更新时间:2014年12月30日 14:35
体制的别的部分产生影响。在此种特性的变化中,将非常少或没改变原始形式或改变部分位置的倾向。某种肢的骨能够缩短与变扁至任意程度,同时包以十分厚的膜,做鳍用;或者一种有蹼的手能让其全部的骨或某些骨拉长至任意程度,同时扩展接连各骨的膜,做翅膀用;然而全部这些变异并未改变骨的结构或改变器官的彼此关系的倾向。倘若我们设想全部哺乳类、鸟类与爬行类的某种早期祖先--这能够称为原形--有着依据现存的普通形式结构起来的肢,无论其用于哪种目的,我们将立即知道全纲动物的肢的同原结构的明确意义,昆虫的口器也一样。我们只要设想其共同祖先有着一个上唇、大颚以及两对小颚,但这些部分或许在形状上都十分简单,如此就行了;于是自然选择便能说明昆虫口器在结构方面与机能方面的无止境的多样性。即便这样,能够想象,因为一些部分的缩小与最后的彻底萎缩,因为和别的部分的融合,以及因为别的部分的重复或增加--我们知道这些变异都是在可能的范围之内的,某种器官的通常形式可能会变得十分模糊,以致最后不复存在。已经绝迹的巨型海蜥蜴的桡足,还有一些吸附性甲壳类的口器,其通常的形式好像已经因此而部分地模糊了。
我们的问题还有别的一样奇异的一个分支,那就是系列同原,即比较相同个体的不同部分或器官,并非相同纲相异成员的同一部分或器官。大部分生理学家都觉得头骨同原于一定数量的椎骨的主要部分--在数目上与彼此关联上是相互一致的。前肢与后肢在全部高级脊椎动物纲中明显是同原的。甲壳类的相当复杂的颚与腿也一样。基本上人人都熟知,一朵花上的萼片、花瓣、雄蕊与雌蕊的相互位置及其一般结构,依照它们是经呈螺旋形排列的变态叶构成的观点,是能够得以说明的。我们通过畸形的植物每每能得到一种器官可能变为另一种器官的直接证据;而且在花的早期或胚胎阶段中和在甲壳类及很多别的动物的早期或胚胎阶段中,我们可以真实地看到在成熟时期变得十分不一样的器官刚开始是完全类似的。
依据神造的普通观点,系列同原是很难理解的。为何脑髓包含在一个通过数目这般多的、形状这般奇怪的、明显代表脊椎的骨片所构成的箱中呢?就像欧文那样说的,分开的骨片有利于哺乳类产生幼体,可因此而来的利益肯定无法解释鸟类与爬行类的头颅的相同结构。何以创造出类似的骨来构成蝙蝠的翅膀与腿,可它们却用于这般相异的目的:即飞和走呢?何以具有由很多部分构成的极其复杂口器的某种甲壳类,最后总是只有相当少的腿;或者相反的,有着很多腿的甲壳类都有较之简单的口器呢?何以一切花朵的萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊,即便适于十分不同的目的,却是处于相同形式下组成的呢?
依照自然选择的学说,我们就可以在一定程度上回答此类问题。我们无须在此讨论某些动物的身体如何起初分为一系列的部分,又或是它们如何分成有着相应器官的左侧与右侧,因为此些问题差不多是在我们的研究范围之外的。但是:某些系列结构也许是因细胞分裂而增殖的结果,细胞分裂引起通过此类细胞发育而来的每一部分的增殖。为了我们的目的,仅仅需要记住下面的事就可以了:即同一部分与同一器官的无穷尽重复,就像欧文所指出的,是全部低级的或相当少专业化的类型的共同特征;因而脊椎动物的未知祖先也许具有很多椎骨;关节动物的未知祖先带着很多环节;显花植物的未知祖先带着相当多排列成一个或多个螺旋形的叶。我们曾经还发现,常常重复的部分,不但在数量上,而且在外形上,极易产生变异。终于,这样的部分因为已经有相当的数量,而且带有高度的变异性,自然会给予材料来适应最不一样的目的;但是它们通过遗传的力量,通常会保留其原始的或主要的相似性的显著痕迹。此种变异能够经自然选择为其今后的变异提供基础,而且从起初就有类似的倾向,因而它们更加会保留此种类似性:那些部分在生长的初期是类似的,并且处在基本上一样的条件之下。这样的部分,不论有多大变异,除其共同起源根本模糊不清以外,也许是系列同原的。
在软体动物的大纲里,即便可以阐明不一样物种的每一部分是同原的,可只有相当少的若干个系列同原能够表现出来,像石鳖的亮瓣;换句话来说,我们差不多无法指出同一个体的某个部分和别的部分是同原的。我们可以理解这一事实,因为在软体动物,甚至在此纲的最低级成员中,我们不易找到任何一部分有如此多次的重复,如我们在动物界与植物界的别的一些大纲里所看到的一样。
可是形态学就像近期兰克斯特先生在某篇杰出的论文中充分阐述的,比起刚开始所表现的是一个远为复杂的学科。若干事实被博物学者们无一例外同等地列为同原,对此他划定重要的不同之处。凡是不一样动物的类似结构因为其血统都出自同一祖先,之后产生变异,他主张称此种结构为同原的;凡是不可以这般解释的类似结构,他主张称其为同形的。比如,他觉得鸟类与哺乳类的心脏整个来说是同原的--都是传自同一祖先:然而在这两个纲中心脏的四个腔是同形的--也就是独立发展起来的。兰克斯特先生还列举相同个体动物身体左右侧每一部分的严格相似性,以及持续诸部分的严格相似性;在这个地方,我们有了通常被称为同原的部分,但它们和从同一祖先而来的不同物种的血统无任何关系。同形结构和分类为同功变化或同功类似是同样的,不过我的方法十分不完备。其形成能够部分地归因于相异生物的每一部分或相同生物的相异部分以前通过类似的方式产生变异;而且能够部分地归因于为之共同的通常目的或机能而被保存下来的类似的变异--对于该点,已经列举过很多事例。
博物学者不止一次提及头颅形成于变形的椎骨;螃蟹的颚产生于变形的腿;花的雄蕊与雌蕊产生于变形的叶;然而就像赫胥黎教授所说的,在大部分情况下,更准确地说,头颅同椎骨、颚同腿等,并非一种从现存的另一结构变形而产生的结构,而是它们都来源于某种共同的、较为简单的原始结构,然而,大部分的博物学者只把此种语言运用在比喻的层次上;他们必定不是意味着在生物起源的悠远过程中,一切种类的原始器官--在一个例子中是椎骨,在另一例子中是腿--事实上以前转化为头颅或颚。但是此种现象的发生看来是这般可信,使得博物学者差不多没法避免地要运用含有此种显著意义的语言。依据本书所阐述的观点,该语言确实能够使用;并且下述无法想象的事实便能部分地得以说明,比如螃蟹的颚,假如真是由真实的即便极简单的腿变形而来,则其所保待的大量性状可能是经由遗传而保存下来的。
发生和胚胎学
在整个博物学中,此可称之为最重要的一个学科,所有人都熟悉昆虫的变态通常是经过少数若干阶段突然完成的;可是事实上却含有难以计数的、逐步的、即便是隐蔽的转化过程。正像卢伯克爵士所认为的,某种蜉蝣类昆虫在成长过程中要蜕皮20次以上,每一次蜕皮都要产生一定程度的变异;在该例中,我们了解到变态的动作是采用原始的、逐步的方式来进行的。很多昆虫,尤其是一些甲壳类向我们显示,在发生过程中进行了多么奇特的结构变化。但是此类变化在一些下等动物的世代交替里称得上是达到了最大值。比如,有一奇特的事实,那就是一种精致的分枝的珊瑚形动物,有着水螅体,而且依附在海底的岩石上,它起初由芽生,随后通过横向分裂,产生了悬浮的庞大水母群;随后这些水母产生卵,浮游的十分细微的动物就经卵孵化而来,它们附着于岩石上,发展成枝状的珊瑚形动物;如此永无止境地循环下去。认为世代交替过与普通意义上的变态过程几乎是相同的信念,瓦格纳的发现大大地强化了此点;他发现了一种蚊即瘿蚊的幼虫或蛆经由无性生殖的方式产生出另外的幼虫,这些另外的幼虫最终发育为成熟的雄虫与雌虫,再用通常意义上的方式由卵繁殖它们的种类。
让人注意的是,当瓦格纳的杰出发现起初宣布之时,就有人问我,关于此种蚊的幼虫有着无性生殖的能力,要怎样加以解释呢?只要此种情况是唯一的一个,那就无任何的解答。可是格里姆曾阐述,另外的一种蚊,也就是摇蚊,基本上用同样的方式进行繁殖,而且他觉得此方法经常见于该目,退蚊拥有这般能力的是蛹,并非幼虫;格里姆进一步阐明,该例在某种程度上“把瘿蚊和介壳虫科的单性生殖联系在一起”;单性生殖这一术语意指介壳虫科的成熟的雌者无须和雄者交配便可以产生出能育的卵。目前认识到,若干纲的一些动物在非常早的龄期便具有普通生殖的能力;我们仅需经由渐进的步骤把单性生殖推到越早的龄期--摇蚊所表现的正是中间阶段,即蛹的阶段--大概就可以对瘿蚊的奇妙的情况作出解释了。
已经提到过的,在初期胚胎阶段相同个体的不同部分完全相似,在成体状态中才变得大为相异,而且用于大为相异的目的。一样的,也曾阐述,相同纲的最不一样的物种的胚胎通常是密切类似的,但完全发育之后,却变得截然不同。要证明最后提及的此事实。冯贝尔的讲述是最好的了,他说:“哺乳类、鸟类、蜥蜴类、蛇类,大约也包括龟类在内的胚胎,在其最早的状态里,所有的以及其诸部分的发育方式,都互相很相似;它们是这般的相似。实际上我们仅能采用比较其大小来区分这些胚胎。我有两种浸泡在酒精中的小胚胎,因我忘了贴上它们的名称,现在我就无法说出它们属于哪一纲了。它们大概是蜥蜴或小鸟,也可能是十分幼小的哺乳动物,这些动物的头与躯体的形成方式是这般类似。但是这些胚胎还无四肢。可是,甚至在发育的初始阶段假如有四肢存在,我们也没法知道什么,由于蜥蜴与哺乳类的脚、鸟类的翅及脚,和人的手与脚一样,都是来自于同一基本类型中的。”大部分甲壳类的幼体,在发育的相同阶段中,互相密切类似,不论成体或许变得如何不同;非常多的其他动物,也是这般。有时胚胎类似的规律直到相当迟的年龄还保存着痕迹:比如,相同属与近似属的鸟在幼体的羽毛上通常相互相似;同我们在鸫类的幼体中所看到的斑点羽毛,就是这般。猫族中,大多数物种在长成时都有着条纹或斑点;狮子以及美洲狮的幼兽也都带着明显的条纹或斑点。在植物中我们也能偶然看到同类的事,只是数量极少;比如,金雀花的初叶与假叶金合欢属的初叶,都似豆科植物的普通叶子,为羽状或分裂状的。
相同纲中截然相异的动物的胚胎在结构上互相相似的诸方面,一般和其生存条件无直接关系。比如,在脊椎动物的胚胎里,鳃裂附近的动脉有某种特殊的弧状结构,我们没法设想,此种结构和在母体子宫内得到营养的年幼的哺乳动物、在巢中孵化出来的鸟卵、在水中的蛙卵所在的类似生活条件有关系,我们无理由可相信如此的关系,就如我们无理由相信人的手、蝙蝠的翅膀、海豚的鳍的类似的骨是和类似的生活环境有关。无人会想象对这些动物来说幼小狮子的条纹或幼小黑鸫鸟的斑点有什么样的作用。
但是,在胚胎生涯中的一切阶段,倘若某种动物是活动的,并且不得不为自己寻觅食物,情况就有所改变了。活动的时期能够在生命中的较早期或较晚期产生;然而无论它发生在何时期,幼体适应栖息条件的能力,将达到成体动物那般完善与美妙的境界。这是经由如何重要的方式实现的?卢伯克爵士最近作出了一个特别好的论述,他是依照其生活习性论述大为相异的“目”内一些昆虫的幼虫的密切类似性和同一“目”的别的昆虫的幼虫的非类似性来阐明的。因为这类适应,有时近似动物的幼体的相似性就十分隐蔽,尤其是当分工现象在发育的不同阶段中发生时,格外如此;比如相同幼体在某个阶段非得找寻食物,在另一阶段非得找寻附着之处。甚至能够举出此般的例子,那就是近似物种或物种群的幼体互相之间的差异要比成体大。但是,在大部分情况下,尽管是活动的幼体,也还多少密切地遵循着胚胎相似的普通法则;蔓足类为此种情况提供了一个非常好的例子;甚至声名赫赫的居维叶也没有发现藤壶是一种甲壳类:可是只要看一下幼虫,便会非常正确地知道它属于甲壳类。蔓足类的两个基本部分也是这般,就是有柄蔓足类与无柄蔓足类即便在外表上极为相异,然而其幼虫在所有阶段中的差别都不大。
胚胎在发育的过程中,其体制也普遍有所提高;即便我知道基本上没法清晰地确定哪是相对较高级的体制,哪是相对低级的体制,可是我依旧要使用此说法。也许无人会否认蝴蝶比之毛虫更高级,但是,在一些情况下,成体动物在等级上应当被认为低于幼虫,像一些寄生的甲壳类就是这样。再来说一说蔓足类,在第一阶段中的幼虫有三对运动器官、一个简单的单眼与一个吻状嘴,它们用嘴大量捕食,因为它们必须极大程度地增加体积。在第二阶段中,和蝶类的蛹期相当,它们长着结构精巧的六对游泳腿,一对巨大的复眼以及十分复杂的触角;可是它们都有一个不完全闭合的嘴,没法吃东西;在此阶段的任务就是他们用其十分发达的感觉器官去寻找、并运用其活泼游泳的能力去找到一个适宜的地点,好让他们在上面附着进行其最后变态。变态完成以后,它们就一直定居不移动了:随后它们的腿便转化为把握器官;它们重新拥有了一个结构精巧的嘴;可是触角消失了,其两只眼也转化为微小的、独自的、简单的眼点。在这最后形成的状态里,认为蔓足类比之其幼虫状态有相对较高级的体制或相对较低级的体制都可以。可是在一些属里,幼虫能够发育成有着普通结构的雌雄同体,还能发育成我谓之的补雄体,后者的发育的确是退步了,因为此种雄体仅仅是一个可以在极短时间内存在的囊,排除生殖器官,它没有嘴、胃以及别的某些重要的器官。
我们十分平常地看到胚胎和成体之间在结构上的区别,因而我们容易认为此种差异是生长上定然发生的事情。可是,比如,蝙蝠的翅膀或海豚的鳍,在其一切部分能判别时,何以它们的所有部分不立即显示出适当的比例,是无任何理由可讲的,在一些所有动物群中以及别的群的若干成员中,情况便是如此,无论在哪一时期胚胎都和成体差异不大:比如就乌贼的情况欧文曾指出,“没有变态;头足类的性状早在胚胎发育未形成以前就体现出来了”.在出生时陆栖贝类与淡水的甲壳类就有着固有的形状,可这两个大纲的海栖成员在其发育中都要历经相当的而且一般是巨大的变化。再者,蜘蛛基本上缺乏任何变态,大部分昆虫的幼虫都要经历一个蠕虫状的阶段,不论它们是活动且适宜于各种不同习性的,还是由于处在适宜的养料之中或得到亲体的哺育因而不活动的。然而在一些少数情况下,比如蚜虫,假如我们关注一下赫胥黎教授有关此种昆虫发育的卓越的绘图,我们基本上看不到蠕虫状阶段的一切痕迹。
有时只是相对早期的发育阶段还没出现,比如,依照米勒所完成的出众发现,一些虾形的甲壳类(近似对虾属)最先出现的是简单的无节幼体,随后经过2次或多次水蚤期,再经过糠虾期,最后得到了其成体的结构:在这些甲壳类所属的一切巨大的软甲目中,目前还不了解有另外的成员最先经过无节幼体从而发育,尽管很多是以水蚤出现的;虽然这样,米勒还举出若干理由来支持其信念,即倘若缺乏发育上的抑制,全部这些甲壳类起初都是以无节幼体出现的。
那么,我们该怎么解释胚胎学中的这些事实呢?--是胚胎与成体之间在结构上即便不是有着普遍的、而仅仅是有着十分普遍的差异--相同个体胚胎的最后变得十分不一样的将用于不同目的的多种器官在生长初期是类似的--相同纲里差异最大物种的胚胎或幼体通常是相似的,但并不绝对--胚胎于卵中或子宫里时,一般存留着在生命的那个时期或较后时期对自己毫无用处的结构;并且,不得不为本身的需要而供给食料的幼虫对于周边的环境是全部适应的--最后,一些幼体在体制的等级上比其将要发育成的成体要高。我觉得对于一切这些事实可作如下的解释。
大概由于在很早期胚胎受畸形影响,因而通常便以为极小的变异或个体的不同也肯定在相应的初期内出现。在此方面,我们的证据很是缺乏,而我们全部的证据的确都在相反一面的;众所周知,牛、马与各种玩赏动物的饲育者没法确定指出在动物出生后的若干时间内其幼体将有何优点或缺点。对于自己的孩子我们也明晰地看到了此种情况。我们没法说出一个孩子以后是高是矮,或者绝对会有怎样的容貌。问题不在于各种变异在生命的何时期发生,而在于何时期能显现出效果。变异的原因能够在生殖的行为之前起作用,而且我相信通常作用于亲体的一方或双方。应该注意的是,只要十分幼小的动物在母体的子宫内或卵内还留有,或者只要其亲体还为其提供营养及保护,则它的大多数性状不论是在生活的初始时期或较迟时期得到,对于它都没有什么关系。比如,对于某种凭借着非常钩曲的喙来觅食的鸟,只要它由亲体哺育,不管在幼小时它是否具有此种形状的喙,都毫无关系。
我曾经在第一章中说过,某种变异不管在哪一年龄首先在亲代显现,此种变异就有在后代的相应年龄中又一次显现的倾向。一些变异只可以在一定的年龄中显现:比如,处于幼虫、茧或蛹的状态时蚕蛾的特点:又或是,牛在完全长成角时的特点,就是这般。然而,据我们所了解的,最早出现的变异不管是在生命的早期或晚期,也存在在后代与亲代的一定年龄中又一次显现的倾向。我决非说事情总是这般,而且我可以举出变异(就这字的最广义言之)的几个例外,这些变异在子代产生的时期相对早于在亲代产生的时期。
这两个原理,就是轻微变异通常并非发生于生命的很早时期而且并非在很早时期遗传的,我觉得,这解释了所有上述胚胎学上的主要事实。可是,先让我们在家养变种中了解一下少部分相似的事实。曾经一些作者写论文谈及“狗”,他们阐述,长躯猎狗与逗牛狗即便差异这样大,但是事实上它们都是密切类似的变种,都传自于同一个野生种;所以我很想知道其幼狗到底有多大不同:饲养者和我说,幼狗之间的差别和亲代之间的差别全部相同,仅从眼睛所见来判断,这好像是正确的;然而实际对老狗与六日龄的幼狗进行测计的时候,我了解到幼狗并未获得其比例差异的全量。再者,人们又把拉车马与赛跑马--这差不多是绝对在家养状况下通过选择形成的品种--的小马之间的不一样和完全成长的马一样这一事实告之于我,可是认真测计完赛跑马与重型拉车马的母马及其三日龄小马之后,我发现情况并非如此。
由于我们有确凿的证据能证实,鸽的品种传自于单独某个野生种,因而我把孵化后十二小时之内的雏鸽与之比较;我认真地测计了野生的亲种、突胸鸽、扇尾鸽、侏儒鸽、排孛鸽、龙鸽、传书鸽、翻飞鸽(但在此不拟列出具体的材料)喙的比例、嘴的宽度、鼻孔和眼睑的长度、脚的尺寸还有腿的长度。这些鸽子中的某些品种,当成长时在喙的长度与形状及别的性状上经由十分异常的方式而相互不一样,使得倘若在自然状况下见到它们,绝对会被列为不同的属。可是把这些品种的雏鸟排成一列时,尽管大部分仅能勉强被区别开,然而在上述各要点上的相对差异与完全成长的鸟相比却是非常的少了。差异的一些特点--比如嘴的阔度--在雏鸟中差不多没法觉察。然而此法则有一个显著的例外,由于短面翻飞鸽的雏鸟差不多有着与成长状态时完全相同的比例,因而和野生岩鸽以及别的品种的雏鸟不大相同。
上述两个原理为这些事实作了解释。饲养者们在狗、马、鸽等快要到成长时期时挑选它们并对其进行繁育:他们对所需要的性质是在生长的较早期还是较晚期得到的并不注意,只要发育充分的动物具有它们就行了。在刚才所举的例子中,尤其是鸽的这一例,表明了经由人工选择所累积起来的且已给予其品种以价值的那些体现特征的差异,通常在生长的较早期并不显现,并且这些性状也并非相应的较早期所遗传。可是,短面翻飞鸽的例子,也就是刚生下十二小时就有着其固有性状,说明这并非一般的规律;由于在此,体现特征的不同或者必须出现在比惯常更早的时期,或者倘若并非如此,此种差异必须不是遗传自相应的龄期,而是遗传自较早的龄期。
现在我们来运用这两个原理来解释自然状况下的物种。我们观察一下鸟类的某个群,它们传自于某个古代类型,而且由于自然选择为适应不同的习性进行了变异。于是,因为某些物种的相当多细微的、持续的变异并非发生于很早的龄期,而是遗传自相应的龄期,因而幼体将较少发生变异,它们之间的相似比之成体之间的相似要密切得多--如同我们在鸽的品种中所见到的那样。我们能够把此观点引申至相差甚远的结构以及整个的纲。比方说前肢,曾经一度被遥远的祖先当做腿用,能够在漫长的变异过程中,在某一类后代中变得适宜于做手用;然而依据上述两个原理,在这些类型的胚胎中前肢不会产生多大的变异;即便在每一个类型中成体的前肢互相差异不小。无论长久连续的使用或不使用对于改变所有物种的肢体或别的部分能发生怎样的影响,基本是在或者只有在其近乎成长且必须运用其一切力量来谋生时,才对它产生影响;这样产生的效果将在相应的接近发育完全的龄期传递给后代。因而,幼体每一部分的增强使用或不使用的效果,将不变化,或只有一点点的变化。
就某些动物而言,持续变异能够产生在生命的早期,或者各级变异能够在比其首次出现更早的龄期获得遗传。在所有这些情况中,同我们在短面翻飞鸽所了解到的那样,幼体或胚胎就十分类似成长的亲类型;在若干全群中或者只在若干亚群中,像乌贼、陆栖贝类、淡水甲壳类、蜘蛛类还有昆虫这一类大纲里的若干成员,这是成长的规律。对于这些群的幼体不经由任何变态的最终缘由,我们可以看到这是经由以下的事实发生的:那就是因为幼体应该在幼年获得自己所需,而且因为它们遵循亲代那般的生活习性;因为在此情形下,它们必须依据与亲代一样的方式产生变异,这对于其生存基本上是没法缺少的。另外,非常多陆栖的与淡水的动物不发生任何变态,但同群的海栖成员却不得不历经种种不同的变态,对这一奇怪的事实,米勒曾经指出某种动物适应于在陆地上或淡水里栖息,而非在海水里栖息,此种缓慢的变化过程将因为不经由所有幼体阶段而大大地简化,因为这般新的、变化很大的生活习性下,找到既适于幼体阶段又适于成体阶段而还没有被别的生物所占据或占据得不好的位置很不容易。此种情况下,自然选择将会对在越来越幼的龄期中一步步获得的成体结构有利;因而以前变态的全部痕迹最后便消失了。
还有,倘若某种动物的幼体遵循着略微不同于亲类型的生活习性,因此其结构也稍有不一样,是有好处的话,又或是倘若某种和亲代已经不一样的幼虫又进一步变化,也是有好处的话,则依据在一定年龄中的遗传原理,因自然选择幼体或幼虫能够变得和亲体越来越不一样,以致到所有能够想象的程度。幼虫中的不一样也能和其发育的连续阶段相联系;因而,第一阶段的幼虫能够和第二阶段的幼虫截然不同,很多动物就出现此种情况。成体也能变得适应于那样的地点与习性--也就是在那里运动器官或感觉器官等都毫无用处;在此情况下,变态便退化了。
依照上述,因为幼体在结构上的变化相同于变异了的生活习性,还有在相应的年龄中的遗传,我们便可以明白动物所经过的发育阶段为什么和其成体祖先的原始状态根本不一样。现在大部分最杰出的权威者都相信,昆虫的各种幼虫期与蛹期就是此般经由适应而获得的,并非经由某种古代类型的遗传而得到的。芜菁属--某种经由某些异常生长阶段的甲虫--的奇异情况也许能够说明此种情况是如何发生的。依据法布尔描写其第一期幼虫形态,是一种活泼的细小昆虫,长着六条腿、两根长触角与四只眼睛。在蜂巢里这些幼虫被孵化出来,当春天雄蜂早于雌蜂羽化出室时,幼虫就跳到其身上,随后在雌雄交配时又爬到雌蜂身上。当雌蜂在蜂的蜜室上面产卵的时候,芜菁属的幼虫就立即跳到卵上,而且把它们吃掉。之后,一种彻底的变化在它们身上发生:眼睛消失,腿与触角变为残迹的了,而且以食蜜为生;此时它们才密切类似于昆虫的一般幼虫;最后它们进一程度地转化,以完美的甲虫最终出现。现在,假如有某种昆虫,其转化方式如芜菁属的转化一样,而且成为昆虫的某个新纲的祖先。则此新纲的发育过程也许和我们现存昆虫的发育过程十分不一样;而第一期幼虫阶段绝对不会代表任何成体类型与古代类型的先前状态。
另一方面,相当多的动物的胚胎阶段或幼虫阶段或多或少地向我们彻底体现出全群的祖先的成体状态,这是十分可能的。在甲壳类该大纲中,相互非常不同的类型,即附着性的寄生种类、蔓足类、切甲类、以致软甲类,最早都是在无节幼体的形态下作为幼虫来产生的;由于这些幼虫栖息与觅食于广阔海洋里,而且不适应所有特殊的生活习性,又依照米勒所举出的别的一些理由,也许在某一古远的时代,存在过某种与无节幼体相类似的独立的成体动物,后来顺着血统的一些分支路线,产生了上面所说庞大的甲壳类的群。除此之外,依照我们所拥有的关于哺乳类、鸟类、鱼类与爬行类的胚胎的了解,可能这些动物属于某一古代祖先的变异了的后代,该古代祖先在成体状态中有着十分适于水栖生活的鳃、一个鳔、四只鳍状肢与一条长尾。
因为任何以前存在过的生物,不论灭绝的还是现代的,都可归入少数若干大纲中;因为各个大纲中的全部成员,依据我们的学说,都被细微的级进所接连,倘若我们的采集差不多是完全的,则最优的、唯一可能的分类应该是依照谱系的;因而血统是博物学者们在“自然系统”此术语下所寻求的相互联系的不易发觉的纽带。依照此观点,我们就可以理解,在大部分博物学者的眼中为何在分类上胚胎的结构的重要性甚至大于成体的结构。在动物的几个或更多的群中,不论在成体状态中其结构与习性互相有多大的差别,倘若它们经由十分相似的胚胎阶段,我们便能确定它们都传自于一个亲类型,所有互相有密切的关联。如此一来,胚胎结构中的共同性便显露了血统的共同性:可是胚胎发育中的不相似性并不能说明血统的不一致,由于在两个群之一群中,可能发育阶段曾被抑制,或者也许由于要适应新的生活习性而被改变很多,使得没法再被辨认。甚至在成体产生了完全变异的类群中,起源的共同性通常还会通过幼虫的结构显露出来。比方说,我们看到尽管蔓足类在外表上十分像贝类,然而依照它们的幼虫就马上能够知道它们属于甲壳类这一大纲。因为胚胎通常能够多少明白地给我们示明某个群的变异较少的、古代祖先的结构,因而我们可以了解何以古代的、灭绝的类型的成体状态常类似于相同纲的现有物种的胚胎。阿加西斯觉得,这是自然界的一般规律:我们能够期望以后发现此条规律被证明是正确的,但是,只有在下面的情况下它才能被证明是正确的,那就是此群的古代祖先并未因为生长的很早期发生连续的变异,也未因为此种变异遗传自早于它们首次出现的较早龄期而全部湮没。还应该记住,此条规律可能是对的。然可因为地质纪录在时间上延伸得还不非常久远,此条规律也许长期地或永远地没法得到证实。假如某种古代类型的幼虫状态和某种特殊的生活方式相适应,且已把相同幼虫状态向整个群体的后代传递,则在该情况下,那条规律也没法严格的有效:因为此等幼虫不会类似于一切更为古老类型的成体状态。
因而,照我来说,胚胎学上的此些尤为重要的事实,依据以下的原理便能得到说明,该原理是:某一古代祖先的非常多的后代中的变异,在生命的不太早的时期曾出现,而且以前在相应的时期遗传。倘若我们把胚胎看成一幅图画,即便多少有些模糊,但反映了相同大纲的全部成员的祖先,或是其成体状态,或是其幼体状态,则胚胎学的意义便会提高很多。
残迹的、萎缩的及不发育的器官
在此种奇怪状态中的器官或部分,有着废弃不用的鲜明印记,十分常见于整个自然界中,还可以说是普遍的。没法举出某种高级动物,其某一部分不是残迹状态的。比如哺乳类的雄体有着退化的奶头;蛇类的肺存在一叶是残迹的:鸟类“小翼羽”能够可靠地被看成是退化,一些物种的全部翅膀的残迹状态是此般明显,使得它没法用于飞翔。鲸鱼胎儿有牙齿,可当它们发育后却无任何牙齿;又或是,还没生出的小牛的上颚长有牙齿,但是从来没穿出牙龈,还有其他东西比这还要奇怪吗?
残迹器官明了地运过各种方式表现了其起源与意义。密切类似物种的、甚至相同物种的甲虫,或者仅仅有着相当大的与完全的翅,或者仅仅有着残迹的膜,处在牢固结合的翅鞘之下,在此般情况下,没法怀疑那种残迹物便是代表翅的。有时残迹器官还保持其不易发觉的能力:此偶然出现于雄性哺乳类的奶头,人们曾观察到它们发育得非常好且分泌乳汁。黄牛属的乳房也是此般,它们通常有四个发达的奶头与两个残迹奶头;可是有时后者在我们家养的奶牛中十分发达,且分泌乳汁。有关植物,在相同物种的个体中,有的时候花瓣是残迹的,有的时候是发达的。在雌雄异花的一些植物中,科尔路特了解到,让雄花带有残迹雌蕊的物种和自然带有十分发达雌蕊的雌雄同花的物种与之杂交,那残迹雌蕊在杂种后代中就极大地增大了;这明确地表明残迹雌蕊与完全雌蕊在性质上差不多是类似的。某种动物的每一部分或许是在完全状态中的,但它们在某种意义上则或许是残迹的,原因在于它们是无用的,比如一般蝾螈即水蝾螈的蝌蚪,同刘易斯先生所说的一般:“有鳃,在水中栖息;可是山嵘螈在高山上栖息,也产出完全发育的幼体,该动物从来不在水中栖息,但是倘若我们剖开其怀胎的雌体,我们便发现其体内的蝌蚪长有精致的羽状鳃;倘若把其置于水中,它们可以如水蝾螈的蝌蚪那般游泳。明显的,此种水生的机制无关于此种动物的未来生活,且也并非对于胚胎条件的适应;它必定和祖先的适应有关,只是重演了其祖先发育中的某一阶段而已。”
具有两种功能的器官,对于其中的一种功能,甚至是相对重要的那种功能,也许变成残迹或彻底不发育,但对于另一种功能却全部有效。比方说,在植物里,雌蕊的功能在于让花粉管到达于子房的胚珠。雌蕊有着一个柱头,被花柱所支持;可是在一些聚合花科的植物中,必定没法受精的雄性小花有着一个残迹的雌蕊,因为其顶部无柱头;可是,其花柱仍旧非常发达,而且以普通的方式被有细毛,用来刷下四周的、邻接的花药里的花粉。除此之外,一种器官对于固有的功能或许变为残迹的,而被用于不一样的目的。在一些鱼类中,鳔对于漂浮的固有机能仿佛变为残迹的了,可是它转变成原始的呼吸器官或肺,还可以举出非常多类似的事实。
有用的器官,不论它们多么不发达,也不能认为是残迹的,除了我们可以设想它们曾经曾更充分发达过以外,或许它们是在某种初生的状态中,正朝更加发达的方向前进。可是,残迹器官或者毫无用处,比如从未穿过牙龈的牙齿,或者是基本上无用,比如只能用作风篷的驼鸟翅膀。由于该状态的器官在曾经较不发达的时候,甚至比如今的用处还少,因而它们从前决不会是依据变异与自然选择而产生的,自然选择的作用只是存留有用的变异。它们是经由遗传的力量局部被保存下来的,和事物的从前状态有关。尽管这样,要区分残迹器官与初生器官通常是不容易的,因为我们只可以经由类推的方法去判断某种器官是否还能进一步地发达,只有在其可以进一步发达的情况下,才可以叫做初生的。该状态的器官一般是很稀少的:因为有着如此器官的生物往往会被有着更加完美的相同器官的后继者所排挤,所以它们早就灭绝了。企鹅的翅膀有相当大的用处,可做鳍用;因而它或许代表翅膀的初生状态:这并非说我觉得这是事实;它更有可能是某一缩小了的器官,为适应新的机能所以产生了变异。可是,几维鸟的翅膀是完全没用的,而且的确是残迹的。欧文觉得肺鱼的简单的丝状肢是“于高级脊椎动物中,达到充足机能发育的器官的起点”;可是依照最近京特博士提出的观念,它们也许是通过继续存在的鳍轴组成的,这鳍轴长有不发达的鳍条或侧枝。鸭嘴兽的乳腺如比起黄牛的乳房,能够称为是初生状态的。若干蔓足类的卵带已没法作为卵的附着物,非常不发达,这些便是初生状态的鳃。
相同物种的每一个体中,在发育程度上与别的一些方面残迹器官相当容易发生变异。在密切类似的物种中,有时相同器官缩小的程度也存在非常大的差异。相同科的雌蛾的翅膀状态强有力地证明了后者。残迹器官也许全部萎缩掉,这意味着一些器官在某些动物或植物中,已彻底不存在,尽管我们原希望按照类推能找到它们,且在畸形个体中确实偶然能够见到它们。比方说玄参科的大部分植物,其第五条雄蕊已彻底萎缩,然而我们能判定曾经第五条雄蕊存在过,由于能在此科的非常多的物种中发现其残迹物,而且有时该残迹物会充分发育,同我们有时在一般的金鱼草里所见到的那般。当在相同纲的不同成员中找寻一切器官的同原作用时,最常见的是找到残迹物,又或是为了完全理解这些器官的关系,残迹物的发现是最为有益的。欧文所绘的马、黄牛以及犀牛的腿骨图充分地表现了此点。
这是一个具有重大影响的事实,也就是残迹器官,像鲸鱼与反刍类上颚的牙齿,一般见于胚胎,可后来又彻底消失了。我肯定,这也是一条常规的法则,即残迹器官,如运用相邻器官来比较,则在胚胎中要大于在成体里:因而此种器官初期的残迹状态是不太明显的,甚至在任何程度上都不可以说是残迹的。因而,成体的残迹器官一般被说成是还存留在胚胎的状态。
在上面我已举出了关于残迹器官的某些重要事实。当细心考虑这些事实时,不管什么人都会感到惊喜:因为它告诉我们大部分局部与器官巧妙地和某种功能相适应的相同推理能力,也一样明了地告诉我们这些残迹的或萎缩的器官是缺损的,毫无用处的。在博物学著作里,通常把残迹器官说成是“为了对称的理由”或者是为了要“完成自然的设计”而被创造出来的。可这并非一种说明,而仅仅是事实的复述,本身就存有矛盾:比方说王蛇有后肢及骨盘的残迹物,倘若说这些骨的保存是为了“完成自然的设计”,那么就如同魏斯曼教授所提问的,何以另外的蛇不保存这些骨,甚至于它们缺乏这些骨的残迹?倘若相信卫星“为了对称的缘故”循着椭圆形轨道绕着行星运行,由于行星是这般绕着太阳运行的,则对于如此阐明的天文学者,将有何感想呢?有一位著名的生理学者假定残迹器官是用于排除过剩的或不利于系统的物质的,他依据该假定来说明残迹器官的存在;可是我们可以假定那微小的乳头--它一般代表雄花中的雌蕊且只通过细胞组织构成--有如此的作用吗?我们可以假定今后绝对不存在的、残迹的牙齿移走像磷酸钙这等珍贵的物质能够有利于快速生长的牛胚胎吗?当人的指头被截断时,我们明白在断指上会有残缺的指甲,倘若我判断这些指甲的缺损是为了排除角状物质而发育的,那么就应该认为海牛的鳍上的残迹指甲也是为了一样的理由而发育的。
依据伴随着变异的生物起源的看法,残迹器官的由来较为简单;而且在极其大的程度上我们可以理解控制它们不充分发育的规律。在我们的家养生物中,我们看到相当多残迹器官的例子--像无尾绵羊的尾的残迹--无耳绵羊的耳的残迹--无角牛里面,依尤亚特所说,尤其是小牛的下垂的小角的再次出现--还包括花椰菜的完全花的状态。在畸形生物中我们通常看到各种局部的残迹;可是我怀疑一切这些例子除了明示残迹器官可以产生出来之外,能否表明残迹器官自然状况下的起源:由于估量证据,可以明了地体现出物种在自然状况下并不发生强烈的、突然的变化,可是我们从我们家养生物的研究中了解到,器官不被使用导致了其缩小;并且该结果是能够遗传的。
不使用也许是器官退化的最关键的因素。它刚开始以缓慢的步骤令器官逐步全部地缩小,直至最终变成残迹的器官--同在暗洞里生活的动物眼睛一般,还包括在海洋岛上生活的鸟类翅膀,就是这般。另外,某种器官在一种条件下是有用的,在别的条件下或许是不利的,比方说在开阔小岛上生活的甲虫的翅膀就是这般;此情况之下,自然选择将会促进那种器官缩小,直至它成为没有害处的及残迹的器官。
一切可以由微小阶段完成的变化在结构上与机能上都处在自然选择的势力范围以内;因而某种器官因为生活习性的变化而对某种功能成为没有用处或不利的时候,也许能被改变而适应于另一功能。一种器官或许还能只保存它的先前的机能之一。以前凭借自然选择的帮助而组成的器官,当不起作用的时候,能够发生相当多的变异,缘由是它们的变异再也不受自然选择的抑制了。一切这些都符合我们在自然状况下了解到的。再者,不论在生活的何种时期,不使用或选择能够让某种器官缩小,这通常都发生在生物到达成熟期且必定发挥其一切活动力量之时,而在起作用于相应年龄中的遗传原理就有一种倾向,使缩小状态的器官再次出现于相同成熟年龄中,可是此原理对胚胎状态的器官影响很少。如此我们便可以理解,在胚胎期内的残迹器官相比邻接器官,前者较之要大一些,但在成体状态中前者较之却要小些。比如,倘若某种发育动物的指在很多世代中因为习性的某一变化而使用得慢慢减少,又或是倘若在机能上某种器官或腺体使用得慢慢减少,则我们就能推论,在此种动物的成体后代中它将缩小,然而在胚胎中却差不多依旧保持其原来的发育标准。
但是还存有下述的难点。在某种器官已不再使用而缩小十分多之后,它如何可以进一步地缩小,直至仅剩下一点残迹呢?最终它何以能够彻底消失呢?一旦在机能上那器官变为没用的之后,“不使用”基本上没法继续产生何种进一步的影响。某种补充的说明在此是不可缺少的,可我没法提出。比如,倘若可以证明体制的各个部分有如此一种倾向:它朝着缩小方面比朝着增大方面能够产生更多的变异,则我们便可以理解已成为无用的某种器官何以还受不使用的影响而变为残迹的,以致最终彻底消失。由于自然选择不再朝缩小方面产生的变异进行抑制。在前一章里说明过的生长的经济的原理,可以有作用于某种无用器官变为残迹的;依照此原理,形成所有器官的物质,假如对于所有者无用,就应该尽可能地被节省。可是该原理基本上必定只可以在缩小过程的较早阶段应用。因为我们不能想象,比如在雄花中表示雌花雌蕊的而且只经由细胞组织组成的某种细微突起,为了使养料节省,可以进一程度地缩小或吸收。
最后,不论残迹器官通过哪种步骤退化到它们目前那样的无用状态,因为它们都属于事物以前状态的记录且都是经由遗传的力量被存留下来--依照分类的系统主张,我们便可以理解在把生物放于自然系统中的恰当地位时,分类学者怎么会普遍发现残迹器官和生理上极其重要的器官一样的有用。残迹器官能够同一个字中的字母相比,它在发音上已没有用处,但在拼写上依旧存留着,可这些字母还能够被用作于该字的起源的线索。依照伴随着变异的生物起源的主张,我们能断定,残迹的、缺损的、没用的或者极其萎缩的器官的存在,对于以前的生物特创说而言,绝对是一个难点,但就本书说明的观点而言,这是一个特别的难点甚至是能够预料得到的。
提 要
我曾试图在本章里说明:无论在哪个时期里,所有生物在群之下还分成群的此般排列--任何现存生物及灭绝生物被复杂的、放射性的、曲折的亲缘线接连而成为若干大纲的此种关系的性质--在分类中博物学者所采用的法则及遇到的难题--那些性状,无论它们有着相对大的重要性或是相对很小的重要性,或如残迹器官那般完全没有重要性,倘若是稳定的、普遍的,对于其所提供的评价--相同作用的即在价值上的适应的性状与有着真实亲缘关系的性状之间的广泛对立以及别的一些此类法则--假如我们承认近似类型有相同的祖先,而且它们经变异与自然选择而产生变化因而使灭绝以及性状的分支产生,则,上述全部就是自然的了。在考虑该分类观点时,应当记住血统这个因素曾广泛地被用于把相同物种的性别、龄期、类型与公认变种归为一类,不论在结构上它们相互有多大差异,倘若扩大使用血统这个因素--这是生物相似的一个确知缘由--我们便能理解什么是“自然系统”:它是按谱系来排列的,经由变种、物种、属、科、目与纲等术语来表示所得到的差异的各级。
依照相同的伴随着变异的生物起源学说,“形态学”中的大部分事实就成为能够理解的了--不论我们去了解相同纲的相异物种在无论有哪种用处的同原器官中所体现的相同形式;还是去了解相同个体动物与个体植物中的系列同源及左右同源,都能得到解释。
依照持续的、细小的变异不一定在或通常不在栖息的很早时期发生且在相应时期遗传的原理,我们就可以理解“胚胎学”中关键的事实:那就是在个体胚胎中成熟时在结构与机能上变得相异甚远的同原器官是密切类似的;在近似而非常不同的物种中那些即便在成体状态中和大为不同的习性相适应的同原部分或者器官是相似的。幼虫是活动的胚胎,它们因为生活习性的变化而或多或少地发生不同一般的变异,而且相应地把它们的变异遗传给了很早龄期的幼虫。依照相同的原理--且要记住,因为器官的不被使用或因为自然选择的缩小,往往发生在生物不得不满足自己所需的生活时期,而且还须记住,遗传的力量是这么强大--则残迹器官的产生甚至是能够预料的了。从自然的分类应当依据谱系的观点来看,胚胎的性状与残迹器官在分类中的重要性就不难被理解了。
最后,我觉得这一章中已经讨论过的诸多事实是如此清楚地明示,生活在这个地球上的无数的物种、属与科,在它们各自的纲或群的范围以内,都传自于相同的祖先,而且都在生物演化的进程中产生了变异,如此,虽然缺少另外的事实或论证的支持,我也会坚定不移地持该观点。