自然辩证法在生物学中的规律探究

　　摘要：生物学的研究对象是生命, 而生命是一种物质运动的形式, 这种运动必然按照客观的规律运行, 表现为生物学规律, 遵循量和质的转化规律、对立统一规律及否定之否定规律。因此在预科生物教学中增加马克思唯物主义思想, 将恩格斯自然辩证法的思想贯穿于典型案例教学中, 提高学生的思辨能力, 为本科阶段的学习奠定良好的思辨能力, 建立厚积薄发的信心, 同时提高预科生对生物学专业的兴趣, 积极完成本科的学习与人生理想的建立。

　　关键词：生物学; 唯物主义; 自然辩证法; 否定之否定规律;

　　生物学是一门包罗万象的学科[1], 就其研究对象来说, 包含了植物、动物、微生物, 还可以进一步划分为更细的学科, 藻类学、原生动物学、鸟类学、昆虫学、鱼类学、病毒学、细菌学、真菌学等;按照生命结构层次可以划分为细胞生物学、分子生物学、分子遗传学等, 如此庞杂的学科, 任何一门学科都具有独特的研究领域, 不同学科之间可以交叉产生新的知识;因此学好生物学必须贯穿唯物主义哲学观, 应用自然辩证法分析具体的知识点, 将马克思主义哲学应用于教学中, 为生物学的学习和研究提供方法论指导。

　　恩格斯在《自然辩证法》中指出, 人类对自然界的每一次胜利都会在以后受到自然界完全不同的、出乎意料的影响, 甚至是报复, 人类不能支配自然界, 人与自然之间是双向产生作用的, 是主体和客体的辩证关系, 符合辩证法的三大规律[2];指引人类正确认识自然、利用和改造自然。恩格斯通过对自然界中的现象进行总结, 归纳出一般规律, 在理论上勾勒出自然的辩证图景, 为自然科学的研究提供正确的方法论基础。“既然人类是‘自然的一部分’, 那么人与自身、与他们自身生产的异化也同时是人与自然的异化和自然的异化”, 人类生存的第一个前提是“依赖于满足他们的肉体需要的自然, 因此, 生产必然是为人的生存”, 马克明确指出人类是自然的一部分, 人类的活动也受物质运动规律的支配。

　　一、自然辩证法在生物学中的规律

　　恩格斯在《自然辩证法》中强调了偶然性和必然性, 两者是对立的, 在生物现象中有些现象是必然的, 有些是偶然的;种瓜得瓜是必然的, 单倍体的发生是偶然的。量变的积累会引起质变, 单倍体的发生引起染色体配对的紊乱, 但是经过科学家的利用, 生产无籽西瓜则是质变, 创造优质的农产品;植物中的雄性不育植株和正常雄性植株是对立的, 通过筛选雄性不育系, 可以进行三系配套育种[3], 解决我国粮食安全的科学家袁隆平先生就是应用对立与统一的哲学思想成功提高了我国水稻产量;捕食者和被捕食者两者是对立的, 也是否定的, 通过相互选择, 促进捕食者和被捕食者的生存能力, 实现了否定之否定, 保持了各自种群数量的平衡。

　　二、生物教学中唯物辩证法的具体应用

　　(一) 量变和质变规律

　　在各种生物学教材中, 基本都要讲到基因分离定律在遗传育种中的应用, 这种应用的哲学思维就是量变和质变规律。在生物教学中让学生明白:育种的目的就是提高产量和品质, 这也是育种工作的首要目的, 这种实践工作贯穿了量变和质变的规律, 只有经过积累达到一定的量, 也就是育种目标的数量满足要求, 才能实现大田生产。小麦抗秆锈病的培育[3], 这种基因是由显性基因控制, 在育种过程中, 首先选择表现为抗秆锈病的亲本进行杂交, 在后代中选择符合人们期望出现的植株, 再进行筛选;杂种后代F1通常表现一致, 继续种植产生F2代, 出现形状分离, 选择抗锈病植株, 继续种植进行自交, 淘汰性状分离后感染锈病的植株, 直到不出现性状分离的后代;这是一个量变到质变的过程, 质变就是得到纯种的抗秆锈病植株;育种的目的是实现粮食生产, 而经过实验选择获得的植株数量极少, 需要进行扩繁, 实现量变, 这个过程就是加速纯种抗锈病植株的繁殖, 增加每年的繁殖次数, 如在海南地区进行种植, 一年可以收获2-3茬, 并扩大种植规模, 直到能够满足大田生产的种籽需求量, 实现大田生产的这个质变。

　　同时, 也给学生们介绍小麦矮杆抗倒伏品种的选育、三倍体无籽西瓜的案例[3];过度繁殖也是一类量变和质变规律的生物学现象, 任何物种在没有限制的情况下, 种群个体数量迅速提高, 超过了环境所能容纳的数量, 就会出现死亡, 数量急剧下降[4];肿瘤细胞是由于失去对其正常生长的控制, 数量巨大, 达到质变, 影响了人类健康。通过正反两方面的量变和质变规律的讲解, 提高学生对生物学现象的认识, 建立哲学思维能力, 达到深刻理解不同生物学现象本质规律的目的。

　　(二) 对立与统一

　　绿色植物通过光合作用吸收CO2, 储存能量, 而呼吸作用恰恰相反, 释放CO2和能量, 两者是对立的过程, 也正是通过这一截然相反的能量传递过程和物质循环过程, 维持了植物的生长发育[5];植物在进行营养生长的阶段, 生殖生长是停滞的, 同样生殖生长开始后营养生长过程停止, 甚至随着生殖生长过程的完成, 植株死亡[4,6,7]。光合作用和呼吸作用之间、营养生长和生殖生长之间是相互对立的, 但光合作用为呼吸作用提供了物质, 呼吸作用为光合作用提供了原料和合成产物的运输所需的能量, 二者是统一的;同样营养生长为生殖生长奠定了物质基础, 提供了花芽分化生长的营养物质和激素物质, 生殖生长产生了种子或营养繁殖体, 奠定了下一代 (轮) 营养生长的基础, 二者之间是对立统一的辩证关系。

　　植物的花粉是雄蕊生殖细胞, 而蜜蜂等昆虫以花粉为食物, 其数量越多, 消耗的花粉也越多, 花粉产量和昆虫数量是对立的, 而虫媒花花粉的传播必须借助昆虫从一朵或一株传播到达另一朵或另一株, 因此昆虫数量越多, 传粉数量也越多[4,8,9], 显而易见这个过程又是统一的。更多种类的昆虫不仅仅采食花粉, 而是以植物为食, 亚洲飞蝗爆发的年份所过之处一片荒凉, 植食性昆虫主要采食植物的绿色部分, 还有一昆虫的幼虫生活在地下, 采食植物的根茎, 从这方面可以说植物和昆虫是对立的;植物在进化过程中, 为了避免昆虫无限制的采食, 采取了主动和被动的抗虫性[4,8,9], 比如增加纤维含量, 降低适口性, 提高生物碱等物质含量, 避免昆虫的采食, 甚至进化出捕食昆虫的结构, 如猪笼草;植物在抵御昆虫采食的过程中, 与昆虫协同进化, 既离不开昆虫的传粉作用, 也不能任由昆虫采食, 最终形成了稳定共存状态。因此植物和昆虫是对立统一的。

　　不同类型的生态系统也是对立统一的, 例如荒漠中的绿洲生态系统[10,11], 均受干旱气候影响, 沙漠绿洲往往处于地势较低的位置, 出现了地下水渗出聚集, 形成局部水草丰美的景观。但沙漠绿洲并不稳定, 随着水体收缩, 绿洲边缘可能转变为荒漠, 植被消失, 相反水位上升, 荒漠可转变为绿洲。荒漠系统生存条件恶劣, 因此荒漠中的绿洲能吸引更多的动物栖息, 积累丰富的有机质, 使土壤肥沃, 绿洲也能保存更多的动植物和微生物, 是荒漠物种多样性的宝库, 在此消彼长的过程中维持了荒漠和绿洲两个系统物种的多样性。

　　在分章节授课过程中, 将对立统一的哲学思想贯穿于规律的讲解中, 同时回顾讲授过的内容, 简单涉及新知识, 并引导同学们应用对立统一的哲学思想预习新知识。通过两轮尝试发现, 这种授课方式提高了部分同学对生物学探究的积极性, 也提高了对现象背后规律的把握能力。

　　(三) 否定之否定规律

　　恩格斯在《自然辩证法》中指出否定之否定规律表现为构筑整个体系的基本规律。否定之否定规律揭示了事物发展的前进性与曲折性的统一, 事物发展并不是直线式的, 而是螺旋式上升的, 经过了肯定、否定、否定之否定 (肯定) 的过程。在自然学的发展过程中, 这样的案例数不胜数, 最为典型, 发生范围最广, 对人类认识最为深刻的案例莫过于天花这种传播疾病。

　　天花由天花病毒感染人类引起, 天花病毒繁殖速度快, 通过空气传播, 传播速度和范围十分惊人, 携带病毒者在感染后1周内传染能力最强, 即使结疤脱落也具有传染能力, 在历史上往往形成灾难性的瘟疫[12]。如15世纪末, 由欧洲人将天花病毒传播至美洲大陆, 使2000-3000万的原住民在不到100年的时间下降到100万人。18世纪70年代, 英国医生爱德华·詹纳发现了牛痘, 开启了人类抵御天花病毒的历史;而我国据文献记载, 最迟在16世纪已发明了人痘接种术, 康熙于公元1682年曾下令各地种痘预防天花。1796年, 英国医生爱德华·琴纳将牛痘接种在健康人身上, 最终证实了牛痘预防天花的作用, 1797年他的研究论文遭到了英国皇家学会的拒绝, 于1798年自己筹集经费刊发。1520年, 墨西哥天花, 300余万人死亡, 到1570年, 近2300万人死于天花病;1926年-1930年, 印度天花约50万人死亡;1958年, 东巴基斯坦和印度尼西亚发生天花和霍乱, 前者死亡5万人, 后者死亡515人。1979年10月26日联合国世界卫生组织在肯尼亚首都内罗毕宣布, 全世界已经消灭了天花病。天花病毒感染人类是一个对人类不利的肯定过程, 经过不同年代不同国家医生的摸索, 终于找到了否定的方法---接种, 直到上个世纪末才完全克服了天花的传播, 实现了否定之否定, 人类终于战胜了天花病毒;但是目前还有一些研究在继续进行, 防止天花病毒的重新爆发。

　　生物学上著名的中心法则发现过程也是经历了肯定-否定-否定之否定的过程, 首先发现了DNA到RNA, 在翻译生成蛋白质, 后来发现病毒并不是由DNA进行转录生成蛋白质, 而是由RNA到DNA, 再合成RNA, 这个过程就是肯定-否定的过程;1970年克里克正式提出了完善的中心法则, 即遗传信息从DNA传递给RNA, 再传递给蛋白质, 完成遗传信息的转录和翻译过程, 也可以从DNA传递给DNA, 完成DNA的复制过程[13]。植物种子发芽长成植株是肯定和否定的过程, 而植株开花结实则是否定之否定的过程, 产生更多的种子;袁隆平利用杂交育种方法不断提高我国水稻产量, 更是肯定-否定-否定之否定不断螺旋上升的过程, 体现了否定之否定规律;我国引入观赏植物水葫芦也是一个肯定的过程, 但是由于水葫芦在我国没有天敌, 肆意生长传播, 导致引发航道堵塞, 水质变差, 造成了水利、农业、环保等危害, 而经过深入研究, 现在发现水葫芦可以作为饲料、医药、造纸等产业的原材料[4]。

　　综合分析以上案例的发展过程, 无不充满了否定之否定的规律, 在生物教学中深刻发掘类似生物学规律或现象所包含的哲学思想, 在课堂中贯穿应用, 使学生产生深刻的认同。

　　三、生物学教学的唯物辩证法思考

　　恩格斯在《自然辩证法》中指出, 黑格尔唯心主义将辩证法作为纯粹的思维规律阐述, 是强加给自然的;而辩证法的规律是由自然现象推导总结出来的。因此我们首先要分析事物的发展过程, 然后推导出辩证法的规律, 在生物教学中, 要贯穿这种思维方式, 通过讲解典型的案例, 从中推导出辩证法规律;同时也加强学生应用辩证法的规律去思考问题, 对自然现象进行正确的认识。

　　参考文献
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　　[3]暨南大学华文学院预科部.生物[M]暨南大学出版社, 2015
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　　[11]黄培佑.再谈荒漠-绿洲对立统一观与干旱荒漠生态系统的持续发展[J]新疆环境保护, 1998, 20 (3) :1-8
　　[12]乔春霞, 沈倍奋.天花病毒功能表位及中和抗体的研究进展[J]国际药学研究杂志, 2013, 40 (01) :26-32+68