資源簡介

第一節 人類對宇宙的認識
一.古代人的宇宙觀
中國古代對宇宙起源有各種傳說。古代神話有盤古開天辟地的傳說：宇宙原來是混沌的一團氣，后來盤古用神斧把這一團混沌氣劈開，輕的上升為天，重的下沉為地，盤古死后，身體的各個部分成為天地間的的萬物。
世界不同的民族和文化，形成了許多關于宇宙創始的神話傳說。例如，在歐洲神話中，上帝創造了宇宙以及其中的萬物，天體的運行也是上帝安排好的。
二.從地心說到日心說
人類歷史發展到公元前6世紀，人類文明進入理性思考的時代。中國戰國時期的早期蓋天說認為，天圓如張蓋，地方如棋盤。早期的古希臘學者也有類似的看法。蓋天說這種宇宙觀，雖然已經擺脫了神話的影響，但遠沒有揭示宇宙的本質。
公元2世紀，希臘科學家托勒密在亞里士多德等前人對宇宙的認識的基礎上，經過幾十年的觀測，運用數學的方法，創立了“地心說”。
托勒密認為，地球處于宇宙中心靜止不動，日月、行星和恒星等所有天體都圍繞著地球在各自的圓形軌道上運轉，而恒星位于最外面的天球上，它們之間的相對位置保持不變，同時作為一個整體在天空中轉動。
這個學說與基督教關于天堂、人間、地獄的說法剛好吻合，得到了占統治地位的教廷也竭力支持。到了16世紀，“地心說”不僅成了禁錮了人們思想的工具，而且也阻礙了天文學的發展。
托勒密及其宇宙體系
科學家們經過仔細觀測，發現行星運行規律與托勒密的宇宙體系并不吻合。16世紀，哥白尼用自制的簡陋儀器經過20年的天文觀測與研究，建立了日心說。他在不同的時間、不同的距離從地球上觀察行星，發現每一顆行星的運行情況都不相同，而且發現了日地距離始終不變。因此他否定了地球是宇宙的中心，認為太陽是宇宙的中心，地球和行星圍繞著太陽做圓周運動的，月球圍繞著地球轉動，而最外層的恒星天球則與地心說并無本質區別。
哥白尼提出的“日心說”，差不多經過一個世紀才被人們接受。其間，伽利略利用自制的天文望遠鏡，發現了可以支持日心說的天文現象，日心說才逐漸得到認可。哥白尼的“日心說”闡明了天體運行的規律，為人類認識太陽系，進而認識地球的起源奠定了基礎。“日心說”挑戰了長期以來居于統治地位的“地心說”，否定了基督教上帝創造一切的教義，使神權統治的根基產生了動搖，因此遭到了教會勢力的殘酷鎮壓。為了捍衛這一學說，不少仁人志士與神權的統治勢力進行了前仆后繼的斗爭，甚至付出了生命的代價。
哥白尼及其宇宙體系
三.現代宇宙學說
20世紀10~20年代，美國天文學家哈勃(Edwin Powell Hubble)等人致力于旋渦星云的測量。科學家們用先進的科學儀器，研究星系的運動情況，測出不同星系之間的距離，并通過觀察一個星系，判斷出這一星系運動的速度，以及它是遠離銀河系還是靠近銀河系方向運動。1929年，哈勃根據自己的測量數據，分析了24個星系的速度和距離，發現距離越大的河外星系，對應的運動速度也越大。也就是說，所有的星系都在遠離我們而去，星系離我們越遠，它的退行速度越快；星系間的距離在不斷地擴大。哈勃的發現告訴我們，星系一直在運動，一直在變化，宇宙在不斷地膨脹。
實驗表明，在氣球脹大的過程中，對氣球表面上任何一個小圓點而言，其他小圓點都在不斷的離他而去。
我們可以進行這樣的推理：如果能將時間倒退，宇宙中的星系之間的距離必然縮小，最終會聚在一個點上。大爆炸宇宙論認為，大約137億年前，我們所處的宇宙被擠壓在一個“原始火球”中，那時的宇宙極小、極熱，又有極大的密度，宇宙就是在這個大火球的爆炸中誕生的。大爆炸后，宇宙迅速膨脹，現在的宇宙比100億年前增大了100多億倍，爆炸引起的宇宙膨脹一直延續至今，大爆炸宇宙模型將延續下去。宇宙的膨脹有觀測事實的支持，又得到眾多科學家的理論闡釋，因此，大爆炸宇宙論已成為目前被人們廣為接受的一種宇宙起源學說。
第2節 太陽系的形成和恒星的演化
一.太陽系的形成
18世紀時，天文學家在對太陽系的研究中，發現許多行星的運動有一些共同特點。
在太陽系中,太陽系的行星繞日公轉的方向和太陽自轉的方向一致。另據科學家測算，太陽系的行星繞日公轉的軌道平面大多接近于同一平面。根據行星公轉的特點，可以推導如果它與太陽系形成有關，就可以作為推論太陽系形成的依據。
18 世紀，德國哲學家康德和法國數學家拉普拉斯通過對行星運動特點和星云的研究，邁出了第一步，提出了“康德一拉普拉斯星云說" 。該學說認為太陽系是一塊星云收縮形成的。星云是由氣體和人塵埃物質組成的巨大云霧狀天體，它的直徑大多可達十幾光年。
星云 原始的太陽星云
原始的太陽星云是一個扁平的、自轉的氣體塵埃圓盤。大陽星云不斷收縮,周圍物質也不斷地落入環繞原太陽而形成的盤，引力勢能轉化為熱能; 圓盤內的元素通過衰變釋放出能量，這些能量貯存在圓盤深處，新生的太陽于是有能力輛射出能量并加熱盤的表面各層。離中心幾個天文單位之內的內級，溫度高達 2000oC以上，在這個區域，塵埃粒子蒸發了，以至于內盤完全是氣體，圓盤中心的氣體崩塌收縮形成太陽。剩余的星云物質進一步收縮演化，形成地球等行星。
星云學說推論的重要依據是：只有太陽和太陽系的行星形成于同一個旋轉的星云云盤，太陽的自轉方向和太陽系的行星的公轉方向才會一致；形成太陽系的行星的物質來源于同一個扁平的星云云盤，才導致太陽系的行星的公轉軌道幾乎位于同一平面上。
雖然“星云說”能描述太陽系的形成過程，但還有不少現象無法解釋，有待于進一步研究解決。
除了“星云說”，關于太陽系的形成還有其他假說。例如，“災變說”認為地球等行星的物質是因為某種偶然的巨變（如另一顆恒星接近太陽或與太陽相撞)而從太陽中分離出來。
二.恒星的演化
恒星是在相對小的體積內積聚大量的氣體而構成的。恒星的演化就是一顆恒星誕生、成長、成熟到衰老、死亡的過程，是一個十分緩慢的過程。
現代天文學認為恒星的演化開始于星云。星云內部散布著稠密核的結構，稠密核是引力中心，吸引著大量周圍的物質。核心物質不斷增多，溫度持續升高，當核心收縮到類似于太陽大小時，標志著恒星已經進入幼年期，這個核心稱為原恒星。
年輕的原恒星不斷收縮，其內部溫度和壓力升到相當高，足以引發氫燃燒，這時，恒星成為一顆主序星，進入漫長的成年期。對于太陽這樣低質量的恒星，成年期能延續100億年。
恒星是不會永久存在的。一顆恒星壽命的長短取決于它的質量大小：質量越大，壽命越短；質量越小，壽命越長。
現代天文觀測發現，在宇宙中，除了和太陽外貌相似的恒星外，還有許多很特別的“恒星”。在恒星演化的不同階段，其形態也有很大的差異。
根據對紅巨星和白矮星的研究，科學家描繪出了未來太陽的演變過程
太陽的光和熱是靠太陽內部的氫核發生核聚變而產生的，太陽的內部在不斷地消耗氫。進入成年階段的太陽大約可以維持100億年的穩定狀態。大約50億年后，太陽將進入晚年期。太陽進入晚年期后，當太陽中心缺少足夠的氫時，太陽的球核將開始收縮，太陽外層的氫繼續變成氨，星體急劇擴大，變成紅色，形成紅巨星。它將膨脹到接近火星軌道，這一過程將吞噬水星、金星、地球，預計太陽在紅巨星階段將大約持續10億年時間，亮度將升高到今天的近1萬倍。紅巨星不斷地把外層物質拋向太空，在星體周圍形成行星狀星云，它的核聚變過程中形成的一些物質將進入星際介質參與再循環，而球核進一步收縮，形成體積極小、密度很高的白矮星。最后，它將慢慢“熄滅”，形成一顆看不見的黑矮星，最終變成星云的一部分，進入新的循環。
宇宙中還有許多比太陽質量大得多的恒星，它們將會怎樣演化呢？
經科學家研究證實，質量小于0.8太陽質量的恒星，會因自然的原因死亡，因為這類恒星的壽命大于140億年，至今宇宙中還沒有一顆耗盡了熱核燃料補給的小恒星。有質量低于8倍太陽質量的恒星最終會演化為紅巨星，它們能在幾百萬年內把紅巨星的外層大部分吹散。大于8倍太陽質量的大質量恒星進入晚年后體積會急劇變大，有的半徑達到約太陽的1000
倍，形成超紅巨星,隨后爆發成超新星。超新星在球核爆炸后會形成什么樣的天體呢？天體物理學家早就預言超新星爆炸后可能會形成一種體積很小、密度極大的是核，稱為“中子星”。經過25年的苦苦探索，科學家終于在1968年證實了它的存在。研究表明，質量更大的恒星爆炸后將形成黑洞。黑洞的密度非常巨大，強大的引力使任何物質、甚至光都無法逃脫它的吸引。因此，遠處的觀測者無法看到來自黑洞的光。雖然人們看不見黑洞，但科學家能測出它的存在。
恒星在生命的最后時刻，都會不斷地向四周拋出物質。這些物質自由地在太空中擴散，最后將漸漸孕育出新一輪的恒星星云。
中子星，又名波霎，是處于演化后期的恒星。當老年恒星的質量大于8倍太陽質量時，它就有可能變為中子星，而質量小于8倍太陽質量的恒星往往只能變化為一顆白矮星。中子星并不是恒星的最終狀態，它還會進一步演化為不發光的黑矮星。
中子星小得出奇，典型的中子星直徑只有20千米，但密度大得驚圖1-21中子星從極點噴發強大氣流人，1厘米3的質量達到1億噸甚至達到幾十億噸，且由于巨大的質量產生了巨大的引力，就連光線都是呈拋物線狀掙脫。脈沖星（中子星的一種）的中心壓力很多大，以至于電子被壓縮到了原子核中，與質子中和為中子，使原子變得僅由中子組成，而整個中子星就是由這樣的原子核緊挨在一起形成的。
中子星的能量輻射是太陽的近100萬倍，它在1秒鐘內輻射的總能量若全部轉化為電能，就夠月前我們地球用幾十億年。中子星的表面溫度可達到1000萬℃，中心溫度還要高數百萬倍。
第3節 地球的演化和生命的起源
一.地球的演化
地球的演化離不開宇宙，也離不開最基本的物質。正是由于宇宙中的各種有利條件和物質的發展變化，地球才能一步步地成長演化，如今地球仍處在不停的演化之中。
地球的年齡約為46億年。太陽系在大約50億年前誕生后，大約經過了5億年，地球開始形成。地球是由原始的太陽星云坍縮、凝聚而形成的。由于隕石的轟擊、地球不斷收縮等原因，溫度逐漸升高，地球內部出現熔融現象。同時又在地球自轉、重力作用下，發生了物質分異現象，外部密度較大的物質和元素向內部逐漸下沉，內部較輕的物質逐漸上升，最后地球就逐漸形成了現在的地殼、地幔和地核等結構。
地球初期的模樣
地球在形成之初是一個由巖漿構成的熾熱的球。隨著地球溫度的不斷下降，固態的地殼逐漸形成。由高溫巖漿不斷噴發而釋放的水蒸氣、二氧化碳等構成了非常稀薄的原始大氣。高溫巖漿不斷噴發而釋放的大量水蒸氣，隨著溫度的下降，凝結成水滴降到地表，匯流成海洋，地球進入了海洋時代。在太古代開始出現原始生命，但此時期的化石很少，目前已知的最早的生命痕跡，其生存年代大約在38億年前。
火山噴發 巖漿流 巖漿冷卻、凝固
科學家通過對地球地層和化石的研究，逐步揭示了地球在25億年前至今發生的變化。
25億~5.7億年前的元古代，地球上開始出現大片陸地和山脈，海洋中的藻類釋放出氧氣，大氣中的氧氣含量逐漸增多。
5.7億~2.5億年前的古生代，地球上的陸地大面積增加，原始的歐亞大陸和北美大陸
露出海面，出現昆蟲、魚類、兩棲類、裸蕨類等生物。
2.5億~0.65億年前的中生代，大西洋和印度洋形成，中國大陸輪廓基本形成，裸子植物和爬行類動物繁盛。
0.65億年前至今的新生代，地球在第三紀經歷了大規模的造山運動，奠定了現代地球
地貌的基礎；鳥類、哺乳類動物和被子植物出現；人類誕生。
二.生命的起源
早期的地球沒有任何生命的蹤跡，有化石記錄的生命史可以追溯到38億年前。由于原始生命的誕生沒有直接的證據來證明，人們對生命起源的問題爭論不休，只能通過模擬、實驗和推測等研究方法，提出各種假說來解釋生命的誕生。
在古代，有人提出生物是由非生命物質自然產生的，如“腐草為螢”、“腐肉生姐”等。1862年，法國微生物學家巴斯德設計了曲頸瓶做實驗,證明了“腐肉生姐”是錯誤的，是空氣中的微生物使湯腐敗的，而不是湯腐敗產生了微生物。
奧巴林的蛋白質聚合 霍爾丹認為生命起源于細菌
直到20世紀20年代，俄國奧巴林和印度霍爾丹兩位生物化學家各自提出了化學進化假說，認為最初的原始生命是由原始地球上的非生命物質通過化學作用，逐步由簡單到復雜，經過一個極漫長的自然演化過程而形成的。
1953年，美國生物學家米勒在實驗室用充有甲烷、氨氣、氫氣和水的密閉裝置，以加熱、放電來模擬原始地球的環境條件，成功合成了一些氨基酸、有機酸和尿素等。后來，科學家用同樣的方法證明，構成生物體的所有20種氨基酸均可在原始地球條件下經多種途徑產生。人們開始意識到，原始生命物質可以在沒有生命的自然條件下產生出來，并推論生命是在此基礎上進化而來的。廣泛開展的模擬實驗，已經成為化學進化的主要研究方法。
米勒實驗 原始大氣與原始海洋成分想象圖
一些現代科學家相信生命起源的化學進化假說。簡單的有機分子，如氨基酸、核苷酸等能結合形成聚合體。他們推測一些有機化合物經過長期而又復雜的化學變化，逐漸形成更大、更復雜的分子，直到形成組成生物體的基本物質一蛋白質，以及作為遺傳物質的核酸等大分子物質。但是，關于生物大分子如何起源于小分子的原理，目前科學家還不清楚。
在一定條件下，蛋白質和核酸等物質經過濃縮、凝聚等作用，可以形成一個由多種分子組成的體系。這個體系的外面有一層膜，將其內部與海水相隔開，在原始海洋中經歷漫長、復雜的變化，最終形成了原始的生命。
1959年9月，人們在落到澳大利亞的一顆隕石中發現了多種氨基酸和有機物，這一發現震動了當時整個科學界。由此，有人提出假說，原始生命物質也有可能來自外星球。
第4節 生物的進化
一.化石告訴我們什么
研究地球的歷史，最重要的線索莫過于化石了，動植物化石是生物進化的有力證據。它們是在千萬年的歷史中逐漸形成的。
任何化石的形成，都是一件十分稀罕的事，只有條件適合，才能形成化石。
如圖所示，動物化石的形成過程大致如下：
1.當動物死后落入水底時，形成化石的過程就開始了。
2.動物尸體上的肌肉開始腐爛，露出骨骼。
3.水帶來了泥土和沙子，掩埋了這些骨骼。
4.接著，水滲透進骨中，將無機鹽沉淀在里面，就形成了化石。
5.沙或泥土繼續堆積，慢慢地形成沉積巖（一般需要幾百萬年)，如石灰巖等。化石就保存在巖石中。
6.某些巖石層在地殼變化時冒出水面，在風和水的長期侵蝕下，露出了化石。
植物化石的形成過程與動物化石的形成過程類似。
此外，動物的糞便和蛋也可以形成化石，這類化石被稱為遺物化石。動物在沙地或泥地上爬過的痕跡和留下的足印，也可以形成化石，這類化石叫做遺跡化石。
綜上所述，在地層中保留下來的古代生物的遺體、遺物和遺跡，都稱為化石。
早期的古生物學家對化石生物與現在的生物不相似這一現象感到迷惑不解。通過對化石材料的深入分析，在18世紀的后半葉，一種思想逐漸明晰起來：世界是運動的，地球不是一個固定不變的星球，生物也是在變化的…這就是物種可變的進化觀點。
為了檢驗自己的假設是否正確，科學家考察了大量的化石標本，有些人將同類的化石標本按年代先后順序排列起來，結果發現了一些支持生物演化觀點的證據。
通過對大量各類化石的研究，目前多數古生物學家認為自然界中的生物不斷地進行著由簡單到復雜、由低等到高等的緩慢演變，我們稱之為生物演化。
為了重建物種的演化過程，科學家需要確定現代生物間的親緣關系。過去都是通過觀察化石生物的形態結構特征來推測生物間的親緣關系。隨著科學的迅猛發展，目前，科學家已開始通過分析比較某些古生物遺體和古生物化石的DNA和蛋白質的差異，來推測其相互間的親緣關系。新的證據不斷地被發現，而原先被認同的各種假說也在不斷地被修正和完善。
二.進化論的演變
大量的事實表明，生物是進化的，但是一個接踵而來的問題是，生物為什么會進化，即生物進化的原因是什么。
最早較為系統地闡明生物如何進化的是法國博物學家布豐。他認為物種是可變的，現在活著的種類是從今天已經不存在的種類演變而來的。例如，現代的鱷魚是古代鱷魚的后代，古代鱷魚是遠古時代鱷魚的后代。它們之所以會發生變化，是因為物種生活的環境發生了改變，特別是氣候和食物的變化，引起了生物體的改變。
1809年，法國博物學家拉馬克提出了新的觀點，即“用進廢退”。拉馬克認為，現存的生物，包括人類都是由其他物種變化而來的，現在存活的生物都有各自的祖先：物種進化的原因是生物本身存在著一種由低級向高級發展的力量。例如，在解釋“為什么長頸鹿的腿和頸都那么長”時，拉馬克認為長頸鹿祖先的腿和頸都不長，當環境發生變化時，如干旱，地上的草枯死了，這些動物只能把頸伸長去吃樹葉，久而久之，經常使用的腿和頸就長長了。這種特征會遺傳給它的后代，后代出生時腿和頸就比父母長一些。這種現象一代代地傳下去，最后就形成了現在的長頸鹿。
對神創論造成致命打擊的是英國生物學家達爾文(1809~1882)于1859年發表的《物種起源》，其中解釋物種進化原因的自然選擇理論被人們普遍接受。對長頸鹿的進化，達爾文有新的解釋。自然界的生物能產生很多后代，但它們并不能都存活下來，只有有限的后代能夠存活，長頸鹿的祖先也是如此。在自然界中，生活環境的各種因素都會影響長頸鹿的生存，如氣候的變化、捕食者的捕食以及與同類競爭配偶和食物等。它們都為生存而進行著競爭，結果是只有部分個體能夠生存和繁殖下一代。這是什么原因呢？
達爾文認為生物都存在差異，同種個體之間并不都是一樣的。長頸鹿的祖先中有的頸和前肢長些，有的則頸和前肢短一些。這種差異在一定條件下會產生不同的結果。如在干旱時，頸和前肢長些的個體，因為能夠吃到樹上高處的樹葉，比頸和前肢短些的個體有更多的生存機會，并通過繁殖將這種特征傳遞給后代。這樣通過長期的自然選擇，長頸鹿的頸和前肢增長的特征逐漸積累，就產生了現在這種長頸鹿。
達爾文還認為現存于地球上的生物，包括人類在內，都是自然選擇的結果，并且都是由一個共同的祖先進化而來的，因此生物間存在著或近或遠的親緣關系。達爾文的理論，對當時認為人是上帝創造出來的觀點造成了極大的沖擊，許多人提出了激烈的抗議。
即便有許多人反對，但達爾文學說有許多證據的支持。例如，達爾文認為生物進化是緩慢的，那么，在一種生物向另一種生物進化的過程中，應當存在過渡的類型。19世紀，在歐洲中部的地層中發現的處于爬行類與鳥類過渡類型的始祖鳥化石就被認為是有力的證據；20世紀90年代，在我國遼寧省北票市四合屯發現的中華龍鳥化石，也進一步證明了自然選擇學說。
始祖鳥 中華龍鳥
三.生物進化的主要歷程
通過對遠古到近代不同地質年代化石的研究，科學家們發現無脊椎動物早于脊椎動物，脊椎動物中的魚類、爬行類和哺乳類是先后出現的，出現越遲，結構越完善。植物也一樣，進化的順序是藻類→苔蘚→蕨類→裸子植物，直到距今6500萬年，被子植物才興盛起來。
關于地球上生物的主要進化歷程，根據目前所掌握的證據，多數古生物學家作出了如下構想
生物的主要進化歷程
第5節 遺傳與進化
一.遺傳和變異現象
俗話說“種瓜得瓜，種豆得豆”，生物體通過生殖產生子代，子代和親代、子代和子代之間的性狀都很相似，這種現象稱為遺傳。例如，某人的眼睛像父親、鼻子像母親，這就是遺傳現象。那么，具有遺傳相似性的生物個體間是否存在性狀差異呢？
人體的性狀表
不同的生物個體在性狀表現上總是存在著一定的差異，生物的子代只是與親代相似，絕不會與親代完全相同。這種子代與親代及子代不同個體間的性狀差異叫做變異。遺傳和變異都是普遍存在的生命現象。
二.遺傳物質的傳遞
為什么生物體會表現出親子代性狀相似的遺傳現象呢？人們對此進行了廣泛的研究。17世紀時，有學者認為在人的精子或卵子中有父母性狀的縮影，使得由受精卵發育成的子代個體具備了雙親的遺傳性狀。然而，隨著顯微鏡的發明，人們并沒有在人的精子或卵子中發現絲毫人的形象。但是，科學家們發現在生物體代代相傳的過程中，親代與子代生物體細胞內的染色體數量和種類卻保持著高度的穩定性，同一物種的不同生物個體間，細胞中染色體的數量和種類幾乎完全相同，性狀也很相似；不同物種的生物個體間，細胞中染色體的數量和種類有一定差異，性狀也有較大差異。由此推測：染色體與生物遺傳現象有關。
這種推測已被一些事實所證實，例如，有的生姐妹是由同一個受精卵發育而成的，其細胞中染色體所含的基因完全相同，因此，其性狀也極其相似。
隨著科學的發展，人們認識到染色體主要由DNA和蛋白質組成，通過一系列科學實驗，進一步證明了DA是決定生物體遺傳性狀的遺傳物質。
DNA雙螺旋結構 同卵雙胞胎
1953年，美國科學家沃森和英國科學家克里克提出了DNA雙螺旋結構模型從圖中可以看到，DNA分子是長而相互纏繞的雙鏈結構，整個模型活像一個雙螺旋上升的樓梯，梯子兩邊的“扶手”是由磷酸和脫氧核糖相間連接而成的，中間的“踏腳”是分別連在兩邊脫氧核糖分子上的兩個堿基。脫氧核糖、堿基和磷酸組成了DA分子的基本單位——脫氧核苷酸。
現代遺傳學認為，DA分子上一些特定的片段包含著遺傳信息，能控制生物體的性狀特征，如人的膚色、色覺，花的形狀等。我們把這些起遺傳作用的DNA片段稱為基因。在一個DNA分子上有成百上千個基因存在。生物個體能通過精子或卵子將自身的基因傳遞給子代，子代具備了父母雙親的基因，所以表現出與雙親相似的遺傳性狀，但與雙親中的任何一方又不會完全相同。
經科學家研究發現，構成大多數生物的遺傳物質DA具有相同的基本結構，生物體內的基因是可以改變的，而基因的改變往往會導致生物體性狀的變化，如白化病患者不能合成黑色素，就是因細胞內控制黑色素合成的基因發生變異而引起的。
三.進化理論的發展
同一物種不同個體細胞內的基因組成是有差異的（如我們每個人細胞中的基因組成存在一定的差異)，相對應的，每個人表現出的性狀也有所不同，所以，同一物種的生物群體中存在著多種多樣的基因。在代代相傳的種族繁衍過程中，這些基因從親代傳遞到子代并保持著相對的穩定性，同時也發生著某些變異。通過定量的科學實驗表明，生物群體中不同的基因傳遞給子代的機會是有差異的，某些基因所控制的生物性狀對環境的適應性較強，則這些基因在子代的生物群體中會越來越多；反之，某些基因所控制的生物性狀對環境的適應性較弱，則這些基因在子代的生物群體中會越來越少。這說明親代的基因在傳遞給子代的過程中也發生著“自然選擇”。
20世紀20年代后，隨著遺傳學研究的不斷深人，人們開始從基因的角度來解釋生物進化的原因，達爾文的進化理論不斷地被修正、被改造，但至今還沒有任何新的理論能完全取代它。
四.育種與優生
長期以來，人類利用人工選擇和雜交育種等方法逐漸改良動物、植物的遺傳性狀，取得了巨大的成功。絕大多數家養動物和栽培植物品種都是運用一定的技術培育而成的。例如，我國20世紀50年代推廣的雜交玉米，大幅度提高了玉米產量。在畜牧業方面，人們將驢和馬交配，得到了比驢和馬更健壯有力的騾。這種雜交后代的生命力比雙親強的現象，叫做雜交優勢。
隨著生物學的發展，人類對基因的理論和實踐研究也越來越深入。人們設想把一些優良的基因組合起來，從而改變生物的結構和功能，改造生物品種或生產新的轉基因產品。這種完全按照人的意愿重新組合基因的技術叫做基因工程。新興的基因工程提供了一種更直接改造動物、植物遺傳物質的技術，利用轉基因技術，可使動物、植物按照人類的要求定向產生新的性狀。
人體內的許多蛋白質都可以通過遺傳工程改造細菌來合成。以胰島素為例，人們能把人類胰島素基因經一定的途徑轉移到細菌中，這個細胞就具有了人類基因，由于細菌繁殖快，所以能在短時間內合成大量的胰島素。
基因工程能把目的基因轉入西紅柿、小麥、大米、大豆等一些重要的作物中，使作物具有抗寒、抗蟲害、抗除草劑、耐鹽、抗旱等能力，改良果蔬的加工品質，提高營養物質含量等，這也是基因工程的重要應用領域。基因工程還能將基因轉人動物體中，改造過的動物可以為人類生產一些重要的藥物，如目前已經成功地生產出血友病患者需要的凝血因子。由于轉基因工程發明和應用的時間還不長，可能會有未預料到的風險，科學家也有不同的看法。
選擇育種還存在一個問題，我們無法控制所需要的基因一定會從親本傳給子代。克隆就能解決這個問題。克隆技術在植物、動物和其他類型生物中已經得到應用。1997年，第一只克隆羊在英國誕生，此后，美國、法國等國家相繼把牛、鼠、兔、猴等動物克隆成功。我國已經克隆出了牛、羊、兔等動物。克隆植物的方法多種多樣，諸如細胞培養、組織培養、器官培養等。
對于植物，太空育種也是一種培育優良新品種的途徑。太空育種即航天育種，是將種子搭乘衛星或高空氣球送到太空，利用太空特殊的環境誘變作用，使種子產生變異，再返回地面培育作物新品種的育種新技術。太空育種具有有益的變異多、高產、優質、抗病力強等特點。
有些人深受遺傳病的困擾，這類疾病都是由于人體內DNA、基因或染色體發生變化而引起的。例如，在智力缺陷的兒童中，有一類叫先天愚型，患兒生長遲緩，學會坐、立、走都很晚，智力低下，這種遺傳病就是由于患兒細胞中多了一條第21號染色體而引起的。
我國遺傳病的發病率很高。據專家估計，患有各種先天性智力缺陷和生理缺陷的兒童約有1000萬之多。因此，優生學目前已引起各界人士的廣泛重視。所謂優生學，就是運用遺傳學的原理和方法，防止有明顯遺傳缺陷的嬰兒出生，以改善人口質量。為了提高人口的遺傳素質，我國還制定了一些優生法規，如禁止近親婚配等。
直系血親，指相互之間有血緣關系的上下各代親屬，如父母與子女、爺爺奶奶與孫子孫女等均為直系血親。兄弟姐妹則不屬于直系親屬。旁系血親即除直系血親以外的、與自己同出一源的血親。例如，自己與兄弟姐妹及伯叔姑、姨舅之間就屬旁系血親。近親指血統關系比較近的親戚，一般把直系血親和三代以內的旁系血親稱為近親，如表兄妹、堂兄妹等都是近親。
在近親結婚的夫婦所生的子女中，白化病、先天性聾啞等多種遺傳病的發病率較高。一般家庭的發病率為萬分之一到百萬分之一，而表兄妹婚配的家庭發病率比一般家庭要高6~60倍。因此，我國婚煙法規定，直系血親和三代以內的旁系血親禁止結婚。
浙教版科學九（下）第一章《演化的自然》知識提綱

展開更多......

收起↑