基于国内、外中学生物学教材对进化论先驱拉马克的重新评价*

2020-02-15 12:10:07陈静怡李银蝶胡英超丁国骅
生物学通报 2020年9期
关键词:生物进化进化论获得性

陈静怡 李银蝶 胡英超 丁国骅**

(1 丽水学院生态学院 浙江丽水 323000 2 杭州学军中学教育集团文渊中学 浙江杭州 311200)

2019年是法国博物学家拉马克(Jean-Baptiste Lamarck,1744—1829)《动物学哲学》发表210 周年暨拉马克逝世190 周年[1]。作为“生物学(biology)”一词的创始人,拉马克有着辉煌但颠沛的一生[2]。从军人到植物学家再到动物学家,他一生出版过《法国植物志》《无脊椎动物分类志》等十几部著作,内容涉及植物、地质、气象、动物、意识心理等众多领域[1]。1809年,拉马克在《动物学哲学》一书中提出:环境条件的变化是生物产生变异的根本原因;生物的进化是“用进废退”和“获得性遗传”的过程;生物发展是按照等级不断前进的[3]。即其核心是“用进废退”和“获得性遗传”理论,即著名的拉马克学说[4]。同时,这也是第1 个系统性的唯物主义的生物进化观点。该学说的创立一方面是挑战了封建神学,否定了神创说和物种不变论,促进了人类认识的飞跃;另一方面也将发展的思想引入生物界,开创了生物科学发展的新时代。而后,达尔文在1859年出版的《物种起源》一书中所阐述的“物竞天择,适者生存”观点取代了拉马克学说,成为了学术界广泛认同的生物进化论。

然而,近年来随着表观遗传学说的出现,在一定程度上被认为是对获得性遗传的重要证明。表观遗传思想和获得性遗传观点所强调的遗传现象均基于表型上的代际连续性,遗传物质DNA 本身并未发生改变,打破了以往认为基因决定遗传性状的重要论述[5]。但在中学教材中关于拉马克作为进化论的先驱被逐渐忽视而淡出。近几十年以来,关于拉马克的评价鲜少被人提及,在国内初、高中的科学、生物学考试大纲中,仅有关于达尔文进化论的考点。课堂上教师往往强调并围绕达尔文的自然选择学说进行教学。本文通过对国内、外中学生物学教材中关于拉马克生物进化内容的总结,提出中学生物学的教学策略,探讨近年来表观遗传学对生物进化理论的推动,对进化论先驱拉马克进行了重新评价。

1 国内中学生物学教材中的拉马克

中学课程标准或教学大纲是国内生物学教科书编写的重要参考依据。在1929年颁布的第1 部《高级中学普通科生物学暂行课程标准》中,拉马克学说被列为学习目标之一,但在之后的20年,课程标准中并未明确指出;直至1951年教育部发布的《高中达尔文学说基础课程标准草案》中强调拉马克学说在进化思想作斗争的作用,引起了人们的关注;而后在1957年《关于中学历史、地理、物理、生物等科教科书的精简办法》中对拉马克学说进行了全面的删减,此后,达尔文学说逐渐成为生物学进化章节的重要教学内容[6]。

进入21世纪以后的生物学教材多以2003年《普通高中生物课程标准(实验)》为依据。通过查阅人教版、苏教版、北师大版、沪教版、鲁教版、冀教版、浙教版、沪科版、华师大版的初、高中教材,目前仅在浙教版、人教版、沪科版、北师大版中对拉马克的学说有少量提及。朱清时[7]编写的浙教版《科学》九下第4 节中关于进化论演变,较为客观地表述了拉马克在法国博物学家布丰之后,提出了“用进废退”的新观点,并通过“为什么长颈鹿的腿和颈部那么长”的案例,对拉马克学说进行了详细解释。拉马克学说认为长颈鹿是为了适应环境的改变,能吃到更高处的树叶,使腿和颈部随着环境的变化而变化,同时,这种改变在后代中可不断遗传,也称为“获得性遗传”[8]。朱正威等[9]编写的人教版高中生物学必修2《遗传与进化》教材中关于近代生物进化理论的由来,简述了拉马克进化学说,肯定了拉马克是历史上提出较完整进化学说的第1 人。《遗传与进化》 教材中指出,信奉神创论的历史背景使拉马克学说在当时受到种种非难,而50年后的达尔文学说逐渐被接受并得到肯定[9]。由此可见,拉马克的“用进废退”学说给了达尔文很大的启发。沪科版高三《生命科学(第3 册)》在达尔文与进化论的创立中,仅以一句“没有引起社会的重视” 结束了对拉马克生物进化学说的介绍[10]。北师大版高中《生物必修2》第2 节在科学发展历程中指出,拉马克是第1 个提出生物系统进化,否定神灵干预的,并介绍了他在《动物哲学》中提出环境引起物种进化的重要观点[11]。但在其他版本的初、高中生物学教材中,并未提及有关拉马克进化论的观点,而是着重介绍了达尔文的进化论思想。

2 美国中学生物学教材中的拉马克

美国中学生物学教材在关于生物进化章节的内容上有较大的变动。在上世纪80年代Raymond F.Oram 出版的美国高中生物学教材Biology Living System第10 章中对拉马克和进化论分别进行了详细介绍,并对二者进行了客观比较[12]。2006年Postlethwait 和Hopson 编写的Modern Biology在第15 章的进化理论中提及达尔文本人曾经接受拉马克的观点,但该观点被当时的许多科学家所拒绝,因此没有得到现代科学研究对遗传机制的支持[13]。但近年新出版的美国生物学教材中,对拉马克理论已进行了全面删减。例如,浙江教育出版社出版的美国初中主流理科教材Science Explorer第3 版作为中学生的重要参考书,并未涉及拉马克的观点[14];Alton Biggs 等[15]著的美国高中主流理科教材Biology·The Dynamics of Life第2 版共分为9 个单元,在第4 单元生物多样性的演化史中,用了一整节描述以“自然选择”为核心的达尔文进化论。在生物学的入门章节仅说明了“生物”一词起源于希腊语,对于首次提出该词的拉马克却只字未提[15]。随着新教材在中学教育中的普遍使用,中学生对进化理论的理解逐渐被达尔文思想全面灌输。

3 生物进化在中学的教学策略

在中学生物学教学中,拉马克学说应被世人所了解,这需要中学教师在进化论单元提出正确、客观的见解[16]。在“生物进化”章节中,明确指出拉马克的正确观点和不足,是对学生辩证思维和全面理解能力的重要提升方式。对于拉马克的进化论,首先,要明确拉马克首次提出了较完整的进化理论,认为生物的进化是变异并不断向前发展的,提出生物起源于非生物,批驳了神创论和物种不变的旧观念,对生物学的发展具有重大意义[3];其次,对于拉马克进化论的局限和缺陷,也是不可否认的,拉马克所认为的“获得性遗传”在体细胞中难以得到验证,例如,肌肉后天的发育不能在后代中得以遗传。拉马克没有意识到只有生殖细胞内遗传物质的改变才是引起“获得性遗传”的根本原因[17];而“用进废退”缺乏基因层面的考虑,在人为干预下对小鼠尾巴进行多代的切除后,由于受基因的调控,尾巴不会出现退化而缩短的趋势[8]。达尔文则基于拉马克理论对进化论进行了纠正和重要补充,以“自然选择”学说获得了认可。

4 表观遗传与获得性遗传

生物的进化过程不是单一的,而是由遗传、环境等多因素控制的,同时进化也是分阶段,是由量变产生质变的过程。在进化的过程中基因的突变和表观遗传都是普遍存在的,基因突变对应的是自然对优势物种选择的达尔文观点,表观遗传则是在一定条件下可证明物种为适应环境的 “获得性遗传”[18]。例如,Luria 和Delbruck 的噬菌体波动实验证明了大肠杆菌的突变是自发的,噬菌体的存在是为了选择具有抗性的大肠杆菌[19];而墨西哥的盲眼丽脂鲤(Astyanax mexicanus)是由于DNA甲基化的表观遗传改变导致眼睛失明,本身遗传物质并未发生变化[20]。对于穴居动物视力的退化,即使是达尔文也根据拉马克“用进废退”的学说,猜测是眼睛为适应黑暗环境长期不用的结果[20]。不少研究者认为表观遗传在高中生物学课程中具有重要研究意义,并有必要纳入中学的生物学教材[21]。尽管近年来兴起的表观遗传学给予了拉马克进化理论重要支撑,但拉马克缺乏当代表观遗传思维,其学说在“获得性遗传”的局限性和“用进废退”基因遗传的缺陷性方面是不可否认的。

值得注意的是,随着时代的发展,拉马克学说和达尔文学说,都已经过了加工,有了新观念的加入[19]。在《物种起源》的开篇,达尔文便对拉马克思想给予高度肯定,达尔文的观点始终认为自然选择是生物进化的主要但非唯一动力[8,22]。同时,也有研究者发现,达尔文曾以希波克拉底的泛生论为“获得性遗传”提供重要解释[7]。因此,达尔文在“获得性遗传”方面的认识是延续了拉马克的思想,现代达尔文主义理论是对达尔文理论科学部分的发展和延伸。

5 总结

对于拉马克学说,国内、外的生物学教材均缺乏关注和重视。有关拉马克的理论在生物学和自然科学发展中的作用、影响及其局限性,都应站在历史的角度上进行分析。在“生物进化”章节中有效地引入这一段科学史,可引发学生对物种进化的探讨,同时也可透过科学发展过程,体会真理和谬论的不断碰撞和交织,以培养学生的探究精神及思辨能力。因此,在初、高中生物学教学中依然不可忽视对拉马克及其进化论的客观评价。

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