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过度繁殖、生存斗争、遗传变异、适者生存
一切生命形态发生、发展的演变过程。“进化”一词来源于拉丁文evolution，原义为“展开”，一般用以指事物的逐渐变化、发展，由一种状态过渡到另一种状态。1762年，瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。 进化思想的发展 古代人们在栽培植物和驯养动物的生产实践中，积累了关于生物的形态、构造和生活习性的知识，注意到生物机体的变化以及生物与环境的关系，逐步形成了朴素的生物进化思想。古希腊的亚里士多德通过对他那个时代有关动物的知识的系统整理，把540种动物按性状的异同分为有血的和无血的两大群,每群之下又分为若干类。他进一步提出生物等级即生物阶梯的观念,认为自然界所有生物形成一个连续的系列,即从植物一直到人逐渐变得完善起来的直线系列。中国战国时期汇集的《尔雅》一书记载了生物类型的变化；汉初的《淮南子》一书，不仅对动植物作了初步分类，而且提出各类生物是由其原始类型发展而来的。 近代科学诞生以前，进化思想发展缓慢，当时广为流行的是神创论和物种不变论。这种观点直到18世纪仍在生物学中占统治地位，其代表人物是瑞典植物学家Cvon 林耐（1707～1778）。他所提出的分类系统虽然有助于揭示生物物种之间的历史联系，但他却把物种看作是上帝创造的不可改变的产物。随着生产和科学的发展，积累了许多新的与物种不变相矛盾的事实。在大量事实的影响下，甚至像林耐这样坚定的神创论者，在晚年也不得不承认由于杂交的结果能产生新种。和林耐的观点相反，法国学者GLL布丰(1707～1788)相信物种是变化的，现代的动物是少数原始类型的后代。他把有机体与居住环境联系起来，认为气候、食物和人的驯养等因素可引起动物性状的变异。1809年,另一位法国学者J-Bde拉马克(1744～1829)在其《动物学哲学》中，用环境作用的影响、器官的用进废退和获得性的遗传等原理解释生物进化过程，创立了第一个比较严整的进化理论。1859年CR达尔文发表《物种起源》一书，论证了地球上现存的生物都由共同祖先发展而来，它们之间有亲缘关系，并提出自然选择学说以说明进化的原因，从而创立了科学的进化理论，揭示了生物发展的历史规律。 19世纪80年代以来，以A魏斯曼(1834～1914)为代表的新达尔文主义,把种质论和自然选择学说相结合,丰富了达尔文的进化理论。20世纪30年代以来，以T杜布尚斯基(1906～1975)等人为代表的综合进化论综合了细胞遗传学、群体遗传学以及古生物学等学科的成就，进一步发展了以自然选择为核心的进化理论。60年代末，日本学者木村资生等人提出中性学说，又在分子水平上揭示了进化的某些特征，补充、丰富了进化论。 进化的进步性 地球上的生命，从最原始的无细胞结构生物进化为有细胞结构的原核生物，从原核生物进化为真核单细胞生物，然后按照不同方向发展，出现了真菌界、植物界和动物界。植物界从藻类到裸蕨植物再到蕨类植物、裸子植物，最后出现了被子植物。动物界从原始鞭毛虫到多细胞动物，从原始多细胞动物到出现脊索动物，进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类，从中分化出哺乳类和鸟类，哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物，这就是人。 生物界的历史发展表明，生物进化是从水生到陆生、从简单到复杂、从低等到高等的过程，从中呈现出一种进步性发展的趋势。一般说来，进化过程的进步具有如下特征： ①在生物界的前进运动中，可以看到不同层次的形态结构的逐步复杂化和完善化；与此相应，生理功能也愈益专门化，效能亦逐步增高。 ②从总体上看，遗传信息量随着生物的进化而逐步增加。 ③内环境调控的不断完善及对环境分析能力和反应方式的发展，加强了机体对外界环境的自主性，扩大了活动范围。 生物进化的道路是曲折的，表现出种种特殊的复杂情况。除进步性发展外，生物界中还存在特化和退化现象。特化不同于全面的生物学的完善化，它是生物对某种环境条件的特异适应。这种进化方向有利于一个方面的发展却减少了其他方面的适应性，如马由多趾演变为适于奔跑的单蹄。当环境条件变化时，高度特化的生物类型往往由于不能适应而灭绝，如爱尔兰鹿，由于过分发达的角对生存弊多利少，以至终于灭绝。对寄生或固着生活方式的适应，也可使机体某些器官和生理功能趋向退化。如有一种深海寄生鱼，雄体寄生在雌体上，雄体消化器官退化，唯有精巢特别膨大，以保证种族繁衍。 有些研究者对进化的进步性表示怀疑，认为进步性不是进化的基本特征，也不是进化的本质。科学研究证明，进化不全都引起进步，进化过程中也有退化，但从有机界总的进化过程看，进步性发展是进化的主流和本质。 进化的方式 生物界各个物种和类群的进化，是通过不同方式进行的。物种形成（小进化）主要有两种方式：一种是渐进式形成，即由一个种逐渐演变为另一个或多个新种；另一种是爆发式形成,即多倍化种形成,这种方式在有性生殖的动物中很少发生，但在植物的进化中却相当普遍，世界上约有一半左右的植物种是通过染色体数目的突然改变而产生的多倍体。物类形成（大进化）常常表现为爆发式的进化过程，从而使旧的类型和类群被迅速发展起来的新生的类型和类群所替代。 渐进进化是达尔文进化论的一个基本概念。达尔文认为，在生存斗争中，由适应的变异逐渐积累就会发展为显著的变异而导致新种的形成。因为“自然选择只能通过累积轻微的、连续的、有益的变异而发生作用，所以不能产生巨大的或突然的变化，它只能通过短且慢的步骤发生作用”。与达尔文的主张相反，早期遗传学家如荷兰的Hde弗里斯等相信，新种可由大的不连续变异即突变直接产生，并把这种方式看作是进化变化的主要源泉，认为自然选择对生物的进化不起积极作用。现代进化论坚持达尔文的渐变论思想和自然选择的创造性作用,强调进化是群体在长时期的遗传上的变化,认为通过突变（基因突变和染色体畸变）或遗传重组、选择、漂变、迁移和隔离等因素的作用，整个群体的基因组成就会发生变化，造成生殖隔离，演变为不同物种。20世纪70年代以来，一些古生物学者根据化石记录中显示出的进化间隙,提出间断平衡学说,代替传统的渐进观点。他们认为物种长期处于变化很小的静态平衡状态，由于某种原因，这种平衡会突然被打断，在较短时间内迅速成为新种。 生物的进化既包含有缓慢的渐进，也包含有急剧的跃进；既是连续的，又是间断的。整个进化过程表现为渐进与跃进、连续与间断的辩证统一。
一切生命形态发生、发展的演变过程。“进化”一词来源于拉丁文evolution，原义为“展开”，一般用以指事物的逐渐变化、发展，由一种状态过渡到另一种状态。1762年，瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。 进化思想的发展 古代人们在栽培植物和驯养动物的生产实践中，积累了关于生物的形态、构造和生活习性的知识，注意到生物机体的变化以及生物与环境的关系，逐步形成了朴素的生物进化思想。古希腊的亚里士多德通过对他那个时代有关动物的知识的系统整理，把540种动物按性状的异同分为有血的和无血的两大群,每群之下又分为若干类。他进一步提出生物等级即生物阶梯的观念,认为自然界所有生物形成一个连续的系列,即从植物一直到人逐渐变得完善起来的直线系列。中国战国时期汇集的《尔雅》一书记载了生物类型的变化；汉初的《淮南子》一书，不仅对动植物作了初步分类，而且提出各类生物是由其原始类型发展而来的。 近代科学诞生以前，进化思想发展缓慢，当时广为流行的是神创论和物种不变论。这种观点直到18世纪仍在生物学中占统治地位，其代表人物是瑞典植物学家Cvon 林耐（1707～1778）。他所提出的分类系统虽然有助于揭示生物物种之间的历史联系，但他却把物种看作是上帝创造的不可改变的产物。随着生产和科学的发展，积累了许多新的与物种不变相矛盾的事实。在大量事实的影响下，甚至像林耐这样坚定的神创论者，在晚年也不得不承认由于杂交的结果能产生新种。和林耐的观点相反，法国学者GLL布丰(1707～1788)相信物种是变化的，现代的动物是少数原始类型的后代。他把有机体与居住环境联系起来，认为气候、食物和人的驯养等因素可引起动物性状的变异。1809年,另一位法国学者J-Bde拉马克(1744～1829)在其《动物学哲学》中，用环境作用的影响、器官的用进废退和获得性的遗传等原理解释生物进化过程，创立了第一个比较严整的进化理论。1859年CR达尔文发表《物种起源》一书，论证了地球上现存的生物都由共同祖先发展而来，它们之间有亲缘关系，并提出自然选择学说以说明进化的原因，从而创立了科学的进化理论，揭示了生物发展的历史规律。 19世纪80年代以来，以A魏斯曼(1834～1914)为代表的新达尔文主义,把种质论和自然选择学说相结合,丰富了达尔文的进化理论。20世纪30年代以来，以T杜布尚斯基(1906～1975)等人为代表的综合进化论综合了细胞遗传学、群体遗传学以及古生物学等学科的成就，进一步发展了以自然选择为核心的进化理论。60年代末，日本学者木村资生等人提出中性学说，又在分子水平上揭示了进化的某些特征，补充、丰富了进化论。 进化的进步性 地球上的生命，从最原始的无细胞结构生物进化为有细胞结构的原核生物，从原核生物进化为真核单细胞生物，然后按照不同方向发展，出现了真菌界、植物界和动物界。植物界从藻类到裸蕨植物再到蕨类植物、裸子植物，最后出现了被子植物。动物界从原始鞭毛虫到多细胞动物，从原始多细胞动物到出现脊索动物，进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类，从中分化出哺乳类和鸟类，哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物，这就是人。 生物界的历史发展表明，生物进化是从水生到陆生、从简单到复杂、从低等到高等的过程，从中呈现出一种进步性发展的趋势。一般说来，进化过程的进步具有如下特征： ①在生物界的前进运动中，可以看到不同层次的形态结构的逐步复杂化和完善化；与此相应，生理功能也愈益专门化，效能亦逐步增高。 ②从总体上看，遗传信息量随着生物的进化而逐步增加。 ③内环境调控的不断完善及对环境分析能力和反应方式的发展，加强了机体对外界环境的自主性，扩大了活动范围。 生物进化的道路是曲折的，表现出种种特殊的复杂情况。除进步性发展外，生物界中还存在特化和退化现象。特化不同于全面的生物学的完善化，它是生物对某种环境条件的特异适应。这种进化方向有利于一个方面的发展却减少了其他方面的适应性，如马由多趾演变为适于奔跑的单蹄。当环境条件变化时，高度特化的生物类型往往由于不能适应而灭绝，如爱尔兰鹿，由于过分发达的角对生存弊多利少，以至终于灭绝。对寄生或固着生活方式的适应，也可使机体某些器官和生理功能趋向退化。如有一种深海寄生鱼，雄体寄生在雌体上，雄体消化器官退化，唯有精巢特别膨大，以保证种族繁衍。 有些研究者对进化的进步性表示怀疑，认为进步性不是进化的基本特征，也不是进化的本质。科学研究证明，进化不全都引起进步，进化过程中也有退化，但从有机界总的进化过程看，进步性发展是进化的主流和本质。 进化的方式 生物界各个物种和类群的进化，是通过不同方式进行的。物种形成（小进化）主要有两种方式：一种是渐进式形成，即由一个种逐渐演变为另一个或多个新种；另一种是爆发式形成,即多倍化种形成,这种方式在有性生殖的动物中很少发生，但在植物的进化中却相当普遍，世界上约有一半左右的植物种是通过染色体数目的突然改变而产生的多倍体。物类形成（大进化）常常表现为爆发式的进化过程，从而使旧的类型和类群被迅速发展起来的新生的类型和类群所替代。 渐进进化是达尔文进化论的一个基本概念。达尔文认为，在生存斗争中，由适应的变异逐渐积累就会发展为显著的变异而导致新种的形成。因为“自然选择只能通过累积轻微的、连续的、有益的变异而发生作用，所以不能产生巨大的或突然的变化，它只能通过短且慢的步骤发生作用”。与达尔文的主张相反，早期遗传学家如荷兰的Hde弗里斯等相信，新种可由大的不连续变异即突变直接产生，并把这种方式看作是进化变化的主要源泉，认为自然选择对生物的进化不起积极作用。现代进化论坚持达尔文的渐变论思想和自然选择的创造性作用,强调进化是群体在长时期的遗传上的变化,认为通过突变（基因突变和染色体畸变）或遗传重组、选择、漂变、迁移和隔离等因素的作用，整个群体的基因组成就会发生变化，造成生殖隔离，演变为不同物种。20世纪70年代以来，一些古生物学者根据化石记录中显示出的进化间隙,提出间断平衡学说,代替传统的渐进观点。他们认为物种长期处于变化很小的静态平衡状态，由于某种原因，这种平衡会突然被打断，在较短时间内迅速成为新种。 生物的进化既包含有缓慢的渐进，也包含有急剧的跃进；既是连续的，又是间断的。整个进化过程表现为渐进与跃进、连续与间断的辩证统一。
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。
一切生命形态发生、发展的演变过程。“进化”一词来源于拉丁文evolution，原义为“展开”，一般用以指事物的逐渐变化、发展，由一种状态过渡到另一种状态。1762年，瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。 进化思想的发展 古代人们在栽培植物和驯养动物的生产实践中，积累了关于生物的形态、构造和生活习性的知识，注意到生物机体的变化以及生物与环境的关系，逐步形成了朴素的生物进化思想。古希腊的亚里士多德通过对他那个时代有关动物的知识的系统整理，把540种动物按性状的异同分为有血的和无血的两大群,每群之下又分为若干类。他进一步提出生物等级即生物阶梯的观念,认为自然界所有生物形成一个连续的系列,即从植物一直到人逐渐变得完善起来的直线系列。中国战国时期汇集的《尔雅》一书记载了生物类型的变化；汉初的《淮南子》一书，不仅对动植物作了初步分类，而且提出各类生物是由其原始类型发展而来的。 近代科学诞生以前，进化思想发展缓慢，当时广为流行的是神创论和物种不变论。这种观点直到18世纪仍在生物学中占统治地位，其代表人物是瑞典植物学家Cvon 林耐（1707～1778）。他所提出的分类系统虽然有助于揭示生物物种之间的历史联系，但他却把物种看作是上帝创造的不可改变的产物。随着生产和科学的发展，积累了许多新的与物种不变相矛盾的事实。在大量事实的影响下，甚至像林耐这样坚定的神创论者，在晚年也不得不承认由于杂交的结果能产生新种。和林耐的观点相反，法国学者GLL布丰(1707～1788)相信物种是变化的，现代的动物是少数原始类型的后代。他把有机体与居住环境联系起来，认为气候、食物和人的驯养等因素可引起动物性状的变异。1809年,另一位法国学者J-Bde拉马克(1744～1829)在其《动物学哲学》中，用环境作用的影响、器官的用进废退和获得性的遗传等原理解释生物进化过程，创立了第一个比较严整的进化理论。1859年CR达尔文发表《物种起源》一书，论证了地球上现存的生物都由共同祖先发展而来，它们之间有亲缘关系，并提出自然选择学说以说明进化的原因，从而创立了科学的进化理论，揭示了生物发展的历史规律。 19世纪80年代以来，以A魏斯曼(1834～1914)为代表的新达尔文主义,把种质论和自然选择学说相结合,丰富了达尔文的进化理论。20世纪30年代以来，以T杜布尚斯基(1906～1975)等人为代表的综合进化论综合了细胞遗传学、群体遗传学以及古生物学等学科的成就，进一步发展了以自然选择为核心的进化理论。60年代末，日本学者木村资生等人提出中性学说，又在分子水平上揭示了进化的某些特征，补充、丰富了进化论。 进化的进步性 地球上的生命，从最原始的无细胞结构生物进化为有细胞结构的原核生物，从原核生物进化为真核单细胞生物，然后按照不同方向发展，出现了真菌界、植物界和动物界。植物界从藻类到裸蕨植物再到蕨类植物、裸子植物，最后出现了被子植物。动物界从原始鞭毛虫到多细胞动物，从原始多细胞动物到出现脊索动物，进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类，从中分化出哺乳类和鸟类，哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物，这就是人。 生物界的历史发展表明，生物进化是从水生到陆生、从简单到复杂、从低等到高等的过程，从中呈现出一种进步性发展的趋势。一般说来，进化过程的进步具有如下特征： ①在生物界的前进运动中，可以看到不同层次的形态结构的逐步复杂化和完善化；与此相应，生理功能也愈益专门化，效能亦逐步增高。 ②从总体上看，遗传信息量随着生物的进化而逐步增加。 ③内环境调控的不断完善及对环境分析能力和反应方式的发展，加强了机体对外界环境的自主性，扩大了活动范围。 生物进化的道路是曲折的，表现出种种特殊的复杂情况。除进步性发展外，生物界中还存在特化和退化现象。特化不同于全面的生物学的完善化，它是生物对某种环境条件的特异适应。这种进化方向有利于一个方面的发展却减少了其他方面的适应性，如马由多趾演变为适于奔跑的单蹄。当环境条件变化时，高度特化的生物类型往往由于不能适应而灭绝，如爱尔兰鹿，由于过分发达的角对生存弊多利少，以至终于灭绝。对寄生或固着生活方式的适应，也可使机体某些器官和生理功能趋向退化。如有一种深海寄生鱼，雄体寄生在雌体上，雄体消化器官退化，唯有精巢特别膨大，以保证种族繁衍。 有些研究者对进化的进步性表示怀疑，认为进步性不是进化的基本特征，也不是进化的本质。科学研究证明，进化不全都引起进步，进化过程中也有退化，但从有机界总的进化过程看，进步性发展是进化的主流和本质。 进化的方式 生物界各个物种和类群的进化，是通过不同方式进行的。物种形成（小进化）主要有两种方式：一种是渐进式形成，即由一个种逐渐演变为另一个或多个新种；另一种是爆发式形成,即多倍化种形成,这种方式在有性生殖的动物中很少发生，但在植物的进化中却相当普遍，世界上约有一半左右的植物种是通过染色体数目的突然改变而产生的多倍体。物类形成（大进化）常常表现为爆发式的进化过程，从而使旧的类型和类群被迅速发展起来的新生的类型和类群所替代。 渐进进化是达尔文进化论的一个基本概念。达尔文认为，在生存斗争中，由适应的变异逐渐积累就会发展为显著的变异而导致新种的形成。因为“自然选择只能通过累积轻微的、连续的、有益的变异而发生作用，所以不能产生巨大的或突然的变化，它只能通过短且慢的步骤发生作用”。与达尔文的主张相反，早期遗传学家如荷兰的Hde弗里斯等相信，新种可由大的不连续变异即突变直接产生，并把这种方式看作是进化变化的主要源泉，认为自然选择对生物的进化不起积极作用。现代进化论坚持达尔文的渐变论思想和自然选择的创造性作用,强调进化是群体在长时期的遗传上的变化,认为通过突变（基因突变和染色体畸变）或遗传重组、选择、漂变、迁移和隔离等因素的作用，整个群体的基因组成就会发生变化，造成生殖隔离，演变为不同物种。20世纪70年代以来，一些古生物学者根据化石记录中显示出的进化间隙,提出间断平衡学说,代替传统的渐进观点。他们认为物种长期处于变化很小的静态平衡状态，由于某种原因，这种平衡会突然被打断，在较短时间内迅速成为新种。 生物的进化既包含有缓慢的渐进，也包含有急剧的跃进；既是连续的，又是间断的。整个进化过程表现为渐进与跃进、连续与间断的辩证统一。
随着人们对客观事物认识的不断加深，已经不再满足于停留在易解问题的领地，这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注。笔者综述了复杂性的概念、生命科学中的复杂性极其复杂性研究。 关键词 生命科学；复杂性科学；生物复杂性 复杂性科学的概念诞生至今已经20多年，这期间有大批学者从不同的领域入手展开了卓有成效的探索。人们希望更全面深入地从客观世界事物的整体与部分以及层次关联在时空演化的全程描述角度来研究支配客观事物运行的基本规律，建立起新世纪科学技术发展的理论基础，以指导新的发展实践。 这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注，也有人将其称之为生物复杂性（biocomplexicity）研究，生物复杂性科学主要探索在一些传统学科间交叉的问题。准确地说，是寻求以定量和整合的途径来深入了解各种生命系统之间复杂的相互作用，其中既包括生物的、行为的、化学的和物理的相互作用，也包括生态的、环境的和社会的综合作用等［1］。 1 复杂性科学研究的概念和范畴 复杂性的定义是相对于简单性而言的，简单性一向是现代自然科学、特别是物理学的一条指导原则。许多科学家相信自然界的基本规律是简单的。还原论的基本思想也就是找出复杂现象或事物背后的简单机制。事实上一些复杂的事物或现象，其背后确实存在简单的规律或过程。 关于复杂性的概念并没有一个统一的说法，而是根据研究的对象有不同提法，比如，从熵的角度：复杂性等于热力学测定的一个系熵和无序；信息的角度：复杂性等于一个系统使一个观测者“惊奇的能力”；分形尺寸：一个系统的“模糊状况”，即在越来越小的尺寸上显示的详细程度；有效的复杂性：一个系统显示“规律性”而不是随机性的程度；体系复杂性：由一个体系结构系统的不同层次所显示的多样性；语法的复杂性：描述一个系统所需要的语言的普遍性程度；热力学深度：将一个系统从头组织在一起所要的热力学资源的数量；时间计算上的复杂性：一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的时间；空间计算上的复杂性：一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的存储量［2］；等等。 从20世纪30年代系统科学开始兴起，人们逐渐认识到系统大于其组成部分之和，系统具有层次结构和功能结构，系统处于不断地发展变化之中，系统经常与其环境（外界）有物质、能量和信息的交换，系统在远离平衡的状态下也可以稳定（自组织），确定性的系统有其内在的随机性（混沌），而随机性的系统却又有其内在的确定性（突现）。 复杂性科学往往研究的是复杂性系统，复杂系统主要有以下表现：（1）系统各单元之间的联系广泛而紧密，构成一个网络。因此每一单元的变化都会受到其他单元变化的影响，并会引起其他单元的变化。（2）系统具有多层次、多功能的结构，每一层次均成为构筑其上一层次的单元，同时也有助于系统的某一功能的实现。（3）系统在发展过程中能够不断地学习并对其层次结构与功能结构进行重组及完善。（4）系统是开放的，它与环境有密切的联系，能与环境相互作用，并能不断向更好地适应环境的方向发展变化。（5）系统是动态的，它不断处于发展变化之中，而且系统本多对未来的发展变化有一定的预测能力。 一般来说，复杂性研究的基本方法是：（1）定性判断与定量计算相结合。（2）微观分析与宏观综合相结合。（3）还原论与整体论相结合。（4）科学推理与哲学思辨相结合。 复杂科学研究中所用的理论工具：（1）非线性科学——非线性动力系统理论（稳定性和分叉理论、混沌、孤子）和统计力学（分形、标度），及非平衡系统中的复杂和随机现象的研究；（2）计算机模拟——它是十分重要的手段，目前已广泛用于复杂科学的研究中；（3）计算智能；（4）数理逻辑；（5）在不确定条件下的决策技术；（6）综合集成技术；（7）整体优化技术等。 2 生命科学与复杂性研究 生命科学的研究对象都是复杂系统，（具有关联性、多样性、自学习、自组织、开放、动态的特点），生命科学研究的系统正因为其复杂性，对其构成的原因和演化的历程，此前均缺乏了解，也因此吸引了复杂性科学研究者的高度重视。近几十年来，对生物系统所具有的整体性、关联性、网络层次性、统计涨落性、内在和外在的随机性、模糊性、开放性和历史性等这一类复杂系统的典型特征进行了探讨。生物体本身的特点以及生物的进化使得人们的思维方式从单纯的物理学简单系统的研究转变为对生物学的复杂系统的研究［3］。基因是生命遗传的基本密码，生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的，也是由基因组中大量的非编码信息和非编码基因决定的。因此生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的，也不仅仅是由基因组中大量的非编码信息决定的，而是由这些元素在生物体各个层次上复杂、动态的相互作用决定的。 作为生命系统的指挥和协调中心—神经系统，其中枢功能结构为大脑，近十年来脑功能的科学研究是复杂科学领域中的一个热点。大脑有复杂的结构，它的组织层次按空间尺度有：分子、膜、突触、神经元、核团、回路、网络、层、投射、系统。大脑表现出的某些高级功能是不能在较低的层次上观察到的，其中有些是由各个单元之间的相互作用而涌现出的集体行为。人们的思维规律是不断变化的，但是最低层次的规律是不变的。脑功能的复杂性首先体现在各神经子系统自身的高度非线性、不稳定性和适应性；其次体现在它们之间相互连接的非均匀性及大规模并行等特点。不仅如此，即使在非常简单的神经系统中也存在着令人惊异的复杂性，这反映在它们的功能、演化历史、结构和编码方式。比如，单个神经元放电的时间序列包含复杂多样的时间模式，反映了神经细胞内的复杂的动力学过程［4］。脑电信号是中枢神经系统自发产生的生物电活动，它包含了丰富的神经系统状态和变化的信息，因而在临床和神经电生理研究中得到了广泛的应用。现在人们对EEG建立动力学模型，并研究其中的混沌现象，显示动力学模型方法对于研究大脑正常生理和病理状态具有的意义［5］。 近年来控制领域实现和发展了脑控系统，即基于脑电信号的人机融合控制系统，直接以脑电信号为基础，通过脑机接口来实现控制。“脑控”研究涉及神经科学、计算机科学、控制科学和心理学等多学科交叉。相关研究已经开发出了利用大脑的思维、通过电子接口来控制各种设施的运动状态，并取得预期效果的“脑控技术”，这项技术在医疗等多个方面具有重要的应用价值。 人工生命（Artificial Life）是近10年发展起来的一个新方向，是以进化为主要特征的复杂性研究。人工生命致力于研究生命形式（并不局限于某种特定的载体）的普遍特征。地球上的生命被看成是一种具有特定载体—蛋白质—的特定生命形式，地球上的生命进化也仅仅代表一种特定的进化途径，因此可以用别的物质来构造另类载体的生命形式，赋予它们生命的特征，使其具有进化、遗传、变异等等生命现象，得到生命的普遍行为［2］。 其他如心血管系统中的心率变异性和管腔应变问题；动态病（以异常时间组织结构为特征的疾病，如周期性发热、周期性关节肿胀等）的预防、治疗和数学建模问题；生态系统的种群繁殖问题；流行病中的疾病传染规律；生化反应的动力学过程；免疫系统中信号产生、传递和转导的动力学过程等都体现了生物系统的复杂性，属于复杂性科学研究的范畴。 因为生命体的多样性和复杂性决定了临床医学本身的复杂性；疾病是复杂的，不仅生命体本身病理过程复杂，而且心理、社会、环境等因素都会影响病理过程；许多复杂性疾病，如心血管疾病、癌症、艾滋病等皆是生命体多层次、多层面因素作用的结果。现代医学是在还原论指导下对生命和疾病局部的、分离的认识，仍停留在分析和描述的水平上；所以需要借助复杂性研究方法。在研究方法和观念上有所突破。 祖国传统中医学独特的思维方法和对复杂系统整体状态的把握与复杂性研究有类似的思路。中医学对人体内部的相互作用以及人体与环境的相互作用提出了众多的命题，为现代医学研究准备了丰富的素材，对中医的理论体系的认识还必须运用物理学、生物学、数学、控制论、系统论等学科的最新知识。 复杂性科学对我们来说是一个充满未知的领域，研究方法上既有还原论，也有综合论和系统论，这两种思想正在经历碰撞并开始出现融合的趋势。但是在研究对象上，它研究的问题并不是刚刚出现，而是因为人们认识的深度和它本身的难度，使这一类问题被搁置了起来。目前，对复杂性的研究已经分别在一些学科取得了初步的进展，随着科技的进步、人类对自然和自身认识的深化，生命科学中的复杂性问题必然会被逐步地认识和解决。
一、生物学科研论文需要含有以下内容（1）前言：阐述研究的目的，说明为什么做这个研究？（2）材料与方法：细致表达怎么做这个研究？（3）结果与分析：通过研究获得了哪些证据？这些证据说明了什么问题？（4）讨论：通过研究得出了什么结论？结论有什么价值？ 为了方便读者检索和阅读，科研论文还需要有合适的题目、作者、单位、摘要、关键词、参考文献等方面的内容。下面就各部分的写作方法和功能进行简要说明。 二、题目 1、论文题目应以最恰当、最简明的词语反映论文最重要的特定内容。中文文题一般不超过20个汉字。尽可能不设副标题。文题用词应有助于选定关键词和编制题录、索引，不使用非公知公认的缩略语、字符、代号等。一般来说，标题是在论文完成之后，在统观全文的基础上提炼出来的。 题目切忌太泛、太繁。2、一般使用充分反映论文主要内容的词语，不使用具有主、谓、宾结构的完整语句，不用标点。三、摘要 1、摘要是科研论文全文的缩写版，因此也应包含有文中的四个要素，即研究的目的、方法、结果和结论。摘要应具有独立性和自含性，是一篇完整的短文，可以独立使用和引用，读者不阅读全文就能获得必要的信息。摘要是在文章主体完成的基础上提炼而成。 2、中文摘要一般250~400字，中英文摘要的主要内容应一致。一般采用第三人称的写法，不列图表，不引用文献，不加评论和解释；应着重反映新内容和作者特别强调的观点，不必列出本学科已成为常识的内容。摘要中使用英文缩略语，应于首次使用时著名其中文全称；英文摘要中的缩略语，应于首次使用时将其英文全称注出。 3、摘要中各要素的写法：（1）目的：简要说明研究的目的，表明研究的范围和重要性；（2）方法：简要说明基本设计，使用的材料与方法，如何分组对照，研究范围及精确程度，如何经过统计学处理；（3）结果：简要列出主要结果和数据，特别是新发现。叙述要具体、准确。给出具体的检验数值；（4）结论：简要说明经验、论证取得的正确观点及其理论价值或应用价值。 初学写作的同学，建议先将目的、方法、结果和结论几个部分用提纲分别列出，待思路清晰、内容明确后，再重新组织语言用段落的形式表达。 四、关键词 论著一般要有3~5个关键词，应反映全文最主要的内容。中英文关键词要一致，均不用缩写。五、前言 1、前言的主要表达内容是告诉读者为什么要选这个研究主题，并把研究的意义论述清楚。选题的理由有很多，包括研究对象的价值，所研究的对象存在什么问题没有解决，或者有什么问题值得去解决，别人对这个问题做了什么研究，还存在哪些需要进一步解决的问题，或者是所研究的问题能解决什么问题，包括方法、应用或理论等。2、因此，在概述时就要包括以下内容：研究的背景、目的、研究思路、理论依据等，有的研究还应说明该研究开始的年月。 3、前言的写作要点时要注意阐述问题的逻辑性，将所要陈述的理由逐条提出，渐渐深入，充分向读者展示所选课题的必要性。 4、在表达方式上应开门见山，简要、清楚，不要涉及本研究中的数据或结论。未经检索，前言中不可写“国内未曾报道”等字样，也不可自我评价“达到XX水平”或“填补XX空白”等。比较短的论文可以只用小段文字起前言作用。 六、材料与方法 1、材料与方法部分要向读者介绍你是怎么对所选课题进行研究，包括怎样处理材料，用到了哪些实验方法，怎样对所获得的数据进行分析等。在这部分内容中要详细介绍研究材料（包括对照组）的选择、基本情况和来源。2、对研究中所采用的方法及观察指标逐一介绍，属于创造的方法应详细叙述“方法”的细节，以备他人重复。改进的方法应详细叙述改进之处，并以引用文献的方式给出原方法的出处。完全使用他人方法，应以引用文献的方式给出方法的出处，说明统计方法及其选择的依据。不要描述使用方法的工作原理。 材料与方法部分的写作要点是：表达细致、清晰，方法可靠。七、结果与分析 1、结果与分析部分是呈现出通过研究获得的实验数据，并对这些数据进行分析说明，通过对数据进行推论得出结论。结果与分析是论文的核心部分，是一篇论文是否具有创新性和价值的具体体现。2、在这部分，通过将研究过程中所得的各种资料和数据进行必要的统计学处理，然后用文字和图表加以表述，在进行分析和归纳，推论出相应的结论。结果的叙述要客观、真实和准确，简洁明了，重点突出，层次分明，不应与讨论内容混淆。 3、在写作时，切忌对所获得的未经统计处理的原始数据和盘托出，表达时要注意有一定的逻辑性，不要将各种数据杂乱无章地堆砌在一起。 八、讨论 1、讨论部分包含几个要素：本研究获得了什么结论，解决了什么问题，或者有什么创新性的发现。应着重讨论研究中的新发现及从中得出的结论，包括发现的意义及其限度，以及对进一步研究的启示。2、若不能导出结论，也可进行必要的讨论，提出建议、设想、改进的意见或需要解决的问题。应将研究结果与其他有关的研究相联系，并将本研究的结论与目的相关联。写作时注意不要重述已在前言和结果中详述过的数据或资料，不要过多罗列文献，避免做不成熟的主观推断，最好留有余地。不要列入图表。 九、参考文献 1、标注参考文献可以反映论文的科学依据，体现尊重他人研究成果的态度，并向读者提供有关信息。参考文献必须是作者亲自阅读过的、主要的、发表于正式出版物上的原始文献。文内引用时，按文献出现的先后顺序用阿拉伯数字连续编码；图中引用时，按其在全文中出现的顺序编号，音问标注在图题或注释中；表中引用时，在表中依次标注。2、文后参考文献的顺序按文中引用的顺序依次排列。外国人名姓在前，名缩写在后。中文刊名写全称，外文刊名采用美国国立医学图书馆编印的Index Medicus中列出的刊名缩写形式。
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您好， 以下我们以细菌类为例做论文讨论（例文）：用基因组学方法追溯细菌的进化史细菌是一类“杂乱无章”的生物。虽然大多数生物都倾向于将基因传递给自己物种的下一代，但细菌常常与毫无亲缘关系的物种进行遗传物质交换，这个过程叫做基因横向转移。 这就是为什么怀疑论者质疑研究人员是否有重建细菌进化史的一线希望。但现在，由于近源细菌物种的基因组测序的完成以及新分析方法的问世，亚利桑那大学的研究人员证明构建细菌进化树是完全可能的。Nancy Moran、Emmanuelle Lerat和Vincent Daubin提出了追溯细菌进化史的一个新方法：在细菌基因组中寻找一组可作为可靠的细菌进化指示器的基因。这种方法对于研究生物进化史的生物学家具有重要意义，因为它为勾画横向基因转移等塑造基因组结构和实质的进化事件奠定了基础。细菌有望为科学家揭示丰富的基因组学进化信息，因为已有许多细菌物种的基因组测序完毕，这就使得广泛比较分析各个物种的基因组成为可能，而且细菌的基因组很小且结构紧凑。在这项研究中，研究人员选择了古生菌群:gamma变形杆菌（ Proteobacteria），这是一个在生态上具有丰富多样性的细菌类群（包括大肠杆菌和沙门氏菌等），记载的大多数基因横向转移都发生在这个类群，这个类群的中细菌物种基因组完成测序的也最多。这个研究结果证明了这种方法重建影响基因组的重要进化事件的能力，不仅有望用于查明细菌基因组的进化，而且还能揭示细菌物种的多样化。相关文章：脉孢菌独特的基因组进化方式 比较基因组学方法对进化生物学的新贡献 中国SARS研究获重大突破 成功解析病毒进化规律 进化相关数据库及资源 血吸虫与人类可能协同进化 PNAS：细菌在实验室中“重演”进化史报道：美国密歇根州大学科学家近日在《美国国家科学院院刊》上发表论文，通过对大肠杆菌的研究发现这种细菌在实验室进化出新的特点，并可通过传代“重演”进化史。20年前，美国密歇根州大学进化生物学家理查德·伦斯基取单个大肠杆菌繁殖，让其后代繁衍了12支实验室细菌种群。如今当伦斯基观察它们发生了什么情况时，发现这12支细菌种群还在成长壮大，并逐渐积累了变异，繁殖出了4万多代细菌。在每一个独立的种群中，伦斯基看到大多数细菌的模样是相似的。比如，所有12支细菌种群都进化出了更大的细胞、更快的生长速度和较低的高峰种群密度。 然而有一些特点与众不同，大约是15万代细菌出现了戏剧性的变化，突然获得了代谢柠檬酸盐的能力，而柠檬酸盐是其培养基中的第二种营养物质，大肠杆菌通常利用不了它们。事实上，无能力利用柠檬酸盐是细菌学家区分大肠杆菌和其它细菌的特征之一。而这种利用柠檬酸盐的变异种群增加了大肠杆菌的种群数量和多样性。伦斯基说：“这是我们做实验时看到的最深刻的变化。显然有些细菌完全与众不同，甚至不能考虑为正常的大肠杆菌，这使它特别有趣味。” 到现在，伦斯基统计过足够的细菌细胞，发现其中所有样本的突变都是几次积累后实现的。这意味着利用柠檬酸盐的能力很特别，可能是一种罕见的不可能的变异种类，或一种罕见的染色体倒置或是几次基因排序突变的累积效果。为发现是种什么样的变异，伦斯基转向冰柜中保存的每种种群每500代的样本，让它们再现他所需要的进化历史。其办法是让细菌苏醒，再让它们重演一次进化历程。 同一种群会再次进化出能利用柠檬酸盐的能力吗？他想总会有一种群会出现这种累积效果的。结果果然不出所料。这种重演表明原有种群在2万代或以上时开始出现了这种进化重演。他总结在大约2万代时一定突然发生了一些事情，从而使细菌进化出这种利用柠檬酸盐的能力。 伦斯基及其同事正在识别一些细菌的较早变化，以了解这种变异如何在1万代之后的细菌中产生的。与此同时，实验表明进化并不总是朝着最好的结果出现。相反一些变化事件有时会开放一种种群的进化之门，有时则会关闭其它种群的进化之门。这对反对进化论的人给了反驳一击。（生物谷）相关新闻Nature：探索地球最初细胞与环境的相互作用格陵兰冰层下发现存活12万年细菌Nature：细菌为什么会与人共存？美科学家创造出有望成为绿色新能源的新菌株Science：肠道微生物与宿主共同进化恐怖家鼠称霸大西洋小岛 体形进化变大三倍Science：古老蛋白质助细菌清除垃圾基因PNAS：发现巨型细菌Genome Biology：一种超级细菌的基因组测序完成Science：细菌也有智慧？伤寒菌的进化史 伤寒菌的进化史 一个国际项目研究了100多株引起伤寒的细菌的遗传多样性，揭示了该细菌的进化史，并提出一株抗药细菌可能在从亚洲传到非洲。PhilippeRoumagnac和同事报告说，伤寒肠沙门菌现在主要影响南半球的贫困人口，但是它在少数人群中没有症状地潜伏了几千年了。这种微生物长期不受自然选择的影响，以一个名为“中性进化”的过程极为缓慢地变化，但是偶然能引起急性流行病，那时会在自然选择的影响下快速进化。氟喹诺酮类 生 物 谷 网 站 一个国际项目研究了100多株引起伤寒的细菌的遗传多样性，揭示了该细菌的进化史，并提出一株抗药细菌可能在从亚洲传到非洲。Philippe Roumagnac和同事报告说，伤寒肠沙门菌现在主要影响南半球的贫困人口，但是它在少数人群中没有症状地潜伏了几千年了。这种微生物长期不受自然选择的影响，以一个名为“中性进化”的过程极为缓慢地变化，但是偶然能引起急性流行病，那时会在自然选择的影响下快速进化。氟喹诺酮类抗生素的使用导致了抗药株的形成，但是它们还没有完全取代对药物敏感的菌株。文章作者报告说，亚洲的一种抵抗多种抗生素的特殊菌株最近开始在非洲出现 生物谷网站 相关新闻美科学家开发出一种生物友好型纳米级光源印尼宣布计划使用人禽流感疫苗报道称刚果（金）东部地区发现疑似禽流感疫情印度科技崛起的原因美国生化与分子生物学会在广州生物医药与健康研究院设科学发展生物能源的若干问题探讨日科学家首次拍子宫内双胞胎分裂形成过程肝癌治疗性疫苗获新突破 进入二期临床研究重组RNA的表达——tRNA支架的巧妙运用专家解读“人兽”之惑不是很准确，希望对您有帮助吧。
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食物链与生物进化食物不仅是人类赖以生存的基础之一, 也是生物界各个成员所必不可少的生存要素 本文所说的/ 食物链0, 不仅仅指动植物之间的捕食者和猎物,也包括植物从土壤中吸取养分、寄生, 以及同一等级之间物种和个体的竞争等, 总而言之是指物质与能量的获得与传递过程 当然就表现来说, 以捕食和竞争关系最为明显。这种生物间关系造成的进化体现在自然界的各处1 无处不在的进化影响/食物链0造成的进化影响与适应, 大到自然界的生态位分布, 小到单细胞生物的感觉器官, 可谓无处不在 1 空间分布与进化等级生命从海洋登陆, 一直到翱翔天空, 从直接意义上讲是拓展生存空间, 但不得不说其重要的原因是为了保证食物的来源 虽然大气中氧含量的增加和能阻隔紫外线的臭氧层的形成是生命登陆的先决条件, 但是追求空间与食物无疑是强大的驱动力, 我们完全有理由猜测, 当海洋中出现/ 饥荒0时, 即使先决条件仍不满足, 在进化历程上也会出现能适于海洋之外的生存条件的物种登陆 而平面空间是有限的, 高等动物尤其是食肉动物对领地面积的高要求(例如印支虎理想的栖息地中一般是每100 km2 可有4~ 5只成虎)又使领地出现垂直空间的多层次,充分利用了资源也同时推动了生物进化由能量定律可知, 生物总是要不断地以各种形式从周围环境(包括其他生物)中获取能量以维持其低熵、高有序度状态, 其主要形式便是/ 取食0 (包括光合作用及捕食等等) 生物的结构、进化的等级与生物的有序度成正比 生物是由低级向高级、由简单向复杂不断地进化的, 其所需的生命能量也将逐渐增多 如果生命能量不能达到需要值, 便不能维持相应的有序性, 生物就不能在该级存在下去 从宏观上看, 生物物种不能进化到该级, 而在个体的角度上看, 生物不能从环境中获得所需的负熵 /趋于最大值的熵的危险状态, 那就是死亡 由于生物的进化等级与其有序度相对应, 进化与维持生命的能量相联系, 因此生物的进化实际上可能是生物在能量上的一种能级的跃迁[ 1]。而/取食0无疑是进化的必要条件 2 共生与寄生关系除了较为单方向的捕食关系外, 共生和寄生在某种程度上也可看作一种/取食关系 共生是一种相互依赖、互惠互利、比合同还公平的关系 而寄生[ 2~ 4]其实也是种逻辑清晰的行为, 而寄生生物和宿主之间的斗争也是生物进化的重要动力之一 一方面寄生生物会影响宿主的活动, 如蚂蚁的寄生虫会影响蚂蚁的神经系统, 让它向草尖上爬, 而那里是最容易被羊吃掉的地方; 海百合类动物会接纳许多种生物体寄居在其身体的各个部分, 捕食者可能正在追逐那些生物, 而对海百合类动物造成了连带的损害 另一方面, 宿主的活动也影响寄生生物, 如感冒病毒通过传染, 附到下一个人的身上, 几经易主后, 病毒的杀伤力就会降低) ) ) 它要保证这个宿主有足够的生命来把它继续传播 因此, 寄生行为不能不说是进化的奇迹 3 独栖或群居距今约6 亿年前, 单体细胞生物完成了向多体细胞生物的进化过程, 不同细胞有机组合, 彼此合作, 后逐渐分化, 形成了复杂生物的基础[ 4] 单细胞个体的集群最终形成了多细胞生物, 而高等的生物同样存在独栖或群居的选择 一般情况下被捕食者会采取集群的方式, 而捕食者则各不相同 以食肉目动物为例[ 5] , 食肉目动物一般在除繁殖季节外的其它时期主要营独栖生活, 因为主要以捕食脊椎动物为生的食肉目动物营独栖生活, 是为了避免在捕杀猎物时个体之间的互相干扰而降低捕食成功率 如果社群中的个体不断发出声音来进行联系, 就不可能导致成功地捕食机敏的脊椎动物 正如Kleiman和E isenberg[ 6] 指出, 大多猫科动物因以偷袭方式捕食猎物, 故需要独栖生活, 以避免个体之间的互相干扰 但也有一部分食肉目动物在一生中主要是营社会性生活, 比如狼、狮等 Macdonald[ 7]认为, 资源(尤其是食物资源) 的分布和丰富程度对食肉目动物社群的空间格局和结构的影响是最重要的, 一定的食物获取方式可导致集群和社会性的形成 因此/食物链0在动物的营社会性生活的形成方面有至关重要的作用 4 身体上的进化 1 感官感官是生物获得外界信息的通道, 这对于逃避捕食者或捕捉猎物是极为有用的 生活在不同环境下的生物, 也相应进化出了不同的感官系统[ 4, 8, 9 ] 白天活动的动物大多有良好的视觉, 而在高空飞行捕捉猎物的鸟类的视力更是惊人, 眼内有两个黄斑,可以同时注视两个目标, 甚至有放大功能, 堪称/高空望远镜0, 而昆虫的复眼也堪称一绝 另外, 在茂密的森林里, 良好的听觉和嗅觉也十分有用 而在夜间, 没有了足够的光线, 生物一般都依赖于视觉外的其他感官, 比如啮齿类动物的嗅觉, 连有着一双眼睛的猫头鹰其实也是依赖于听觉搜寻和定位猎物 有的动物如响尾蛇和蝮蛇一类的蛇, 进化出了长在眼睛和鼻孔之间的/热眼0, 通过动物以红外形式放出的热来追踪猎物, 堪称一绝 2 其他器官除了获取信息的感官之外, 其他的身体部分其实也在进行着相应的进化 比如强健的用于奔跑的四肢, 利爪尖牙, 适于飞翔的羽翼, 双重呼吸等等 以/ 口0为例: 昆虫的口器[ 10]按功能可大致分为6类:咀嚼、刺吸、舔吸、虹吸、嚼吸和退化, 适用于不同的事物, 如吸食汁液、花蜜; 磨碎叶片; 捕食其他昆虫等 还有一个经典的例子便是加拉帕戈斯群岛地雀的喙[ 11]的不同, 例如地栖地雀中有4 种地雀共同生活在大多数岛屿上, 其中3 种(大、中、小地雀) 吃种子, 它们的主要差异便是喙的大小不同, 各适应于吃不同大小的种子 另一种地栖地雀(大仙人掌地雀)则以球武汉仙人掌果为食, 它的喙特别大而尖, 已发生了适当的改变 有些生物更有了适于不同食物的更精细的进化, 例如当遇到柔软的猎物时, 白斑点竹鲨的牙齿的尖端部分刺入并牢牢地抓住猎物, 再借助头部的剧烈摆动将猎物撕成两半 而当遇到坚硬的猎物时, 牙齿的尖端部分并不刺入猎物体内, 取而代之的是, 牙尖折向口腔内, 让牙齿的边缘接触猎物的硬壳, 就像将一块金属片搁在坚硬的表面上, 平直的牙齿面更适合完成压碎硬壳的工作[ 12] 另外, 有研究[ 4]认为大脑离嘴巴很近, 最初是用来解决食物问题, 它可辨别进入嘴巴食物是否有毒 由此, 食物对进化的影响便可见一斑 3 特殊功能为了逃避捕食者或便于捕食, 生物进化出了各种各样的措施[ 2, 13] : 海百合类动物经常由于鱼类的袭击而断掉和再生触手; 与环境的色泽相似, 因而能够隐蔽的保护色; 与环境对比十分鲜明或恐怖的颜警戒色, 引起捕食者的注意, 使捕食者不去袭击它们; 还有大名鼎鼎的拟态 另外, 不论是捕食者还是被捕食者都常使用毒液作为辅助手段 捕食者和猎物的竞技给我们展现了了一个奇妙的自然 5 生殖繁衍后代是生命的重要特征之一 为了保证后代的成活率, 双亲就要注意保证后代有足够的食物和不被捕食者捕食 生物或是增加后代数量, 或是在后代数目较少的情况下增加后代强壮度, 或给予保护和哺育 因此体外受精逐渐进化为体内受精, 由卵生到胎生, 并逐渐进化出了哺乳和育雏行为 由此可见, 繁殖固然是一件大事, 但繁殖与/ 食物链0的协调却是要优先考虑的, 否则就有可能给种族带来灭顶之灾2 / 食物链0影响进化的方式 1 协同进化协同进化(一对一协同进化)的严格定义为[ 14] :一个物种的个体行为受另一个物种的个体行为影响而产生的两个物种在进化过程中发生的变化 它包括三个特性, 即特殊性: 一个物种各方面特征的进化是由另一个物种引起的; 相互性: 两个物种的特征都是进化的; 同时性: 两个物种的特征必须同时进化但是自然界很少存在一对一协同进化的物种间的关系, 这种关系只发生于某些特殊的共生、寄生、共栖、竞争等物种之间, 如蝶类的拟态、虫媒花植物与传粉昆虫等[ 14] 应用较多的是扩散的协同进化, 它的研究范围较广 扩散的协同进化由Glibert等人的观点可定义为[ 14, 15 ] : 某一或多个物种的特征受到多个其它物种特征的影响而产生的相互进化现象 这包括植物受到多种昆虫的取食而产生的物理和化学的防御机制及昆虫所获得的能降解多种植物的有毒物质能力等许多方面 这种定义有一突出的特点, 即它包括相互影响物种之间的长期适应行为 因此目前许多学者所研究的协同进化, 都倾向于这种定义 而有的学者甚至认为广义的协同进化就等于进化[ 14] 在协同进化上有许多例子[ 14, 16 ~ 18] 对于捕食者- 猎物系统的协同进化可以用/手臂竞赛0解释, 其理论为: 在进化过程中, 捕食者不断提高发现和捕获猎物的效率, 自然选择也不断改进猎物及时发现和逃避捕食者的能力 因此, 在捕食者和猎物的共存系统中, 两者形成了复杂的适应和反适应关系[ 18] 总之, 正如上面所提到的种种, 自然界中的捕食者在进化过程中发展了锐齿、利爪、尖喙、毒牙等工具, 并运用诱饵追击、集体围捕等方式, 以便有利地捕食猎物; 而相应地, 猎物也发展了保护色、拟态、警戒色、假死、集体抵御等种种方式以逃避捕食者 自然生态系统中的捕食者- 猎物系统的形成是二者长期协同进化的结果 2 生态入侵某些生物, 由于人类有意识或无意识地带入某一适宜于其生存环境和繁衍的地区, 它的种群便不断地增加, 分布区便会逐步稳定地扩展, 这种过程被称为生态入侵[ 19] 生态入侵种会影响到当地的生态环境, 其与当地种存在空间与资源上的竞争, 当然会对原有的/食物链0关系造成影响和破坏 值得注意的是, 并非所有的生态入侵都会造成灾难, 有些入侵种通过改变自己或影响原有生态使其改变, 来参入原有的/ 食物链0关系, 从而达到与原有种和谐相处, 这也可称为一种进化 这种情况值得进一步研究以求解决现有的生态入侵灾难问题3 人与/ 食物链0人类通过工具的发明、使用和语言的产生, 经历了漫长的历程从动物界中提升出来 人类的进化与/食物链0是分不开的 例如手势的产生就是因为在猎取大型猎物时的成群协作需要通讯[ 20] 可以说原始的捕食关系打开了人类智慧的大门 随着人类历史的发展, 发达的大脑和不断发展的工具技术使人类成为/食物链0顶端的动物 的确, 借助工具(如枪支弹药), 就客观上来说人类具有了无限制性获取物质能量和限制自身物质能量流失的力量, 开始时也是这样做的 但是, 这种方式一方面破坏了原来平衡的/食物链0关系, 不论是无限制开发或是污染造成的影响, 最终造成了现在的环境问题; 另一方面,过度依赖工具是否会造成人类本身的退化[ 21]? 而人类工业所产生的恶果已经通过食物/反馈0给我们: 那些食物中普遍存在的激素、雌激素和抗生素,不但正在成为诱发人类癌症和各种相关疾病的恶魔, 而且它们还与杀虫剂、洗涤剂等形成了/ 环境激素0 , 使人类出现雄性退化、精子减少、雄雌崎形和不育等症状。事实上, 环境激素已经在使人类开始退化了[ 22 ] 而如果能够深入全面研究并把握自然界中/食物链0关系的规律, 必然有利于找出问题的深层原因并找到合理有效的解决方案 因此, 人类应该学会如何正确地处理自己在/食物链0之中的地位和影响, 否则恐怕会面临令人担忧的未来, 所幸研究人员和大众已经开始意识到了这一点4 结语/食物链0与进化的内容是十分广泛的, 虽然现在有许多相关的研究, 但是能真正深入和全面的并不多 分子生物学的发展使人们能够从基因的角度研究进化, 但可惜只限于基因、个体和较为低等的生物[ 23~ 24] , 对于高等生物乃至生态方面的研究还是大多局限于理论或计算[ 25]的层面 希望科技的进一步发展可以提供将微观与宏观应用联系在一起的更为有力的方法。