血液和热量

血液循环是少数可以用机械理论来充分描述的生理系统之一。从最早的时代起，人们就非常清楚地知道血液是生命必需品，但并不是因为它的作用而必需。盖仑曾经教导说，静脉和动脉系统完全分开，心脏产生热量，而肺部使血液(甚至是心脏)冷却。在他的模型中，动脉扩张吸入空气，然后收缩，通过皮肤毛孔排出空气和蒸气。这是基于恩培多克勒关于肺部的理论而提出的观点。

哈维并非第一人

在西方，人们通常认为是英国医生威廉·哈维(William Harvey，1578年-1657年)解释了血液循环的规律(见下页)。但他并不是第一个这样做的人。这个荣誉应归功于阿拉伯医生伊本·纳菲斯(Ibn al-Naris)，他在1242年提出，血液从心脏流到肺部，与空气结合，最后才流到身体其他部位。在人们认为是哈维解释了血液循环规律之后的很长时间，1929年，人们在柏林发现了纳菲斯作品的手稿。我们并不清楚是否在1628年哈维发表了他的观点之前，纳菲斯的手稿就在欧洲被人们所知了，但是可以确定的是，哈维的工作最具影响力。

西班牙医生迈克尔·塞尔维特(Michael Servetus)也在1553年描述了血液流向肺部的过程：“血液在肺部流动，从肺动脉流入肺静脉，在此期间血液变成红色，并且通过呼吸作用除去黑烟。”不幸的是，塞尔维特在一本神学书《基督教复兴论》(Christianismi Restitutio)中发表了该文章，其中也包含了三位一体和宿命论的异端观点。他的观点并不被人们所接受。塞尔维特被处决了，而且他的作品几乎都被毁掉了。

心脏的运动

威廉·哈维曾就读于剑桥大学和帕多瓦大学，后来在伦敦行医。从1616年开始，他担任伦穆里(Lumleian)讲师一职，该职位任期七年，旨在增加英格兰地区的人们对解剖学的了解。他公开解剖尸体，并作演讲来讲述解剖尸体所揭示的内容，然而在他研究血液循环时，哈维认识到观察和研究活体心脏非常重要。他发现这样做非常困难：“我发现这个任务非常艰巨……我几乎要忍不住去想……只有上帝才能理解心脏的运动方式。”当然，哈维不能剖开活人来观察他们的心跳，但他可以在其他动物身上更自由地做这个实验。他的结论来自于对鳗鱼、其他鱼类，还有蛇和雏鸡胚胎的实验和解剖。

1628年，他发表了关于血液循环的观点——《心血运动论》(On theMotion of the Heart)。他的结论是：心脏从左心室将血液泵到全身，从右心室泵入到肺部。哈维发现，如果他系住动脉，心脏就会被血充满；如果他系住静脉，心脏就会变空，他意识到血液从心脏经动脉流出，然后在某一个地方由静脉流回心脏。  因为当时哈维是在没有显微镜的情况下工作的，所以他看不到毛细血管系统，也不能完成解剖图。他对从动脉到静脉的血液循环过程的解释完全是理论上的：血液从动脉渗透到肉体的细孔中，并由静脉从组织中收集起来。马尔切洛·马尔比基(Marcello Malpighi)，于1661年最终发现了毛细血管(见第87～88页)。

通过给实验对象的胳膊捆绑绷带，然后再松开，哈维能够感觉到静脉瓣膜的隆起。意大利解剖学家西罗尼姆斯·法布里休斯之前曾描述过这些隆起，他曾在解剖过程中注意到，但是无法解释这些隆起的功能。哈维发现，他不能强迫血液逆着瓣膜所生长的方向流动(即沿着胳膊上的静脉向下流动)，但可以很容易地让血液沿着手臂向上流动。脖子上的静脉正好相反，因此这很清楚地表明了是静脉将血液送回心脏的。

哈维从事的工作非常不受欢迎。因为他的理论与盖仑的不符，单凭这一点就足以让人们产生怀疑。而且，哈维的理论也阻碍了常见的医疗手段——放血的应用，放血几乎会用在所有疾病的治疗中，包括那些我们认为非常不适合这种医疗手段的病症，如贫血和失血。但是哈维的发现是我们理解身体和其运作原理的转折点——人们不会抵制他的结论太久。哈维的工作至关重要，他不仅阐明了心脏和循环系统的运作原理，并且用他的实验和观察结果推翻了具有数世纪的传统但毫无根据的信仰。P58-60

前言：生与活

第1章 动物，植物，矿物

 秩序啊，秩序·旧石器时代动物学·生命的分类·存在巨链·动物学起源·纲目体系·自然界的扩张·等级的终结

第2章 动物机器

 眼前的世界·这样的解剖图·从机体到机制·血液和热量·身体是如何形成的·研究身体内部

第3章 植物揭秘

 初识植物·水，土壤，空气——植物营养·化学方面·汲取和释放·向哪边生长？·更多的植物

第4章 小之又小

 想象中的微小事物·微小的生物·细胞学说·生病与健康·小之又小

第5章 生命的产生

 肥沃的尘土·从头开始·预先形成还是逐渐生长？·丰富的卵子

第6章 绝妙的想法

 开端·关于“变化”的变化·证据就在你脚下·地球在移动·进化与恐龙·骨头大战·缺少的一环

第7章 父母与后代

 修道士和豌豆·对细胞的观察·孟德尔成果的再发现·从染色体到基因·最终确定：DNA和遗传密不可分·揭晓DNA的秘密·进化和遗传的结合·以祖先为食

第8章 我们是相互联系的整体

 一个整体·归根结底，我们就是一个整体·生态地理学的开端·移动的地球·共同生活·生态时代到来·从生物圈到人类知识的总和·生机勃勃的地球·跃入未来

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前言：生与活

自然之惊奇，只可意会，不可言传。

——老普林尼(Pliny the Elder，25年-79年)

生物学是研究生命的科学，而《生物学的故事》则阐述了人对自然的终极探究。本书展示了人类在漫长的历史中如何探索数不清的生命形式，以及如何理解地球上复杂的生命。但行文至此也只不过刚拉开故事的序幕。我们研究越仔细，发现就会越多，研究和发现就像分形图一样不断增长。

从超自然生物到自然生物

人类对动物进行了数千年的观察、利用和描绘才产生了生物学。真正的故事要从古希腊开始讲起，因为那是科学探究精神兴起的地方。自然世界开始从超自然世界剥离，一些思想家试图解释他们观察到的现象。早期的原生物学家对植物和动物进行了分类，并思考生物如何运作、繁殖和互动，所以早在近2500年前，古人就为植物学和动物学的建立打下了基础。

发展缓慢

但随后生物学的发展就进入了停滞期。反科学思想很快掩盖了生物学作为一门科学的基础。从古典时期到16世纪末，生命科学鲜有进展。宗教信条——基督教和伊斯兰教取代了科学探究在西方的地位。当时的学术氛围和社会结构都不利于科学家进行肆意地探索，也就无法复制科学发展在希腊的良好开端。即使从8世纪起，其他学科在阿拉伯世界取得了重大进展，生物学也没能实现繁荣。

在欧洲，大众对古典主义权威人物的崇拜，意味着几个世纪以来没有人挑战希腊和罗马思想家的教学。从中世纪开始，早期的错误被写进了教堂的教义，谬误变得如此根深蒂固以至于无法被颠覆，除非大众的世界观发生转变，到文艺复兴时期最终迎来了这一转变。

为科学铺路

15世纪末的文艺复兴让大众对人类的智慧和潜力重拾信心。人文主义、批判性思维和调查研究，取代了对权威、教条和迷信的盲目接受。

在中世纪，“世界处于恶性循环中”这一消极观点盛行，但现在已偃旗息鼓。中世纪的欧洲人在寻找充满新动物、植物和各种可能性的新大陆。新教改革家马丁·路德(Martin Luther，1483年-1546年)挑战了天主教的权威，并开始改革大业。科学家们发现了掌控自然物理过程的规律，世界似乎并没有那么神秘或一成不变。在欧洲，活字印刷技术催生了书籍印刷业的发达，这意味着知识可以传播得更快、更准确。大学的学科门类得到了扩张，其中一所大学甚至开设了世界上第一个解剖室。许多伟大的现代科学项目也随之展开。

最终启蒙

随着文艺复兴逐渐演变为启蒙运动，严谨的科学探究精神盛行于世。16世纪的地理大发现颠覆了人们的世界观。哥白尼证明了地球不是宇宙的中心，而是绕着太阳运行的。显微镜和望远镜为人类展示了以前无法想象的新领域。

显然，过去人们相信了很多无稽之谈。现在是时候纠正1000多年来盲目重复古老诊断而造成的错误了。

最终，经不住深究的旧思想被推翻。16世纪中期在欧洲成立的英国皇家学会，专门研究科学并判定事实。英国皇家学会的座右铭是“Nullius in verba”，意思是“信任何人”，这句话展现了新潮大胆的态度。

从精神到机械

长久以来，人们认为生命之谜体现为火花、能量、灵魂或呼吸。根据东方的传统说法，生命之谜被称为气或普拉纳。脱离启蒙运动的一大主张就是否定生机论原理，而认为人体是复杂的机制，遵循物理学规律，身体机能的运作依靠力量、瓣膜、血管等。人类和动植物的机体也是如此。从18世纪末期开始，随着化学这一新兴学科的迅速发展，对于某些运作过程是物理变化还是化学变化这一争论开始增多。而实际上，大多数运作过程既是物理变化，又是化学变化。

后续大事件

在19世纪，越来越多的证据表明，自然世界不同于人们之前所想，这些证据不断积累直至爆发。查尔斯·达尔文(Charles Darwin)在1859年发表了“进化论”，从此改变了生物学的研究方向，“进化论”的发表是生物学界自显微镜发明以来最大的进步。“进化论”之后出现了遗传学，遗传学和进化论两者结合重新界定了20世纪的生物学大观。

大与小

到了20世纪，科学家们开始对生物体之间的互动，以及生物体与环境之间的互动产生了兴趣。学界对这一兴趣的探究扩大了科学家的研究范围，也就是说，每个生物体都被归入其生态位，并被视为整个生态系统的一部分。这个生态系统是有机的，也是复杂的，可能小如动物的嘴巴，也可能大似大西洋。

如今“生物学”一词仍涵盖对所有生命过程的研究，研究范围可以小至无限(如控制活细胞行为的微观分子变化)，也可以大至超乎想象(如全球背景下生物体之间的相互作用)。而且科学家的眼界不止于这个星球，如今他们已经把注意力和他们的望远镜转至其他世界，甚至开始研究环绕着太阳和月亮运转的其他遥远的星球是否也有生命。如果这些遥远的星球上真的存在生物体，那么这些生物体可能跟地球上的完全不同，但是我们会发现，维持它们生命的过程与维持地球上生物体生命的过程遵循着同样的科学原理，这一事实是科学家们经过数百年勤奋地科学探究发现的。

生命为何物？生命从何而来？2500多年的科学研究仍无法回答这些根本性的问题。虽然我们知道那些能生长、进食和繁殖的生物体与没有这些特征的东西不同，但很难划清界限。我们研究越仔细，发现就越多，研究和发现就像分形图案一样不断增长。

安妮·鲁尼著的这本《生物学的故事》以一个开阔的视野审视该科学分支。作者的笔触深入古希腊人的研究结果，随后纵览阿拉伯科学家、文艺复兴科学家和启蒙运动科学家的伟大探索，最后触及DNA和基因操纵的发现。读者会看到多位坚定、决绝地追逐好奇心的科学家，有些人甚至认为他们过度沉迷科研，比如：那位把青蛙腿连接到避雷针上的意大利科学家；那位研究秃鹫呕吐物的牧师兼生物学家；那位着手画出每一种美国本土鸟类的博物学家；那位把三十年的大好时光都花在称重机上，只为揭示消化原理的医学理论家！

安妮·鲁尼著的这本《生物学的故事》阐述了人对自然的终极探究。本书展示了人类对地球上无数生命形式的探索和审视，以及不断地揭秘新的宝藏的历史和过程。

本书追溯了人类对自然世界的理解，上至神话和迷信中的自然起源，下至现代科学的发展。

本书也记录了人类对自然的观念的改变，从把自然视为有待开发的资源，到承认自然是值得被尊重和保护的复杂生物系统。