达尔文的魔法眼镜

你有没有想过，我们身边的小猫小狗、小鸟小鱼，它们的祖先是谁呢？它们是怎么变成现在这个样子的呢？这个问题看起来很简单，但是两千多年来，世界上最聪明的科学家们都在为它绞尽脑汁。直到两百年前，一位伟大的科学家戴上他的“魔法眼镜”，才终于看到了大自然中隐藏的秘密。他就是查尔斯·达尔文。

让我们先来做一个小游戏。请闭上眼睛，想象一下你面前有一棵巨大的家族树。不过这棵树可不是普普通通的树，它的树枝上挂着的不是苹果，而是各种各样的动物。有在天上飞的小鸟，有在地上跑的小兔子，有在水里游的小鱼，还有我们人类自己！现在请你睁开眼睛。你有没有想过，这棵“动物家族树”的树根在哪里呢？树根就是所有动物的“老祖宗”住的地方。虽然我们没办法真的回到几百万年前去看看那些老祖宗长什么样子，但是有一双“魔法眼镜”可以帮助我们了解这个秘密。这双眼镜不是真的戴在脸上的，而是一种特殊的思维方式。学会用这种思维方式之后，你就能像大侦探一样，发现动物们身上的秘密了。

现在让我们认识一下这双“魔法眼镜”的发明者——查尔斯·达尔文。

从甲虫收集家到伟大科学家

查尔斯·达尔文于1809年2月12日出生在英国的一个小镇上。他的全名是查尔斯·罗伯特·达尔文，不过大家都喜欢叫他达尔文先生。达尔文的家里有很多医生，所以很多人都觉得他长大以后也会成为一名医生。可是小时候的达尔文啊，对当医生一点兴趣都没有。他的真正爱好是收集各种各样的“宝贝”。

达尔文小时候最喜欢的宝贝是什么东西呢？说出来你可能不信，他最喜欢收集甲虫！甲虫就是那种有着硬硬外壳的小虫子，比如瓢虫、金龟子、天牛等。你知道吗，全世界有超过四十万种不同的甲虫！有的甲虫只有米粒那么大，有的却有你的拳头那么大；有的甲虫穿着一身闪闪发光的彩色衣服，有的则穿着朴素的黑色外套。在达尔文眼里，每一只甲虫都是独一无二的宝贝，都是值得收藏的宝贝。

有一次，小达尔文在森林里发现了一只特别漂亮的甲虫。他高兴得眼睛都亮了，小心翼翼地伸出手去抓。可是那只甲虫太机灵了，从他的手指缝里溜走了。就在达尔文准备再去抓的时候，他又发现了另一只同样漂亮的甲虫。他赶紧用右手抓住了第二只甲虫。可是这时候，他用余光瞥见了第三只甲虫！这可怎么办？他只有两只手，却有三只甲虫！小达尔文脑子一转，想出了一个主意：他把一只甲虫塞进嘴里，想用嘴巴叼着，然后再去抓第三只。可是那只甲虫可不老实，在他的嘴里扭来扭去，还分泌出了一种苦苦的、辣辣的东西。达尔文被辣得“哇”地一声叫了出来，三只甲虫全都跑掉了！

这个故事告诉我们，小达尔文对甲虫的热爱简直到了“疯狂”的程度。虽然这次他一只甲虫都没抓到，但是他对大自然的热爱从此深深地扎在了心里。就像一颗小小的种子，在他心里慢慢发芽长大，最后长成了一棵参天大树。

除了收集甲虫，达尔文还特别喜欢观察小动物。他会蹲在池塘边看好几个小时，看青蛙是怎么跳跃的；他会趴在草地上，仔细观察蚂蚁是怎么搬家、怎么找食物的；他还会在树林里追着蝴蝶跑，想看看它们翅膀上的花纹是怎么长出来的。达尔文的爸爸有时候会担心他，觉得他整天“不务正业”，将来肯定没出息。可是谁也没想到，正是这些看似“没用”的爱好，为达尔文日后成为伟大的科学家打下了坚实的基础。

让我们来玩一个有趣的游戏吧。想想看，你有没有什么特别的爱好？也许你喜欢画画，也许你喜欢搭积木，也许你喜欢观察天上的云朵。这些爱好看起来可能跟学习没有关系，但是说不定它们正是你的“魔法种子”，有一天会帮助你发现大自然的秘密呢！

第一次远航——登上贝格尔号

1831年，达尔文已经22岁了。这一年，他收到了一封信，信上说有一艘叫“贝格尔号”的船正在招募科学考察人员，要去很远很远的地方进行探险。信上说，这次航行会花大约五年的时间，会去南美洲、非洲、亚洲的好多地方。达尔文看完信以后，眼睛里立刻闪出了光——这不正是他梦寐以求的事情吗？

可是事情并没有那么顺利。当达尔文把这个消息告诉爸爸的时候，爸爸第一个反应就是摇头。爸爸觉得这个想法太荒唐了，达尔文应该好好学医，或者找一份稳定的工作，而不是去做什么冒险的航行。可是达尔文不愿意放弃，他找到了自己的舅舅帮忙说服爸爸。舅舅对爸爸说：“你想想，如果达尔文真的想做成一件事，他会想各种办法去实现的。与其让他偷偷摸摸地去，不如让他光明正大地去。这样至少你还知道他在哪里呢！”爸爸听了这话，觉得有道理，就同意了他的请求。

1831年12月27日，22岁的查尔斯·达尔文登上了贝格尔号，开始了他人生中最重要的一次旅行。这艘船大约有27米长，在当时算是中等大小的船。船上的生活条件很差，达尔文住的小房间只有一张小床和一张小桌子那么大，转身都困难。更糟糕的是，因为船很小，每次遇到大风浪，船就会剧烈地摇晃。达尔文和大多数船员都晕船了，吐得昏天黑地，什么东西都吃不下。有时候他甚至觉得自己可能会死在海上。

但是，达尔文没有放弃。当船终于穿过风浪区，到达南美洲的时候，眼前的景象让达尔文惊呆了。那里有高耸入云的山脉，有茂密的热带雨林，有五彩斑斓的鸟儿，还有各种各样他从来没有见过的动物和植物。达尔文就像一个走进糖果店的小孩子，眼睛都不知道该往哪里看了。他迫不及待地跳下船，开始了他的探索之旅。

在接下来的五年里，贝格尔号航行经过了很多地方。达尔文攀登过安第斯山脉——那是世界上最长的山脉之一，有的高山顶上长年覆盖着冰雪。在那里，他发现了贝壳的化石——就是很久很久以前死去的动物的骨头变得像石头一样的东西。明明山顶上现在没有任何海洋的迹象，为什么会有海里的贝壳呢？达尔文思考了很久，最后得出了一个结论：也许很久很久以前，那座山所在的地方曾经是海底，后来由于地球内部的运动，山慢慢地从海底升起来了。这个发现让达尔文意识到，地球的年龄可能比人们想象的要古老得多。

达尔文还在巴西的热带雨林里进行过考察。那里的植物茂密得让人喘不过气来，阳光透过层层叠叠的树叶照下来，就像无数根金色的丝线。达尔文在那里看到了会变色的变色龙，会发出美妙叫声的金刚鹦鹉，还有一种叫“子弹蚁”的可怕蚂蚁——如果被它咬上一口，疼痛的感觉就像被子弹打中一样！在那样一个充满神奇生物的地方，达尔文深深感受到了大自然的伟大和神奇。

加拉帕戈斯群岛——魔法眼镜开始发光

1835年9月，贝格尔号终于来到了一个让达尔文一辈子都忘不了的地方——加拉帕戈斯群岛。这个群岛位于太平洋东部，离南美洲的厄瓜多尔海岸大约有1000公里。整个群岛由13个大岛和6个小岛组成，面积大约有8000平方公里。说起来，这个群岛的名字还挺有意思的。“加拉帕戈斯”这个词在西班牙语里是“马鞍”的意思，因为这些岛屿的样子看起来有点像马鞍。

可是当达尔文踏上这片土地的时候，他发现这里跟他想象的完全不一样。首先是气候，岛上非常干燥，到处都是黑色的岩石和矮矮的灌木丛，一点也没有热带雨林那种郁郁葱葱的感觉。到处都能看到一种巨大的蜥蜴，它们的皮肤是黑褐色的，有的甚至能在海里游泳！还有一种奇怪的大乌龟，它们背着厚厚的壳，走起路来慢吞吞的。达尔文后来写道：“这里就像一个与世隔绝的小世界，住着一些地球上其他地方找不到的生物。”

但是，真正让达尔文震惊的发现，是在群岛中的一个小岛上。这个小岛叫伊莎贝拉岛，达尔文在那里发现了一种特别的鸟——后来被人们叫做“达尔文雀”。这种鸟的嘴巴长得特别奇怪，有的又粗又短，像一把小锤子，可以用来敲开坚硬的种子；有的又细又长，像一根针，可以伸进花蕊里吸花蜜；还有的弯弯曲曲的，像一个小钩子，可以用来钩出树洞里的虫子。达尔文一开始并没有特别注意这些鸟，他只是觉得它们很有趣，收集了一些标本就继续前进了。

后来，当达尔文回到英国，整理这次旅行收集到的标本和资料时，他开始仔细研究这些鸟。他惊讶地发现，虽然这些鸟看起来很像，都是棕色的、小小的，但是它们的嘴巴形状差别很大。住在不同岛屿上的达尔文雀，吃的食物也不一样。有的住在灌木丛多的地方，主要吃种子；有的住在仙人掌多的地方，主要吃仙人掌的花蜜和果实；还有的住在树林里，主要吃虫子。这就像是同一个大家庭里的不同成员，虽然都是“鸟”，但是因为住在不同的地方，吃不同的食物，慢慢地就变成了不同的样子。

达尔文开始思考一个问题：为什么会出现这种情况呢？如果一开始所有的达尔文雀都长着一样的嘴巴，那么现在为什么会有这么多种不同的嘴巴呢？他想到了一个可能的答案：也许是因为环境的变化。那些嘴巴适合吃某种食物的鸟，就更容易活下来；那些嘴巴不适合的鸟，可能就会被饿死。就这样，慢慢地，不同环境下存活下来的鸟，就变成了不同的样子。

这个发现，就像是达尔文戴上了一副“魔法眼镜”。当他戴上这副眼镜看世界的时候，他突然发现：原来大自然中的一切，都是相互联系的！每一种动物、每一种植物，都不是凭空出现的，而是经过很长时间、很多代的变化，才变成现在这个样子的。而推动这些变化的，是大自然中那只“看不见的手”——这就是后来被达尔文叫做“自然选择”的神奇力量。

让我们来玩一个“自然选择”的小游戏吧。假设你有一百颗彩色糖果，有红的、蓝的、绿的、黄的四种颜色。现在假设有一群饥饿的小鸟来吃糖果，但是小鸟们最喜欢吃红色的糖果，其次是蓝色和绿色的，最不喜欢吃黄色的是最不明显的。如果有鸟来吃糖果，那么红色的糖果会最先被吃完，然后是蓝色的，然后是绿色的，最后只剩下黄色的。这样一来，经过很多轮的“选择”，最后剩下的就都是黄色的糖果了。自然选择的过程大概就是这样：最适合环境的特征会保留下来，不适合的会慢慢消失。

物竞天择——自然选美大赛

现在让我们来了解一下达尔文最重要的理论——“物竞天择”，也可以叫“自然选择”。这个理论听起来有点复杂，但其实道理很简单。让我们用一个小故事来解释吧。

想象一下，大自然正在举办一场超级巨大的“选美比赛”。不过这不是选人的比赛，而是给所有生物参加的“自然选美大赛”。参赛的选手有狮子、老虎、大象、长颈鹿、小兔子、小鸟、小鱼……各种各样的动物和植物都来参加了。

比赛的方式很特别。不是看谁长得漂亮，而是看谁最能适应环境。谁最能适应环境，谁就能活下来，繁殖更多的宝宝。谁不能适应环境，谁就可能被淘汰，慢慢地消失。

你可能会问：“什么是适应环境呢？”让我们来看几个例子吧。

想象一下，有一群生活在草原上的长颈鹿，它们有的脖子长一些，有的脖子短一些。如果有一年特别干旱，地面上的草都枯萎了，只有树顶上的叶子还绿油油的。那些脖子长的长颈鹿就能吃到树上的叶子，活了下来；而那些脖子短的长颈鹿就吃不到足够的食物，慢慢地饿死了。经过很多很多代以后，活下来的长颈鹿就都是长脖子的了。这就是“自然选择”的力量——最适应环境的特征会被保留下来。

再想象一下，在寒冷的北极，有一群北极熊，它们的毛有的是白色的，有的是灰色的，有的是黑色的。大家都知道，北极到处是白茫茫的雪和冰。在这样的环境里，白色的北极熊更容易隐藏自己，悄悄地靠近海豹等猎物；而灰色和黑色的北极熊呢？它们太显眼了，海豹很远就能看见它们，然后拼命逃跑。这样一来，白色的北极熊能抓到更多食物，就更容易活下来、繁殖后代。慢慢地，整个北极熊家族就都变成白色的了。

在加拉帕戈斯群岛上，这种“自然选美”也在悄悄进行着。前面我们提到的达尔文雀，有的嘴巴尖尖的，有的嘴巴粗粗的，这是因为它们生活在不同的岛屿上，吃不同的食物。那些嘴巴形状最适合吃当地食物的鸟，就能吃得更好、活得更久、宝宝也更多。经过很多很多代以后，不同岛屿上的达尔文雀就变成了不同的样子。这就像是同一棵树上长出的不同枝条，虽然原本是一家，但是在不同环境的“塑造”下，变成了不同的模样。

你可能会想：“那不是跟人类的选美比赛一样吗？都是选最好的出来。”没错，道理确实有点像！但是有一个关键的不同：人类的选美比赛是人来评判的，而“自然选美”的裁判是大自然。大自然的评判标准只有一个——适者生存。

现在，让我们来做一个更有趣的思考：如果环境发生了变化，“选美比赛”的结果会怎样呢？

假设长颈鹿生活的草原突然变成了森林，到处都是高大的树木，树叶都长在很高的地方。那么长脖子的长颈鹿就会更吃香，它们能吃到更多的食物，生活得更好。但是如果有一天，森林又变成了草原，到处都是低矮的灌木和青草，会发生什么呢？也许脖子不太长的长颈鹿反而更容易生存下来——因为它们不需要费那么大力气去够高处的树叶，而能更方便地吃到地上的草和矮灌木。

这告诉我们一个重要的道理：没有绝对的好与坏，只有适不适应环境。就像一双鞋子，再漂亮再昂贵，如果尺码不对，穿上去也会很不舒服。动物的特征也是一样，只有最适合当地环境的特征，才能帮助动物更好地生存和繁殖。

贝格尔号之旅的收获

经过将近五年的航行，贝格尔号终于在1836年10月回到了英国。在这段时间里，达尔文访问了五大洲中的四个，收集了无数的标本，记录了上百万字的观察笔记。他带回来的东西装了好几大箱子，里面有2000多个鸟类的标本、1000多个哺乳动物的标本、4000多个昆虫标本，还有数不清的植物标本和化石。这些珍贵的收藏让达尔文成了当时世界上研究自然历史最有经验的年轻人之一。

但是更重要的是，这次旅行彻底改变了达尔文看世界的方式。他从一个普通的甲虫收集家，变成了一个有独特见解的科学家。他开始用一种全新的眼光去观察大自然，去思考各种生命之间的联系。

回到英国后，达尔文用了二十年的时间来整理他的发现，思考他的理论。他读了很多很多书，做了很多很多实验，还跟很多科学家朋友讨论问题。他的理论越来越成熟，证据也越来越多。1859年，他终于出版了那本改变世界的书——《物种起源》。

《物种起源》这本书，就像一颗重磅炸弹，在当时的科学界和社会上引起了巨大的轰动。在这本书里，达尔文系统地阐述了他的进化理论，主要包括以下几个观点：

第一，所有的生物都在不断变化。不是一成不变的，而是会随着时间慢慢改变。就像河流会改变河床的形状一样，大自然也在不断改变着生物的样子。

第二，所有的生物都有一个共同的祖先。就像一棵大树的树干上会长出很多树枝一样，地球上所有现在存在的生物，都是从很久很久以前的一些原始生命慢慢进化来的。

第三，生物进化的主要动力是自然选择。那些最能适应环境的个体，更容易生存下来、繁殖后代，把自己的特征传递下去。经过很长很长的时间，这些特征就会在种群中越来越普遍，最终形成新的物种。

第四，物种不是一下子出现的，而是通过一点一滴的变化，慢慢形成的。就像你会慢慢长大一样，物种也是通过无数微小的、看不见的变化，经过漫长的岁月，才变成我们现在看到的样子。

这些观点，现在听起来好像是常识。但是在160多年前，这些都是革命性的思想，彻底改变了人类对生命的认识。

进化论的新证据——达尔文不知道的秘密

达尔文的《物种起源》是进化论的奠基之作，但是受当时科技水平的限制，达尔文不可能知道所有的秘密。就像一个探险家，虽然画出了地图的大致轮廓，但是地图上还有很多空白需要后人去填补。在达尔文之后的160多年里，科学家们用各种各样先进的技术，发现了很多达尔文时代根本想象不到的事情。让我们来看看，这些新发现是如何让进化论变得更加完善和精彩的。

首先是化石的发现。化石就像是地球给我们的“时间胶囊”，保存着几百万年甚至几亿年前生物的样子。达尔文时代已经发现了一些化石，但是数量不多，很多重要的化石还没有被发现。现在我们有了更多的化石证据，比如始祖鸟的化石——始祖鸟是一种既像恐龙又像鸟类的动物，它的发现很好地证明了鸟类可能是从恐龙进化而来的。还有从海洋爬上陆地的过渡型动物——鱼石螈的化石，它既有鱼的特征（比如尾巴上的鳍），又有两栖动物的特征（比如四肢）。这些化石就像是进化过程中的“中间站”，告诉我们生物是如何一步一步从一种形态变成另一种形态的。

想象一下，如果进化是一条长长的路，那么化石就是路上的一座座里程碑。它们告诉我们，某种生物是什么时候出现的，又是大约在什么时候消失的。在这条路上，每一个物种都有它存在的意义和价值。

其次是基因的发现。达尔文不知道基因是什么，不知道生物的特征是怎么传递给后代的。他只是观察到，子女总是跟父母有些相像，但又不完全一样。这个问题一直困扰着他。现在我们知道，基因就是藏在细胞里的小小“配方书”，它告诉生物的身体应该怎么生长、应该长成什么样子。基因存在于一种叫DNA的分子上，DNA就像一条长长的梯子，梯子的每一级都包含着遗传信息。

基因的发现让我们更好地理解了进化是怎么发生的。当基因发生突变——就像是配方书里写错了字——的时候，生物的特征就会发生变化。如果这个变化有助于生物适应环境，那么带有这个新基因的个体就更可能存活下来、繁殖后代，这样新的基因就会在种群中传播开来。这就是分子进化的基本原理。

现在，科学家们甚至可以通过比较不同生物的基因，来推断它们之间的亲缘关系。基因越相似的生物，血缘关系就越近。比如人类和黑猩猩的基因相似度高达98%以上，这就强有力地证明了人类和黑猩猩在很久很久以前有着共同的祖先。

还有一个特别激动人心的发现是“寒武纪生命大爆发”的研究。寒武纪大约发生在5亿年前，那时候地球上突然出现了很多很多复杂的动物，几乎所有现在动物的主要门类都在那个时期出现了。这是一个非常神奇的现象，科学家们到现在还在研究它到底是怎么发生的。

另外，科学家们还发现了“跳跃进化”的现象。传统观点认为进化是一点一点慢慢发生的，就像爬楼梯一样。但是现在我们知道，有时候进化也可以很快、很突然。比如在加拉帕戈斯群岛上，有一种叫“塔库伊鹪鹩”的鸟，本来嘴巴是直的。但是大约在1980年代，因为一场严重的干旱，食物变得很短缺。这种鸟的嘴巴慢慢地开始变弯了！因为嘴巴弯一点的鸟能更好地吃到一种特殊的种子。经过大约20年的时间，它们的嘴巴就变成了现在的弯嘴模样。这种变化在短短几代之内就完成了，比我们之前想象的要快得多。

还有一种叫“基因流”的现象。达尔文以为物种是独立进化的，但是实际上，不同地区的同一物种之间可能会有基因的交流。比如生活在欧洲的狼和生活在亚洲的狼，虽然离得很远，但是偶尔也会相遇、交配，这样它们的基因就会混合在一起，形成一个更大的“基因池”。这让进化变得更加复杂，也更加有趣。

现代的进化论已经发展出了很多新的分支，比如分子进化生物学、进化发育生物学、生态学进化等等。这些新的学科从不同的角度研究进化论，让我们的理解越来越深入、越来越全面。就像一棵树，达尔文种下的种子现在已经长成了一棵参天大树，枝繁叶茂，生机勃勃。

达尔文留给我们的财富

让我们来总结一下达尔文教会我们的重要道理。达尔文虽然已经离开我们一百多年了，但是他的思想直到今天仍然闪闪发光，指引着我们去认识这个美丽而神奇的生命世界。

第一，永远保持好奇心。达尔文从小就是一个好奇宝宝，对大自然充满了兴趣。他观察蚂蚁搬家，观察甲虫打架，观察花朵怎么开、怎么谢。正是这种强烈的好奇心，让他走上了一条不平凡的道路。好奇心是科学发现的起点，也是推动人类进步的重要力量。

第二，学会仔细观察。达尔文在加拉帕戈斯群岛上看到了很多鸟，但是他一开始并没有特别注意它们的嘴巴有什么区别。是后来回到英国，经过仔细的对比和研究，他才发现了惊人的秘密。科学发现往往就藏在那些不起眼的细节里，只有善于观察的人才能发现它们。

第三，要有勇气挑战传统观念。达尔文生活的时代，大多数人都相信地球是上帝创造的，物种是不变的。但是达尔文敢于质疑这些传统观念，提出了革命性的进化论。科学需