种类繁多的生物
如果想要充分了解人类本身，就必须了解人和地球上其他生物的关系。
在原始文化时期，往往认为人和其他生物的关系很密切。许多部落把某些动物当作祖先或有亲缘的手足，因此，杀害或吃掉这些动物，都是犯罪行为，除非是在特殊祭典仪式时才可例外。像这样把动物作为神明，就是所谓的图腾（来自美洲印第安语）。在原始文化以后的文化里，也还有图腾的现象，埃及兽头人身的神像，以及现代印度人对牛、猴的尊敬，可能都是图腾的遗风。
此外，西方文化很早就把人和其他低等动物明显地区分开来，这从希腊和希伯来人的观念中，便可以清楚看出，而《圣经》中的记载则强调亚当是上帝依照他自己的形象特意创造出来的（《创世记》第1章 第26节）。虽然如此《圣经》中仍然证实了人对低等动物极有兴趣。《圣经》中的《创世记》提到，亚当原先在伊甸园中自由自在地过日子时，上帝赋予他的任务就是给各种飞禽走兽命名。
对此初看起来，似乎并非难事，也许一两个小时内就可以完成了。《圣经》里所记载的诺亚的方舟里，每种动物均保存两个，即一个公的，一个母的。如果将《圣经》中所谓的“肘”——由手肘到中指尖的距离——换算成现在的尺寸，就是约46厘米，那么方舟的尺寸大约是：长137米，宽23米，高14米。希腊的自然哲学家也把生物的世界想得很有限，亚里士多德仅能列出500种左右的动物，而他的学生泰奥弗拉斯托斯，是古希腊最杰出的植物学家，也只能列出500种左右的植物。
如果把各类大象都看成是同一个种的，各种骆驼也是一个种，跳蚤也是一个种，那么古希腊的博物学家及哲学家列出来的动、植物的种类数就比较合理了。然而，事实上却比这种说法复杂得多，博物学家了解到，生物乃是根据能否互相交配来加以区别的。印度象和非洲象不能互相交配，因此就应该看成是两种不同的象；同样，单峰骆驼（也叫阿拉伯骆驼）和双峰骆驼也是不同种的两种骆驼；至于跳蚤这类咬人的小昆虫，竟然可分为500种！
几个世纪以来，不论在陆地、空中或海洋，随着新地区的考察，生物学家不断地发现新种，使动物及植物数目，如天文数字般快速地增长。在1800年之前，已知道有7万种，今天却已超过150万种，其中2/3为动物，1/3为植物，而生物学家认为还会不断有新种被发现。
甚至连大型的动物新种也在某些较特殊的地区被发现。霍加坡是一种类似长颈鹿而大小像斑马的反刍类动物，直到1900年才在非洲刚果丛林中被发现。甚至1983年在印度洋某岛上还发现了一种新品种的信天翁，同时在亚马孙丛林中发现了两种新品种的猴子。
在探测困难的深海里，相信还潜藏有许多未被发现的物种。最大的无脊椎动物——巨大乌贼，直到19世纪的60年代才被证实存在，而腔棘鱼也是到1938年才被发现的。
至于小动物如昆虫、蠕虫等等，几乎每天都有新种被发现。据保守的估计，目前地球上的生物约有1000万种。所有曾经出现过的生物种类，约有90%已经绝种，如果这个估计是真的话，那么在地球史上的某一时期，应存有约一亿种的生物。
生物的分类
如果不依据某些关系把生物加以分门别类，那么，生物界中那么多的种类，将会多么混乱！首先，我们可以将生物分为几个族群：例如猫、虎、狮子、美洲豹等等和猫相似的动物，都归为猫科；同样，狗、狼、狐狸、胡狼、土狼则划分为犬科，以此类推。依据明显而又很普通的标准，可以继续把动物分为肉食类和草食类两大类。古人也根据生物的栖所来分类，把所有生活在海中的都叫做鱼，所有在空中飞的都称为鸟。如果以这种标准来看，鲸便是鱼类中的一种，而蝙蝠则是鸟类了。事实上，鲸和蝙蝠的关系，比鲸和鱼或蝙蝠和鸟的关系都密切得多：鲸和蝙蝠两者都是胎生，而且鲸的呼吸器官是肺，而不是和鱼类一样用鳃来呼吸；蝙蝠身上长毛发，不像鸟类长羽毛。鲸和蝙蝠都归在哺乳类，凡是哺乳类都是胎生，并且用乳汁哺育幼儿。
最早试图建立分类系统的人是一位英国人，名字叫雷。他在17世纪时，就把当时书籍里的所有植物（大约1.86万种）予以分类，随后，他又按照他自己认为最合逻辑的分类系统，将所有动物分类。例如，他把开花的植物分为两群，即在种子中具有一个子叶的为一群，具有两个子叶的为另一群。子叶是种子胚内叶状的小瓣，因为它位于种子中的杯状空隙内，因此子叶的原文就是由希腊文“杯子”转变而来的。雷把具有一个子叶的植物，称为单子叶植物，有两个子叶的植物称为双子叶植物。这种分类方法（与早在2000年前泰奥弗拉斯托斯所建立的分类法相似），至今仍在应用。在种子的胚中有一个子叶或两个子叶，这项差异本身并不重要，而重要的是在单子叶植物和双子叶植物之间有许多方面完全不同。单子叶、双子叶就好比一个记号，它代表这两群植物的各方面差异。同样，哺乳类长毛发，而鸟类则生长羽毛，这项差异也只是两类动物之间许多差异中较为显而易见的记号而已。
虽然雷及其他学者曾提出不少分类的新构思，但是，真正奠定分类科学即分类学（这个字来自希腊文）基础的人，是一位叫林奈的瑞典植物学家。他建立的分类学，构思很有特色，所以大部分特征直到今天还保留着。1737年林奈在一本名为《自然分类》的书中，提出他的分类系统，把相似的种归在属（拉丁文“族”、“类”之意）内，相关的属又归于目，相似的目又合为纲。每一个植物种，都给一个双名，即学名，它是由属名加上种名形成的①（和姓名差不多，属名相当于姓，种名好比是名字）。照这样看，猫属的成员包括狮子、虎、豹等等。包含在犬这一属中的有狗、欧洲灰狼、美洲树狼等等。两种骆驼的名字分别为双峰骆驼及单峰骆驼（其中骆驼是属名，单峰和双峰是不同的种名）。
1800年前后，法国博物学家居维叶在分类系统的纲之上又加设了门。一个门是由所有共同祖先的生物组成的。德国文学家及诗人歌德最强调这个概念，而且也解释得很清楚，例如，哺乳类、鸟类、爬行类、两栖类及鱼类，因为它们都具有脊椎骨，附肢不超过4个，红细胞内有血红蛋白，所以它们都属于同一个门。昆虫、蜘蛛、龙虾、蜈蚣属于同一门，蛤蚌、牡蛎、贝类又是另外一门。19世纪20年代，瑞士植物学家康多尔把林奈的植物分类法加以改进。他分类时，不只依据外部形态，而是注重植物的内部构造及功能。
将在下面叙述的生命系统树的排列，是由最普通的分类到最特定的分类。
首先由界谈起。很久以来，都认为只有两个界——植物界和动物界。然而对微生物的认识越清楚，就越觉得生物复杂，所以美国生物学家惠塔克认为，生物应该分为五个界。
按惠塔克的分类法，植物界和动物界都只限于多细胞生物。植物界的特征是：含有叶绿素（所以也叫做绿色植物），能进行光合作用。动物界的特征是：能摄取其他生物有机物为食物，并有消化系统。
第三个界是真菌界，也属多细胞，类似植物，但不含叶绿素，虽然也以其他生物有机物为食，但不像动物那样摄取食物，而是分泌一种消化酶，在体外把食物消化后再吸收到体内。
另外两个界都是由单细胞生物组成。原生生物界，这个名字是由德国生物学家海克尔于1866年创立。原生生物界包含真核生物。它们的细胞有的像动物细胞，例如原生动物中的变形虫、草履虫等皆是；有的像植物细胞，例如藻类。
最后一界叫做原核生物界，它包含一些单细胞原核生物，即细菌与蓝藻。病毒和类病毒并没有包括在上述的五个界中，这些是单细胞级以下的生物，似乎可以组成第六个界。
植物界按分类系统又分为两大门——苔藓植物门（包含所有苔类及藓类）和导管植物门（包括所有具输导汁液的导管的植物），后者几乎包括了所有我们平常所说的植物。
导管植物门下有3个纲：蕨纲、裸子植物纲和被子植物纲。蕨纲中的蕨类利用孢子来繁殖；裸子植物纲的种子裸露于外，包含常绿结球果的松柏类；被子植物纲，其植物的种子包裹在胚珠内，我们常见的熟知的植物，绝大多数都属于这个纲。
至于动物界，本书只列出重要的门。
海绵动物门：这门的动物是由多细胞集成的群体，生活在具有许多小孔的骨骼状结构里。它们就是海绵。海绵的每个细胞都表现出特化的迹象，但仍保持一定的独立性，如用丝网挤压过滤，迫使其分成单细胞之后，它们又会聚合成新的海绵。
（一般来说，各门动物，其器官特化程度越完全，它的细胞或组织的独立性就越低。简单的生物被分成几块之后，各块仍能长成为完整的个体，这种过程叫做再生。稍为复杂一些的动物，切断之后可以再长出附肢。到了人类，再生能力已经相当低，我们可以再长出指甲，若手指断了就无法再长出完整的手指来。）
真正可称为多细胞动物的是腔肠动物门。它们的形状基本上都是杯状，具有两个胚层，一为外胚层（外皮），另一为内胚层（内皮）。最常见的腔肠动物是水母和海葵。
接着要讨论的动物都具有第三层胚层——中胚层。1845年德国生理学家J.P.弥勒和雷马克，最先确立第三个胚层。由这三胚层组成动物的各种器官，甚至在最复杂的动物——人类的身上，也是一样。
中胚层是在胚胎发育时逐渐形成的。根据其形成的方式不同，又把动物分为两个超门。中胚层如果位于外胚层和内胚层之间，属于环节动物超门；只在内胚层内形成的，属于棘皮动物超门。
环节动物超门中最简单的是扁形动物门，它包含的不只有寄生的条虫，而且还有一些非寄生的动物。扁形动物具有收缩性的纤维，相当于原始的肌肉，也有头、尾和特别的生殖器官，并开始有排泄器官。另外，扁形动物是两侧对称的，身体的左右两半互为镜像。运动时头在前，感觉器官以及发育不全的神经集中在头部，因此，可以认为它们已开始有形成脑的趋势。
接着是线形动物门，在这门中最为人熟知的是钩虫。线形动物有原始的血液循环——一种在中胚层内的液体，细胞就浸泡在其中，食物和氧由血液传输给各个细胞。由于这样，线形动物的身体可以较厚，不像扁形动物那样薄，因为有血液可把养分送给内部细胞。线形动物的肠道有两个开口，一个供食物进入，另一个将废物排出（与肛门相似）。
在这个超门下面的两个门都具有坚硬的外骨骼。其中一门是腕足动物门，它的背腹两面都有碳酸钙质的外壳，因为外形与古罗马油灯相似，故西方人常称这类动物为灯壳动物。另一门为软体动物门，这门动物的身体柔软，包在一个壳内，壳大多由左右两半组成，而不像腕足动物是由背、腹两面组成的，最熟悉的软体动物有蚌、牡蛎、蜗牛等。
环节动物超门中，最重要的一门就是环节动物门。它的特征是由很多体节形成，每个体节都可以作为一个单独的个体，每一节都有一对由主神经干分支出来的神经，有血管、排泄废物的小管以及肌肉等等。蚯蚓是最常见的环节动物，由于每一体节都有环状肌肉，当肌肉收缩时体节就会向外突起，事实上环节动物这个名字在拉丁文中就是“小圆圈”的意思。
很显然，分节可以使动物更有效地发生动作，因为动物界中最成功的种类，包括人类在内，都是分节的（不分节的动物中，以乌贼最为复杂而完美）。假如你感到奇怪，人怎么会分节呢？那么想想你的脊椎骨和肋骨，每一块脊椎或肋骨都代表一个体节，有自己的神经、肌肉和血管。
环节动物没有骨骼，身体软，而且没有什么防御能力；节肢动物门却既分节又有骨骼，骨骼分节和体节一致，骨骼有关节，所以运动很灵活。骨骼是由壳多糖组成，而不是由沉重不变的石灰石或碳酸钙组成的，所以既轻又坚韧。龙虾、蜘蛛、蜈蚣、昆虫等都属于节肢动物。可以说，节肢动物门是现存动物中最成功、种类最多的一门。它所包含的种类，比其他各门加起来还要多。
节肢动物门是环节动物超门中最主要的一门动物。另外一个超门是棘皮动物超门，它只包含两个重要的门：一个是棘皮动物门，包括海星、海胆之类的动物。棘皮动物门和其他具有中胚层的动物的主要区别是，它是辐射对称，没有明确的头尾之分，但它在胚胎早期仍系两侧对称，到成体时才变成辐射对称。
第二个重要的门——脊索动物门，的确很重要，因为人类也包括在这一个门里面。
脊椎动物
脊椎动物和其他动物最明显的区别，就是它们有内骨骼（见图16-1）。除脊椎动物以外，其他任何动物都没有内骨骼。这种内骨骼还有一特征，就是构成脊柱。事实上，脊柱是非常重要的特征，所以习惯一般都将动物简单地分为脊椎动物和无脊椎动物。不过，还有一群过渡型的，就是以一根棒状软骨（一般称为脊索）来替代脊椎骨的位置（见图16-2）。脊索最早由K.贝尔发现，他也发现了哺乳类的卵。脊索看起来像是脊椎骨的原始物，甚至在哺乳类胚胎发育期也有出现，所以就将一些具有脊索的动物和脊椎动物归并为一类，总称为脊索动物门。这个名字是1880年由英国动物学家鲍尔弗所定的。门以下又分为4个亚门，其中3个只有脊索，第四个亚门才真正具有脊椎骨及内骨骼，称为脊椎动物亚门。
现存的脊椎动物分两个超纲，即鱼形超纲（包括所有鱼类）和四足超纲。
鱼形超纲又分为三个纲：
1.无颚纲。这个纲的鱼类有真正的骨骼，没有四肢，无上颚，最熟知的代表是七鳃鳗。这种鱼类口圆形，像吸盘状，可以锉破鱼皮吸血。
2.软骨鱼纲。这纲鱼类的骨骼全为软骨，似鲨类是最熟知的例子。
3.硬骨鱼纲。
图16-1 亲缘系统树，表示脊椎动物的进化关系
图16-2 文昌鱼，一种外形像鱼的原始脊索动物，具有脊索
四足超纲的动物，全部都是用肺呼吸，共有4个纲。最简单的纲是两栖纲，如青蛙、蟾蜍都属这个纲。所谓“两栖”是指其幼期（如蝌蚪）没有四肢，用鳃呼吸，而成长后则变为具有4条腿及用肺来呼吸了。两栖类和鱼类一样，都是在水中产卵。
第二个纲是爬行纲，包括蛇、蜥蜴、鳄鱼和鸟龟。这纲的动物终生用肺呼吸，卵被硬壳包着，并在陆上孵卵。高等的爬行类其心脏已有4个腔室，两栖类则有3个，而鱼类只有2个。
最后两个纲是鸟纲和哺乳纲。它们都是温血动物，不管外界的温度如何，其身体内部温度都可以保持恒定（当然，外界温度的变化也要有合理的范围）。而体内的温度往往比外界高，因此这类动物需要保暖。鸟类的羽毛和哺乳类的毛发都是为了使皮肤与外界空气隔开，而起到保暖的作用。鸟类下蛋如同爬行类一样，而哺乳类则是胎生的，并以乳腺分泌乳汁来供养幼儿。
到了19世纪，动物学家们听到了一则非常令人难以置信的报道，澳大利亚人发现一种动物，有毛，有乳腺，会产生乳汁，但没有乳头，然而它居然还会产卵！当这种动物的标本展示给动物学家看时（很遗憾是死标本，因为它离开栖所就不容易生存），还以为这是骗人的东西。这种动物能在水上或陆地生活，外形与鸭子相像，有喙及蹼，因此就叫它鸭嘴兽。鸭嘴兽最终被承认是真的，因而它便成为哺乳动物中的新成员。另外一种卵生哺乳动物——针鼹，随后也在澳大利亚及新几内亚发现。这些卵生哺乳动物和爬行类很相近，不仅是卵生，而且也不是完全的温血动物，在冬天，它们的体温可下降10℃之多。
哺乳动物现分为3个亚纲。第一亚纲是卵生哺乳类，叫原哺乳亚纲，它们的卵在未产出前，其内的胚就已经发育好了，待卵产出后很快就孵化。第二亚纲是后哺乳亚纲，这个亚纲中有负鼠及澳洲袋鼠等。刚出生的幼鼠，处在一种发育不全的状况中，因此很容易死掉，所以它必须在母鼠的育儿袋内吸吮乳汁，直到长大后能四处活动时为止，这些动物叫做有袋类。
第三亚纲是哺乳类中最高等的真哺乳亚纲，它们的特征是具有胎盘。胎盘是一种布满血管的组织，由母体供给胎儿营养及氧，并带走由胎儿产生的废物，这样，胎儿才能在母体内呆较长的时间（人类为9个月，象和鲸都是两年）。
真哺乳动物通常是指有胎盘的哺乳动物。
有胎盘的哺乳动物又分为十几个目，举例如下：
食虫目——鼩鼱、鼹鼠等。
翼手目——蝙蝠。
食肉目——猫科、犬科、鼬、熊、海豹等，但人除外。
啮齿目——老鼠、免子、松鼠、天竺鼠、海狸、豪猪等。
贫齿目——树獭（有齿）、犰狳（有齿）、食蚁兽（无齿）等。
偶蹄目——有蹄，每蹄的趾为偶数，如牛、绵羊、山羊、猪、鹿、羚羊、骆驼、长颈鹿等。
奇蹄目——马、驴、斑马、犀牛、獏等。
长鼻目——当然是象。
齿鲸目——抹香鲸及其他有齿的鲸。
须鲸目——蓝鲸、露脊鲸等，用好像是口腔上长的大粗胡须一样的鲸骨来滤取海水中的食物。
灵长目——人、猿、猴等。
灵长目的特征是用手（有时也用脚）抓握东西，大拇指、大脚趾和其他手指或脚趾相对立，手指或脚趾的顶部长有扁平的指甲，而不是尖锐的爪或被骨质包裹起来的蹄。大脑发达，视觉比嗅觉重要，此外，还有许多解剖学上的特征，但较不明显。
灵长目分9个科，其中有些只有极少灵长目的特征，简直很难相信是灵长目动物，但在分类上确实属于灵长目。例如，树鼩科，包括食虫的树鼩。另外还有狐猴，是夜行性的，生活在树上，口、鼻突出如狐狸，外表却像松鼠，主要产于马尔加什岛。
和人类最相近的当然是猴和猿了。猴共有3科。猴这个字可能是从拉丁文衍生而来的，是“小人”的意思。
有2科猴产于美洲，称为新世界猴，它们就是卷尾猴科，例如在街头卖艺的人玩耍的那种猴子以及狨科中的狨。另一科是旧世界猴，叫猕猴科，包括各种狒狒。
猿都属同一科，即巨猿科，原产东半球，和猴子外观上最明显的差别就是体形较大，没有尾巴。猿可分为4种类型：长臂猿，体形最小，毛最多，手臂最长，是这个科中最原始的；猩猩稍大，生活在树林中，很像长臂猿；大猩猩，比人大得多，主要在地面上生活，原产非洲；黑猩猩，也产于非洲，比人小，是除了人以外最聪明的动物。
至于人类所属的科，是人科，目前只有1属1种。林奈把人种命名为智人。虽然有些人对这个名字不大满意，但也没有人敢于更改。
进化
经过上面把所有生物简单叙述一遍以后，就使人可以得到这样一个深刻的印象：生命的发展是一个由简单到复杂的，而且是非常缓慢的过程。各门动物可以重新排列，加入新的动物；门以下的各个纲，同样也可以重新排列，或增或减；纲以下的各个目，也是如此。
各个物种之间也常常混淆不清，好像是刚从共同祖先分支出来的。有些种的关系很近，甚至在特殊的情况下还可以杂交，例如马和驴适当交配，可以产出骡子；黄牛和水牛、狮和虎都可以杂交。另外，还有些所谓的“中间种”，也可以说是两大群动物之间的连结动物。例如猎豹属猫类，具有一些狗的特征；而鬣狗属犬类，却又有些猫的特征；鸭嘴兽则好像是刚由爬行类进化到哺乳类不久的动物。如果再从某些动物的幼年期来看，种和种间的区别就更模糊不清了，例如，早期的蛙像鱼；而1825年才发现的一种叫柱头虫属的原始脊索动物，其幼年期和棘皮动物很相似，当初还曾错把它作为幼年的棘皮动物呢！
人们甚至可以从人类受精卵的发育过程中，追溯各个门的发展历程，对这方面的研究称为胚胎学。从现代的观点来看，胚胎学应是由哈维开始的（他就是发现血液循环的那个人）。1759年德国生理学家K.F.沃尔夫用实验证实，卵的变化的确是一个发育过程，也就是由未特化的原组织逐渐成长为特化的组织，而绝对不是像以前人们所想象的那样，以为卵内早就存在特化好的雏形，然后慢慢长大。
发育过程中，卵最先是一个单独的细胞（像原生动物），以后变成一小群细胞（就像海绵），其中每一个细胞分开之后，可以各自成长为新个体，同卵双胞胎就是这样形成的。胚胎继续发育，经过两层细胞的阶段（好像是具两胚层的腔肠动物），然后又生长出第三层（像棘皮动物），就这样越来越复杂，这种发展顺序和物种由低级到高级的顺序差不多。人类在胚胎发育过程中，也有一个时期会出现原始脊索动物的脊索，像鱼类的侧鳃囊，以后又生长出尾巴及像低级哺乳类一样的体毛。
早期的理论
从亚里士多德起，很多人就曾想过生物可能是彼此进化来的。由于当时基督教教会掌权，这种想法受到禁止。《圣经·创世记》的第一章 ，就明白地记载各种生物都是按照其同类创造出来的，照字面上来说，物种是不会变的，从一开始就维持各物种的形状。生物间有很明显的亲缘关系，想当年林奈也会有过这样的念头，不过他还是坚信物种是不会变的。
尽管上帝创造天地的故事牢牢地占据了人类的头脑，不过面对化石的证据，这种想法终究只好让步了。早在1669年，丹麦科学家斯蒂诺就指出，岩层的底层要比上层古老。由任何合理的化石形成的速率来看，这种说法越来越被肯定，底层岩层确实要比上层古老许多。生物化石埋藏的岩层，往往比《圣经》所记载的年代古老得多。化石也证实了地球的结构经历了巨大的变化。早在公元前6世纪，希腊哲学家色诺芬尼就记载山顶上有贝壳化石，并推想那山顶很久以前是在海底的。
相信圣经故事的人也许会说（其实他们也真的坚持），化石和以前在地球上生活的生物相似纯系巧合；或者说，那是骗人的魔鬼所创造的，因此不能相信。另外一个似乎有理的说法，认为化石是大洪水时溺死的生物遗骸，因为《圣经》上说洪水曾淹没了所有的山头。
但是经过认真察看，很多生物的化石和现在生存的种类都不相同。早期的分类学家雷，曾怀疑化石是代表已绝种的生物。瑞士的博物学家博内更进了一步，1770年他提出，化石的确是因地壳大变动死掉而绝种的生物的遗骸，比《圣经》中所记述的大洪水期早得多。
真正以科学基础奠定化石研究及古生物学基础的人，是英国土地测量学家W.史密斯。1791年，当人们挖掘运河时，他发现凿开的岩石都是分层的，每一层含有特定的化石种类。这样一来，根据在地层中的位置，可以把化石按时间顺序编排，而且可将每种化石和代表地质史上某一时期的岩层形态互相对应起来。
约在1800年，居维叶依照林奈的分类系统进行化石分类，把比较解剖学引用到古代生物。虽然很多化石所代表的种及属，在现存的生物中已找不到，但都可以归入到已知的各门动物中，由此可以组成生物体系表中的一部分。例如，1801年居维叶研究一种20年前发现的具有长手指的化石，他推想该骸骨与现存生物完全不同，具有革质的翅膀，且能飞行，这至少在已确知的生物中没有和它相像的；根据骨骼的结构，证明它是爬行类，因而把它命名为翼指龙，和现今的蛇、蜥蜴、鳄鱼和龟有关联。
而且，在越深的地层中发现的化石，就越古老，同时也就越简单，其发展程度也就越低。不仅如此，有些化石代表了过渡的中间型生物，可以把现存的两群看来没有亲缘关系的生物连结起来。有个最令人惊奇的例子是在居维叶死后才发现的一种原始鸟类，称为始祖鸟。这种鸟现已绝种，它有翅膀，有羽毛，又有像蜥蜴的尾巴，尾巴外缘长有羽毛，嘴像鸟却又长有爬行类的牙齿。由许多方面来看，很明显，始祖鸟是介于爬行类及鸟类之间的中间型生物（见图16-3）。
图16-3 始祖鸟
居维叶一直认为陆地大变动是许多生物绝种的原因，而不是进化。但是到了19世纪30年代，C.赖尔在他的划时代的著作《地质学原理》一书中，提出了新的看法，并得到科学界的支持与认可。如果要合理地解释古生物证据，就必须借助合理的进化理论。
假如动物是由一种进化成另一种，那么引起进化的原因究竟是什么呢？这一点是解释生物为何有如此多样性的障碍。最先设法解释这个问题的是法国博物学家拉马克。1809年他出版了《动物的哲学》一书，书中认为环境引起动物改变，而这种改变又可以传给后代。拉马克以长颈鹿为例阐明他的观点（长颈鹿是当时很轰动的新发现），假设有一种类似羚羊的原始动物，以树叶为食，凡是够得到的树叶都吃光了，只好伸长脖子以取得更多较高的食物；这样经常地伸，脖子、舌头及腿就会逐渐地变长；这些发展出来的特征又传给子代，于是一代比一代长，不断地传下来，经过几代之后，原始羚羊就进化成长颈鹿了。
拉马克的这种获得性特征遗传的观点，很快就被否定了。例如长颈鹿怎么会发展出身上的花纹呢？的确很难找到有什么因素会影响皮毛而使之改变。不仅如此，德国生物学家魏斯曼还抱着怀疑的态度做了许多实验，他把大白鼠尾巴连续切断了很多代之后，尾巴并没有变短，仍然和第一代一样长。（犹太人给男子割包皮，100多代以后，包皮并没有因而皱缩，他要是早想到这一情况，就不必做实验了。）
早在1883年魏斯曼就发现，最终会产生精子或卵的生殖细胞，在胚胎早期就和其他细胞分离开来，并且保持不太专化的状态。根据这个发现以及大白鼠尾巴的实验，他推导出一个概念——种质连续说。种质就是组成生殖细胞的原生质，可以独立存在，而且一直延续好几代，而种质以外的身体的其他部分，好像是暂时作为种质的居所，每一代都重新建造然后毁掉，种质主宰身体特征的形成，而其本身却不受身体影响。他的这些想法完全和拉马克相反，而且也是错误的，虽然总的看来，魏斯曼的观点似乎比拉马克的观点更接近实际情况。
尽管很多生物学家反对，拉马克的理论仍然延续到了20世纪，甚至在苏联还有一段时间曾将此理论复兴起来，那就是李森科学说（即通过一定的处理方式改变植物的遗传性）。李森科是这一学说的主要人物，也是斯大林、赫鲁晓夫执政时的要人，直到1964年赫鲁晓夫下台之后才失势。环境对简单的生物可能会造成遗传上的改变，这种观点现代遗传学家并不否认，但是由于基因及遗传定律的发现，已彻底推翻了拉马克理论。
达尔文学说
英国青年C.R.达尔文喜欢艺术和运动，四处闯荡，无所事事，为了打发无聊的时间，一位船长和一位剑桥大学教授劝他到船上工作，研究生物。这艘船要以5年的时间航行世界一周，目的是研究大陆海岸线，并沿途观察各地的植物区系及动物区系。当时是1831年，达尔文22岁，在这艘名为比格尔号的船上，开始了科学史上最重要的一次航程。
船由南美洲东岸慢慢下行，绕过南端后折向西岸北上，达尔文非常用心地收集各种动植物的资料。他的最大的发现是在太平洋距厄瓜多尔约1000公里的加拉帕戈斯群岛上（加拉帕戈斯是西班牙语“海龟”的意思），船在那里停留了5个星期。最引起达尔文注意的是岛上的许多种雀，后人称达尔文雀。这些雀至少可以分为14种，它们的差异主要是体形大小及嘴巴形状不同。这些种类的雀是世界上其他地方没有的，但看上去却和南美洲大陆上的雀很相近。
该怎样来解释这些雀所具有的特殊性质？这些雀又为何与一般的雀类不同？它们又怎么会分为彼此不同的十多种？达尔文认为最合理的假说是，岛上的雀是从大陆型雀繁衍而来，在岛上被长期隔离而分化，而分化又是因取食方式不同所造成的。有3种仍然保留大陆型雀的习性——吃种子，但是各吃不同的种子，刚好是大、中、小三种大小的种子，两种吃仙人掌，其他多数吃昆虫。
雀的食性及身体上的特征为何会改变呢？这个问题使达尔文好几年都困惑不解。1838年，他读了马尔萨斯40年前的一本书后，才渐渐地对这个答案浮现出一线曙光，那本书是《人口论》。马尔萨斯主张，人口的增加最后必然超过食物所能供给的程度，因此最终将通过饥饿、疾病或战争等使人口减少。“生存竞争”就是在这本书中看到的，后来成为达尔文有名的学说。想到他观察的雀，达尔文恍然大悟，原来食物竞争扮演了重要的机制，越有效地争取到食物，就越有利于生存。起初加拉帕戈斯岛上的雀类不断繁殖，种子渐渐不够吃了，于是引起竞争，只有比较强壮的雀，或者特别善于取得种子的雀，或者改吃别的食物的雀才能存活下来。某只雀碰巧具有稍稍不同的特征，能够吃较硬或较大的种子，甚至吃昆虫，那它就得到新的食物来源了；同样某个雀也许嘴细长些，可以够到别的雀吃不到的食物；或者嘴特别大，能吃别的雀没办法吃的食物，这些雀类就会存活得多些，子代也生得多些，但是它们就变得与原型的雀不尽相同了。每一种适应型都会找到一个新的、空的“生态龛”。加拉帕戈斯群岛上原来没有雀类，很多生态龛是空的，没有竞争者阻挠，因此很容易占有。南美洲大陆上所有的生态完已全被占满，这种原型雀仅能自顾自，不能繁衍更多的新种。
达尔文认为，每代动物都是由与一般有所不同的个体组成的，其中也许有的体形大些，有的某个器官稍有变形，有的能干些，有的笨拙些。这些差异可能很微小，但是只要稍微能较适应环境，则生命就会长一点，子代也多一些。长久累积下来，差异就和原来的种越来越大，甚至不能再相互交配，这时新种就形成了。
达尔文称这种过程为自然选择。照他的说法，长颈鹿的脖子不是因伸展而变长的，而是有些鹿的脖子生下来就比较长，而脖子越长的鹿获得食物的机会就越多。经过自然选择后，脖子长的就生存下来。至于身上成块的斑点也很容易用自然选择来解释：阳光由植物间穿透下来，造成很多光点，身上具斑点的长颈鹿比不具斑点的容易逃过狮子的注意，生存的机会就大些。
根据达尔文的这种观点，人们很容易了解到为什么种与种、属与属之间很难有绝对明显的划分。种的进化是连续的过程，而且需要经历很长的时间，就是现在这一时刻，也必然有很多种动物，其部分的个体正在缓慢地转变成另一个新种。
达尔文花费了许多年的时间，收集证据和建立他的学说。他明白，他的学说必然会动摇过去的生物学基础及社会上对人类在生物中的地位的基本看法，所以他要保证他的立论在各方面都要站得住脚。他从1834年起就开始设想这个学说，并汇集资料，那是在读马尔萨斯的《人口论》之前；1858年他还在继续撰写关于这一学说的论著。他的朋友（包括地质学家C.赖尔）知道他正在写这样的书，有几位读过他写的初稿的人，劝他赶快写好，免得被人抢先。达尔文却不愿意（或许不能）匆匆赶完，于是真的被人抢先了。
抢先的那个人就是华莱士，比达尔文年轻14岁，经历和他差不多，年轻时也曾绕世界一周进行科学探险。他发现东印度群岛上的动植物，在东西两边的岛屿上完全不同，其间可以画一条清楚的分界线。例如，从婆罗洲（即现在的加里曼丹）和西里伯斯岛之间，往南到巴厘岛和龙目岛两小岛之间可以划分开来。这条线现在仍称做华莱士线。华莱士后来又把地球分为6个大区，每个区都各有不同种类的动物，这种区分法，稍加修改之后，目前还在使用。
东边岛屿及澳大利亚的哺乳动物，很明显地比西边岛屿以及亚洲的动物较为原始，说得再详细一点就是比世界其他各地的哺乳类都要原始。这样看来，好像澳大利亚和东方一些岛屿，在很早以前便由亚洲大陆分开来，那时大陆上只有原始的哺乳类，有胎盘的哺乳类是后来出现的，而且只有亚洲大陆才有。新西兰恐怕是更早以前就分开了，因为它连哺乳类都没有，倒是有原始不能飞的鸟，即存活至今的最有名的无翼鸟。
那么在亚洲大陆上较高级的哺乳动物又是怎样产生的呢？华莱士自1855年起，对这个问题就百思不解，后来他也是在1858年时偶尔看到马尔萨斯的著作，然后也得到了和达尔文相同的结论。思考清楚之后，他马上在两天内写好一篇论文，打算把稿子寄给有名望的生物学家求教，而他选的这位生物学家就是达尔文。
当达尔文收到这篇稿子时，大为震惊，因为华莱士在稿中所写的，简直就像是用他自己的话写出自己的想法一样。他立刻把华莱士的文章呈给其他有名望的科学家看，并提出和华莱士合作，把他们的共同结论摘要写成一份报告。1858年，两人的报告发表在《林奈学会杂志》上。
次年，达尔文的书出版了，书的全名是《由自然选择论物种起源——在生存竞争中，适者生存》。现在简称为《物种起源》。
自达尔文那时起到现在，通过对遗传机制、基因、突变的认识，进化论得到某些修正和补充。不过，直到1930年，英国统计学家及遗传学家费希尔指出，孟德尔的遗传理论为自然选择的进化提供了必要机制，从此进化论才在现代科学中取得一席之地。
当然，其他方面的科学进展使达尔文的学说不断提高和深化。有了板块构造学说之后，就可以解释相似的种类在地球上为什么离得那么远，以及推动进化的力量是什么。而能够详细分析蛋白质及核酸，就可以追溯分子的进化，也可以由分子的差异程度来判断生物亲缘关系的远近。
生物的进化经历了几十亿年的复杂过程，对其机制的详细情况一直存在着争议。本世纪70年代，有些生物学家如古尔德就提出间断的进化的观点。他们不认为进化是缓慢、平稳、连续的过程，而相反地认为大部分过程中都没有什么改变，只是在中间穿插的几个短暂的时刻中，生物才有明显而突然急速的变化。所谓短暂的时刻或许是指几十万年，从进化的角度来说，这几十万年也算是很短的了。
无论如何，还没有哪一位声誉卓著的生物学家怀疑进化的观念。达尔文的基本观点已是根深蒂固，进化的观念也确实已广泛应用于各个科学领域——物理学、生物学、社会科学等等。
进化论遭到的反对
达尔文学说一宣布就引起狂澜。首先有很多科学家反对，特别是英国动物学家欧文。他是化石分类学家居维叶的接班人，在对抗达尔文学说方面，表现得很不正派。他力促别人卷入这场争论，而自己却躲在背后，匿名写些反对的文章并自称是权威。
英国博物学家戈斯为求不卷入这两方的争论，就主张地球上的一切都是由上帝所创造的，化石是上帝要测试人类是否具有坚定的信仰。但是这种假设上帝在人类身上玩弄幼稚把戏的说法，对大多数有见识的人来说，比达尔文学说更亵渎上帝。
随着时间的延续，反对进化学说不再那么尖锐了，科学界的反对浪潮也渐渐平息下来，30年内就几乎销声匿迹了。然而在科学界以外的争议，却更为长久而激烈。“人类祖先是猿猴”，或者说“人类是猿猴变的”，这种说法惹怒了绝对相信《圣经》的原教旨主义者。后来当了英国首相的迪斯累里说过一段尖酸的名言：“摆在社会大众面前的问题是：人是猿猴还是天使？我赞成人是天使。”这时，所有的基督教徒都声援“天使论”，而大肆抨击达尔文。
在这场激烈的争论中，达尔文由于生性使然，自己并没有卷入激烈的争论，而杰出的生物学家T.H.赫胥黎却是他得力的卫士。作为“达尔文的斗犬”，赫胥黎在英国的演讲堂里进行了不懈地争辩。其中最令人瞩目的一次胜利，就是1860年和英国国教的主教威尔伯福斯的一场辩论。威尔伯福斯是一位数学家，以口齿伶俐善辩著称。
这位主教在博得了听众的心理之后，箭头便指向了他那庄重、严肃的对手。根据辩论的报道记载，情况是这样的：威尔伯福斯说：“赫胥黎声称他的祖先是猴子，我想请教，那是不是指他的祖父和祖母呢？”听众哄堂大笑，而赫胥黎却对邻座的人耳语：“他要栽在我手里了！”然后慢慢起身回答说：“倘若有个人得天独厚，既有才华又颇具影响，然而却用这些天赋在严肃的科学讨论会上尽提些荒谬的问题，如果让我在这样的一个人和一只可怜的猴子中间，选择谁当我的祖先的话，我会毫不迟疑地选择猴子。”
赫胥黎痛快地反击不仅粉碎了威尔伯福斯的论点，也使那些原教旨主义者陷入被动。事实上达尔文的论点的确胜利了，所以到1882年他去世时，受到广泛的尊崇，被葬在英国伟人墓地威斯敏斯特教堂内。而且为了纪念他，澳大利亚北部的一个城镇就取名为达尔文城。
对进化学说的另一位有力的支持者，是英国哲学家斯宾塞，他使适者生存这句话及进化这个词广为宣扬，达尔文自己倒是很少用进化一词。斯宾塞想把进化论应用在人类社会的发展上（他被称为社会学的创始人），然而这个论点是站不住脚的，因为在进化当中，生物变化与社会变化完全不同。后来有人把他的理论错误地用在支持战争及种族歧视上，这是斯宾塞当时没有料想到的。
1925年，美国境内爆发了一场反对进化论的争战，反对派在战场上赢了，但从整个战争来看，却是输了。
田纳西州议会通过一项法令，禁止该州公立学校老师讲授人类是从较低级的生物进化来的。科学家及一些教育学家为了对这条法律的合法性提出挑战，就劝使一位年轻的高中生物学教师在课堂上讲达尔文学说。这位老师名叫斯科普斯，就在课堂上讲了达尔文学说，于是被指控为违犯法律而被提审，地点是在他教书的地方——田纳西州达顿市，这次审判引起了全世界的瞩目。
当地居民和法官坚持反对进化论的立场。著名的雄辩家、原教旨主义者布赖恩，是诉讼检察官之一，他曾3次竞选总统都失败了。而斯科普斯的辩护人，则是以著名的刑事律师达罗为首的一些人。
这场审判就绝大部分而言是令人失望的，因为法官拒绝被告辩护律师的请求，不准科学家在证人席上为达尔文学说作证，而且把审判范围局限于斯科普斯有没有讨论进化论。不过案子还是明朗化了，布赖恩不顾同事的反对，自愿接受被告一方的盘问。在达罗的盘问下，布赖恩马上露出他对现代科学的发展一无所知，而对宗教与《圣经》的认识也是非常呆板的，就像一些每逢礼拜天就上教堂的教徒一样。
