(1)在每個較大類群的動物胚胎發育中,通常是先出現脊索、鰓裂等一般性狀,後出現各類群獨有的特殊性狀;(2)在不同的動物類之間,胚胎發育中所表現出來的“差異”是早期較小,後來逐漸擴大的;(3)高等動物的胚胎發育在早期會經曆一段與低等動物發育相當類似的過程。
以後,達爾文也知道了貝爾的觀點,並認為陸生動物早期胚胎發育中出現鰓裂的現象,“完全與祖先(對於生活環境)的適應有關,是重演了祖先發育過程的一個形象”。1864年,德國的一位博物學家F·彌勒也在《關於達爾文》一書中闡述了對這個問題的看法。他認為:“個體發生是種係發生的簡縮與重演”。
海克爾則在這些已有論述的基礎上,又進行了大量的深入研究和仔細比較後認為,無論高等的陸生脊椎動物還是低等的水生無脊椎動物,它們的個體發生(個體發育)和種係發生(係統進化)都是既相互獨立、又密切相關的。個體發生是種係發生的簡單而迅速的重演。海克爾將他的這個研究結論寫進了《普通生物形態學》,並命名為“生物發生律”,也叫做“生物重演律”。
探索和研究光合作用的卡爾文
卡爾文(Melvin Calvin,1911~1995)是美國生物化學家。從1945年~1955年,他和本森(A.A.Benson)、巴沙姆(J.A.Basshau)等人合作,經過10年的艱苦努力,推論出在植物的光合作用過程中,二氧化碳形成糖(6-磷酸果糖)的步驟,明確了二氧化碳的同化途徑。1961年,卡爾文因研究光合作用的重大成就而榮獲該年度諾貝爾化學獎。
1911年4月8日,卡爾文出生於美國明尼蘇達州聖保羅的一個俄國移民家庭。當時,他的父親在底特律的一家汽車廠做技術修理工,母親在家種田。卡爾文從小就很勤奮,剛剛10歲就到一家食品店做了學徒工,後來他上了學。
由於卡爾文平時學習十分努力,又善於思考,所以學習成績一直名列前茅。到中學畢業時,他借助自己所獲得的助學金進入密執安礦業技術學院,學習了化學專業,從此,他與化學打了一輩子的交道,並借助於這方麵的才華,在前輩科學家的工作基礎上,成功地敲開了人類認識光合作用原理的大門。1931年,卡爾文大學畢業,取得了理學學士學位。此後,他又在明尼蘇達大學繼續攻讀化學專業,研究催化方麵的問題。4年後,卡爾文又取得了化學博士學位。後來,還是在獎學金的資助下,卡爾文又來到英國的曼徹斯特,在維多利亞大學邁克爾·波拉尼(M·Polanyi)教授的指導下,研究學習了兩年。在這一段學習生活中,卡爾文逐漸對研究光合作用產生了濃厚的興趣。
1937年,卡爾文接受了美國物理化學家劉易斯(G·N·Lewis)的邀請,回到美國,進入加利福尼亞大學的伯克利分校任教,並開始著手研究光合作用中的催化問題。但是,這項研究很快就被第二次世界大戰的炮聲打斷了。
在1937年以後的大約8年中,全世界都卷入了一次空前的戰火——第二次世界大戰。當二戰的硝煙在珍珠港升起之後,卡爾文也不得不和美國其他許多科學界同行一樣,終止或改變自己的科學研究工作,受命參加研究與戰爭有關的科學問題。例如,卡爾文在二戰當中,曾經花了4年時間研究合成出一種含有鑽的絡合物,這種物質和血紅蛋白一樣能夠在血液裏運輸氧,可以在醫療手術和搶救傷員時做血漿的代用品。他還試驗成功了分離“鈾”和“鈈”以及提純“鈈”的方法,這一成果後來被美國原子能委員會用於研究和製造原子彈的“曼哈頓”計劃。
在近代“絡合物化學”領域,卡爾文進行過一係列的研究,有十分重要的貢獻。他在研究一種叫做“酞菁”的有機物時,發現這種物質在空間結構上與植物的葉綠素和動物血紅素很相似。而酞菁的化學性質卻比葉綠素和血紅素都穩定得多。1952年,卡爾文出版了《金屬絡合物的化學》一書,這部書被譽為近代對絡合物研究的權威性著作。
卡爾文在生物學方麵的一個重要貢獻,是他提出了在光合作用過程中,二氧化碳轉化為糖的途徑。1945年,第二次世界大戰結束後,卡爾文和他的合作者將主要精力用於研究光合作用。他們運用同位素示蹤和紙層析分離等實驗方法和技術,推論出了光合作用過程中,從二氧化碳到六碳糖的各主要反應步驟,並將這個發現總結為“光合碳循環”。後人為了紀念卡爾文這位偉大的發現者,也把光合碳循環稱為“卡爾文循環”。
其實,關於植物光合作用的研究,早在17世紀初就開始了。當時,有一位名叫赫爾蒙特的比利時醫生就做過這樣一個有趣的試驗。他把十分容易生根成活的一段柳樹枝條種植在一個大瓦盆裏。在種植之前,他稱量了柳樹枝條的質量(2.27kg)和瓦盆中幹燥沙土的質量(90.8kg)。此後,隻向盆中澆雨水,不再添加其他東西。5年以後,當赫爾蒙特再次進行稱量時,柳枝枝條已經長成重達76.86kg的柳樹,而瓦盆中幹燥沙土的質量僅僅減少了千分之一左右。柳樹增加的質量遠遠大於土壤減少的質量。所以,根據這個試驗,赫爾蒙特認為,使柳樹生長並增加質量的物質,主要來源於雨水,而不是土壤,這個結論在今天看來雖然並不十分科學和嚴謹,但是,它開創了人們使用定量的方法來研究生物學的先例,是對生物學研究的一個重要貢獻。