计算学习活动中,用心发现,用心思考,真诚交流,在跌宕起伏的情感体验中自主完成对知识的建构.创造性地巧构情景串,将计算的内容,知识与技能溶入了丰富多彩,生动有趣,具体现实的生活场景中,激活了学生学习的积极性;激活了学生思维的灵活性;激活了学生问题意识,形成了问题串;改变了学生的学习方式,使学生在现实的"情景串"中,会应用数学思想,发现问题,提出问题,自主探究计算解决问题;在"情景串"中合作交流体验到学习数学的乐趣,促进学生的发展.三,动态的情景串来源于生动的动画故事单靠一幅图,一段话是很难创设出让学生感兴趣的情景的.动画故事是小学生的最爱,小学生对于动画故事非常感兴趣,他们思维也就容易被启迪,开发,激活.对来源于动画故事的情景串就会产生可持续的动机,这是一种催化剂,使计算教学跳出纯粹为计算而计算的技能训练的老路子,让学生在生动具体的情景中学习数学,算用结合,使课堂充满生趣.如第一册在教学"用数学"时,上课伊始,我就以"森林里的早晨"那美丽的画面,鸟儿的叫声吸引孩子们的注意力,使孩子们仿佛身临其境.整节课我设计了引导一系列学生去郊游大森林的事理情景串,把教材中的例题,习题有机地串联了起来,使学生仿佛置身于愉快的旅途之中,让学生在玩中学,乐中学,学中乐.把抽象的知识具体化,静态的画面动态化,使学生的各种感官参与学习活动,形成了生动活泼,兴趣盎然的学习氛围,促成了认识活动的探索化,动态化和情感化.如第五册第六单元中"一个因数中间有0的乘法",我尝试着把静态的,相对独立的信息窗改变以学生喜欢的《西游记》神话故事为主线的一个动态的情景串.情景一:(例5主题图)王母娘娘要过大寿,她派7个仙女到蟠桃园去摘仙桃为自己祝寿,仙女们到蟠桃园一看,大吃一惊,只见孙悟空正坐在桃树大口大口地吃着桃子,树上一个仙桃也没有了,仙女们赶快回来向王母娘娘禀报:"仙桃都被孙悟空吃光了,一个也没摘到".让学生列加法算式与乘法算式,讨论得出:0和任何数相乘都得0.情景二:(例6主题图)小朋友,吃了蟠桃真的能长寿吗 (不能)是啊,生命在与运动,我们应该像这位老寿星一样每天坚持体育锻炼.老寿星每天要在公园步行3圈,每圈508米,你能算出老寿星每天步行多少米吗 想一想,要算老寿星每天步行多少米,怎样列算式 学生探究算法,得出:不管因数中间是否有0,都要用这个一位数去乘多位数里的每一个数位上的数,即使十位上是0也要乘,如果没有进位,积的十位上要用0占位.情景三:(巩固深化,拓展应用)现在正是小朋友长身体的时候,所以我们一定要参加体育锻炼,你们瞧,聪聪就要去参加智力长跑了,我们也去参加好吗 (具体练习略,在以下闯关练习中渗透了基础题,提高题,拓展题)这一情景串的创设亲切,简单,自然,让学生在熟悉的动画故事情景中提出有关的计算问题,学生在故事中练习,在故事中学到知识,不仅感到轻松,愉快,而且在不知不觉中,就把一节课的知识学会了,直到下课时还意犹未尽.四,动态的情景串来源于有趣的游戏活动来源于生动有趣的游戏活动的情景串特别适用于计算练习课与复习课.计算练习复习课,大家都无所适从,要不一题一题照着讲,要不分类来讲,的确枯燥,不知不觉成了我们数学老师心中永远的痛.对于学生尤其是中低年级的小学生而言,单纯地出示练习复习材料让学生直接练习,仅仅停留在对知识简单回炉上,他们会觉得枯燥乏味.但如果根据练习复习内容,用情景串将知识进行有效整合,提升,枯燥的练习复习课就会变得有趣有益.如第三册数学第二单元"100以内数的加法和减法"的整理复习课, 整堂课我设计了三个阶梯式情景游戏.游戏一:"比比谁取到的收获卡多",要求任选一张收获卡填出并贴在黑板上,对的为优胜者,主要是归纳100以内两位数加,减两位数笔算法则.学了"100以内的加法和减法",你们都有哪些收获 如我学会了用竖式计算加法和减法,在用竖式计算时要注意( )对齐;笔算加法时,( )位满十,要向( )位进1;;笔算减法时,( )位不够减,就要从( )位退( );解决问题时,当结果不需要十分精确时,可以用( )的方法找到与结果相近的数.游戏二:"请你露一手"用自己喜欢的竖式计算各题.每生领到一张题卡,在规定时间内算对的为优胜者.主要检验计算的正确率和速率.游戏三:"智取宝盒",小精灵聪聪和明明看到小朋友这么能干,想邀请你们到他们的聪明屋游玩,聪明屋中有两个宝盒,里面装着许多智慧星和聪明豆,你们想得到吗 要想拿到智慧星和聪明豆,赶紧解决宝盒上的题卡,题卡设计将实际生活与现实情境相结合,包含了购物的估算,解决生活中的数学问题.思路表达清晰,解答方法正确的为优胜者.这样的设计让学生耳目一新,克服了单调,枯燥,以题讲题的弊端,让课堂绽放出万花筒般斑斓的色彩,达到情意共鸣,互动生成的课堂氛围."情景串"的创设,应是充满计算课堂的整个时空,只要有计算活动的进行,就有相应的计算背景,它应当是多维度,全方位的,应当在学生整个的计算学习过程中自始至终发挥一定的导向作用,促进学生进行自主,有效的学习.以激发学生的计算兴趣为支柱,以培养学生的数学问题意识为导向,以促进教学目标的有效达成为目的,努力创设"合适的"情景串.让情景串以"数学"为支撑,让情景串多一点"数学味",使我们的数学课堂不失"数学味",使我们的计算课堂不失"生活味"!- -

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论数学教学中问题设计与提问的问题及对策新村完小 张子文在当今的数学课堂,数学教师在教学中的活动设计往往以问题串的形式呈现。但在教学实践中发现,许多时候教师的提问还存在着诸多不足,不能真正激发学生进行深层次的数学思考,致使教学有效性、实效性、高效性得不到很好的实施,具体表现如下:1.难易失调 教师缺乏对教材的深入研究,缺乏对学生情况的充分了解,把他们估计得过高或者过低,所设计的问题在难度上要么过大,要么过小。过大时,超出学生的理解水平,学生不能与教师产生共鸣,常使全场沉默无言,教师不得不把问题分解,化难为易,使学生重新入轨。再者就是教师为了保证教学顺畅,把教学内容肢解成许多小问题,师生一问一答,教师问得从容,学生答得流畅,整齐划一,实质上很多问题没有思维价值,严格讲不能叫做问题。也正是这些虚假问题为学生开辟了一条思维通道,限制思维的方向和路线,带有去“问题化”的倾向。以上两种情况都无法对学生的思维进行适当的训练,使其停在无法思考、不用思考的状态下,自然谈不上启迪、诱导和开发了,阻碍了学生思维能力的培养。 2.越俎代庖 教师提出问题后,没有给学生充分考虑和讨论的时间,就让他们回答,学生答不上来。此时教师不是想办法对学生进行启发诱导,调整思考的角度,换个说法矫正学生的思路,而是急急忙忙讲出答案,把学生应该做的工作取而代之。结果自己劳神费力设计的问题不解自破,无形中抑制了学生的积极性,影响了其学习情绪,造成学生的思维懒惰。时间长了,大家都不愿意回答问题,越是难题越是如此,这样对培养学生的能力,促进他们思维水平的提高有害无益。3.口头禅现象 很多教师在课堂上“是不是”“对不对”等问题充斥课堂。学生回答“是”能代表发自内心的认同,学生回答“对”,能表明其思维的清晰明朗。这样的问题只能折射出教师教学的肤浅,高明的教师是用心沟通的而无需通过“是不是”“对不对”来寻求自我满足。这样的问题让学生从小学会察言观色,试想:学生不回答“是”“对”又能怎样说呢? 4.去数学化 有些教师提出的问题与教学内容相去甚远,尤其是不恰当的情景创设,造成的结果是“种了别人的田荒了自己的地”,导致教学始终在数学的外围盘旋,没有让学生触摸到数学的本质,没有了“数学味”。 要提高问题设计与提问的质量,教师应在授课前和授课中分别做好三个把握,上课前的三个把握为: 1、把握好教材 通过对教材的认真钻研,理解编者的意图,弄清单元章节的构成及其地位,掌握训练的基本要求,从而能够脉络清晰地分出重点、难点,从教学目的出发,以重点为突破口,设计出恰当的问题。这样使好的问题既有利于揭示数学本质,又有利于学生养成思考的习惯。 2、把握好学生 对学生的基础知识、行为习惯、学习态度、学习方法乃至班风班貌等有一个细致的了解,熟悉各方面的情况,这样设计的问题才能有的放矢,结合实际,学生才能适应,乐于接受。目的就是让好的问题不仅有利于学生寻求解决问题的策略,同时也培养学生的问题意识。 3、把握好课型 教师要善于根据不同课型,不同要求,不同的训练重点来设计问题,而不是千篇一律,从而达到因材施教。新授课上,教师要在新旧知识的衔接点设计问题,促使学生思索,探究新知识。练习课教师提的问题要有恰当的角度、幅度和坡度,复习课教师提的问题要有挈领而顿、百毛皆顺的功能,问题应从大处入手,让学生各抒己见,互相补充,便于形成知识网络。 授课中要注意三个把握: 1、把握好课堂提问的“时间距离” 一节好的数学课不是一讲到底,也不是一问到底,精讲巧问,处理好提问的节奏,安排好提问的时间距离,留给学生一定的思考时间,让学生和问题进行零距离接触,学生才能对所学的知识理解得更深更透。例如:教学《圆面积的计算》这一课时,先引导学生动手操作,将半圆分成若干个相等的小扇形,然后剪开,重新拼合,拼成一个近似的长方形后,老师只需设计两个问题即可:(1)请大家认真观察,拼成的近似的长方形和原来的圆形有哪些联系?问题提出后留给学生比较宽松的思维空间,通过思考学生要说的很多,学习好的学生可以抓住两图形之间的内在联系,中等生只是在语言条理上差一些,学习上有困难的学生也能说出一二来。这样便有利于学生理解,发现形变面积不变,这个近似的长方形的长就是原来圆周长的一半,宽就是原来圆的半径。(2)完成上述的发现后,老师可以再提出第二个问题:“根据上面的发现我们知道了长方形的面积怎么计算,那么,圆的面积又该如何计算?”由于学生明确了两个图形之间的内在联系,完全可以对头脑中储存的信息加工、整理,进而独自推导出圆的面积计算公式。2、把握好课堂提问的“空间距离” 课堂上要处理好老师和学生之间的空间距离,在提问时,恰当的近距离可以使学生感到教师亲切的期待。因此教师要走下讲台,走到学生中间,认真倾听学生的意见,或者参与到小组活动中,成为学生学习的伙伴。更为重要的是处理好学生和问题之间的空间距离,所提的问题范围不能过于空洞,也不能过于狭窄,既不能让学生觉得无从下手,也不能太直太露,让学生无需思索就可回答,使提问失去意义。这就要求教师在设计问题时心中要了解学生的知识情况,在他们的知识最近发展区提问,对浅问题、直问题从较隐蔽的角度提问,拉开问题与学生的距离,留给学生思考的余地,对大问题难问题则需要大题小问,难题浅问,通过问题分解来缩短学生与问题的空间距离。 3、把握好课堂提问的“心理距离” 首先,拉近师生之间的心理距离,老师提问不要给学生一种居高临下的感觉,语气可以平缓一些,态度和蔼一点,提出问题后让学生思考一段时间再回答,如果学生回答有误,不要责备,更不能讽刺挖苦,允许学生出错,如果学生暂时回答不上来,教师要多加鼓励,让他别着急,一想再回答。只有学生保持轻松的心理状态,敢想敢说敢做,才能得到令人满意的回答。 其次,教师要控制好学生和问题之间的心理距离,好的问题既有挑战性,又是大多数学生经过思维努力后能够解决的。这样的给学生“似曾相识又陌生”的感觉,让学生“跳一跳够得着”,增强学生解决问题的内驱力。由于学生在知识基础方面具有差异性,因此同一个问题与不同的学生之间心理距离是不同的,老师提问也不能“一刀切”,对于难度较大的题目可让优秀生来回答,对于难度一般的题目可以让中等生来回答,对于简单的问题可以让后进生来回答,让人人学有所得,人人都有成功的体验,每个人都能得到发展。如:在教《圆的面积》一课时,可按学生的实际学习能力,提出不同的学习要求,设计不同的问题“(1)阅读课本,你能按课本图示把圆拼成一个近似的长方形吗?他们之间有何关系?(后进生做答)(2)阅读课本,你能根据操作实践,说出圆面积公式的推导过程吗?(中等生回答)(3)你还可以用其他方法推导出圆的面积公式吗?(优等生回答)这样的问题,符合不同层次学生的心理水平,使他们能够各有所获。 再次,好的问题不但具有开放性,还要兼顾差异性。开放性,即目标是聚合的,思维是发散的,解决问题的策略是多样的:差异性,即能适合不同层次学生的需求,使每个学生都能调动已有的知识经验作出个性化的解答,让每一个学生都进行深入的思考。

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