海克尔与生物发生律
达尔文的进化论自问世以来,在世界范围内争论没有一天停止过。后来进化论之所以能够立足,主要有三大方面的证据:比较解剖学、古生物学和“生物发生律”。其中,“生物发生律”是由德国动物学家恩斯特·海克尔提出的。
海克尔1834年生于德国波茨坦的一个富贵之家。他从小就受到了良好的教育和培养。虽然当时的学校教育并不重视自然科学,但是,海克尔在家庭教师的悉心指导下,利用假期和课余时间投入到大自然的怀抱之中。他用了10多年时间观察自然、采集标本和绘图记录,分类整理了万余件植物标本,建立起一个有相当规模的植物标本室。
海克尔尤其喜欢看植物学和科学探险方面的书籍。他对达尔文环球旅行的游记、著名植物学家施莱登的著作心驰神往,总想着将来长大以后能追随施莱登教授,成为一个在热带森林里考察和研究植物学的科学工作者。然而,父母还是想把海克尔培养成一个有相当社会地位的医生。1852年,海克尔遵从父母的意见,进入大学学医。
1856年,海克尔22岁时,被聘任为维尔茨堡大学医学院的助教,并开始攻读博士学位。大约一年以后,他获得了医学博士学位,从此有了从业行医的资格。但海克尔并不打算做一个仅仅给人治病的医生,1858年夏,他到耶鲁大学去看望了一位著名的动物学教授。在这位教授的提议下,海克尔设法得到了父亲的同意和支持,然后满怀信心地前往意大利西西里岛进行了一次很有收获的考察。在这次历时近两年的考察活动中,海克尔采集到了包括144个放射虫新种在内的大量标本。后来,海克尔把这些动物标本带回意大利进行了分类和命名。在野外考察的间隙中,他还阅读了达尔文写的《物种起源》一书,使进化论的思想成为自己后来思考和研究生物学问题的基础。这也奠定了海克尔后来成为达尔文主义捍卫者和传播者的基础。
1861年3月,海克尔发表了他用进化论思想研究动物学的一篇论文——《论根足类动物的界和目》。这篇论文使海克尔得以进入著名植物学家施莱登领导的耶拿大学医学院任教,成为这所大学的比较解剖学讲师。
海克尔在科学研究中,既注重事实,也善于推理。在被聘为耶拿大学教授以后,他先后到过许多地方亲自进行科学考察。从大西洋的加纳利群岛、锡兰岛,到红海、印度尼西亚的爪哇,到处都留下了他辛勤的汗水和足迹。他研究过海洋中的原生动物、海绵动物、腔肠动物、软体动物、棘皮动物和一些脊椎动物等广泛的动物类群。他在对4000多种海洋动物的全面观察、科学分类和胚胎发育等方面研究的基础上,首创了生物分界的“三界说”。并指出,在动物界、植物界和原生生物界之内,每“界”是由许多“门”组成的。
起初,海克尔研究动物的个体发生是分门别类逐一进行的。他观察过动物的受精卵是如何经历卵裂、形成囊胚、原肠胚再发育成幼体的;也曾将不同类型动物的发育过程进行过比较。后来,他在研究家畜中猪的个体发育时,发现这种家养动物的个体发育和种系发生有许多相似之处:个体发育的起点是单细胞的受精卵,而系统发育理论认为多细胞生物就是由单细胞起源的;猪的早期胚胎具有鳃裂,而系统发育理论认为猪的祖先应是水生动物;猪在陆地上生活,而系统发育理论则认为陆生动物起源于水生环境,这些难道都是巧合吗?为了进一步弄清这个问题,海克尔查找文献资料,发现在大约半个世纪前一位叫做梅克尔的解剖学家的奇妙猜想:一个物种可以从另一个物种演化而成,在高等动物的胚胎发育中,会在解剖结构和生理上重显该物种的进化发展过程。然而,另一位叫做贝尔的动物胚胎学家又否定过梅克尔的猜想。贝尔在他的著作中指出:深入观察脊椎动物发育史,就会看到各种胚胎无论在整体还是局部上都相似。以后,达尔文也知道了贝尔的观点,并认为陆生动物早期胚胎发育中出现鳃裂的现象,完全与祖先的适应有关,是重演了祖先发育过程的一个形象。
在吸收了前人的理论并进行了大量的深入研究和仔细比较后,1866年,海克尔发表了《生物体普通形态学》一书,正式提出了著名的“生物重演律”:无论高等的陆生脊椎动物还是低等的水生无脊椎动物,它们的个体发育和系统进化都是既相互独立、又密切相关的,个体发育是系统进化的简单而迅速的重演。
1877年,在慕尼黑举行的第50次德国自然科学家和医生代表大会上,海克尔批评了关于禁止在学校中讲授进化论的错误主张,捍卫了达尔文的进化学说。1899年,海克尔出版了《宇宙之谜》一书,不但对19世纪自然科学的巨大成就,特别是生物进化论作了清晰的叙述,而且根据当时的科学水平,对宇宙、地球、生命、物种、人类及其意识的起源和发展,进行了认真的探索,用自然科学提供的事实,为人们勾画出了一幅唯物主义的世界图景。
按照海克尔的“生物重演律”,青蛙的个体发育经历了受精卵、囊胚、原肠胚、蝌蚪、有腿、有尾的幼蛙、成蛙等几个阶段,分别相当于系统进化过程中的单细胞生物、多细胞群体生物、腔肠动物、鱼类、有尾两栖类、无尾两栖类等阶段,这说明蛙的个体发育反映了蛙的系统进化过程,即其种族发展史。