1977年，这项研究又取得进展。他们的光解装置效率是每毫克叶绿素每小时可产生125微克的氢气，而且这个光解装置可以连续工作六个半小时。虽然得到的氢气量还是比较少，但它说明人类用植物光解水取得能源是完全可能的。
但是，光合作用分解水是一个非常复杂的问题，目前还只是停留在实验室里进行。要大规模生产还有许多问题有待解决。比如，叶绿体品种的选择、放氢酶的稳定性等等。不过，用光分解水的办法解决能源的课题，已得到世界各国的重视。美国、澳大利亚、日本、英国等都相继成立专门的组织和联合会，致力研究。相信在不久的将来，人类一定能实现以光解水取得能源的宏伟目标。
绿色“发电厂”
植物利用太阳光分解水获得氢气和氧气，只是一个间接解决人类对能源需求的办法。能不能把太阳光直接转变成电能呢？用半导体材料制作的光电池，就是这样一种装置。不过现在人们还正求助于“绿色工厂”建立绿色“发电厂”，从另一个途径实现这个宏伟目标。
前面讲过，绿色植物的光合作用是在叶绿体中进行的。叶绿体里面有专门捕捉阳光的光合膜，它是由叶绿素分子、磷脂以及蛋白质组成并有严密结构的膜。光合膜体积很小，只有几个微米，但能力大得惊人，具有捕捉阳光、传递电子和能量转换等功能。它在光合作用中起主力作用。依靠它，通过一系列电子传递来实现光合作用。
于是，人们设想以叶绿素为主体制造一个人工光合膜，然后把光能激发，形成电流。如果形成的电流强大，那就成为一个绿色“发电厂”了。
这个宏伟的设想能不能成为现实呢？
能。美国科学家经过十年的努力，用这种模拟光合作用的光化学反应产生电流，已经获得成功，并且应用在“阿波罗三号”人造卫星上面。只是价格昂贵，需要进一步改进。
后来，日本著名科学家落合教授也用实验作出肯定的回答。
落合教授从小对“绿色工厂”就发生兴趣，立志要揭开它的奥秘。他大学毕业以后，从事光合作用的研究，取得了成绩。1979年，他为建立绿色“发电厂”迈出了可喜的第一步。
落合教授详细分析了光合膜的结构和功能，发现分离出来的叶绿素，在阳光照射下，可以进行两个化学反应。如果把这两个反应放在一起，就有电子转移。于是，他就模拟光合膜结构，以叶绿素为主体，制作了一个人工光合膜，铺在水面上形成单分子层，在太阳光照射下，膜的上下两面果然产生了电位差。
近来，落合教授又进一步改造人工光合膜的性能，添加了一些过渡元素化合物作催化剂，提高了膜电子传递的能力。据报导，利用中午的阳光照射，从人工光合膜上，可以获得12微安培的电流。这说明，利用“绿色工厂”的原理是可以发电的。
落合教授试验初步取得成功，人们设想：有朝一日，能造出一个巨大的人工光合膜，把它覆盖在厂房和住房的房顶上，一年四季都可以利用太阳能来发电，源源不断地供应工厂和家庭对电能的需要。
光合固氮
把空气里的氮变成含氮化合物的过程，叫做固氮。化学上固氮的办法比较复杂，需要在高温、高压和高活性催化剂的帮助下，才能做到。但是，生物固氮就简单得多了。比如，有一种叫根瘤菌的微生物，它和豆科植物共生，在常温常压下，就能不断地制造氮的化合物。
那么光合作用能固氮吗？
回答这个问题得从光合细菌说起。
前面讲过，本世纪30年代，科学家发现紫色和绿色的细菌也像绿色植物那样有光合作用的本领，它们也能把光能转变为化学能。
不过，真正揭开光合细菌之谜的，那还是近年的事。据美国科学家卡白昂许的研究，光合细菌身上有一种独特的光合器，里面有类似叶绿素那样的物质，能捕捉光能，传递电子，合成许多营养物质。有一种叫红色无硫细菌，它的光合器中就有一系列类似橙红色胡萝卜素的化合物。卡白昂许等人研究表明：光合细菌不仅能固定空气中的二氧化碳，还能进一步利用太阳光固氮。因此，光合细菌已作为生物氮肥施加在农田上，达到了增产的目的。据报导，光合细菌分别施加到水稻、茄子、辣椒等农作物上，可以分别增产46%、35%和54%。日本科学家小林达治把光合细菌喷洒到柿树和温州蜜桔上，不仅可以使果品鲜美，产量增加，而且提高果品的糖分、维生素B、维生素C等含量。
科学家在研究光合细菌固氮的同时，也发现有些绿色植物有光合固氮的能力，特别是有些热带植物和某些藻类植物，光合固氮的能力更为显著。
光合细菌和某些植物为什么能光合固氮呢？
这正是科学家研究的重大课题。他们初步认为，光合固氮是在光合膜上进行反应的。在光合膜接受光能以后，发生了一系列的电子传递，当“绿色工厂”里的一些高能物质把电子递交给氮的时候，氮就被还原成为氮的化合物了。
光合固氮的秘密揭开以后，人们就可以进一步地模拟它，把光合固氮推广到一般植物体上面，那样，我们就可以不给或少给庄稼施肥，同样获得丰收。
富有魅力的目标吸引了许多科学家。我们相信，再经过几代人的努力，这些光辉的理想，一定会变为灿烂的现实。
五、生物进化论的发现
1859年11月的一天，在英国伦敦，人们纷纷涌向书店，购买一本刚刚出版的新书——《物种起源》，初版1250本书在发行的当天就被销售一空。原来不甚愿意承印这本书的出版商喜出望外，接着再版3000本，又很快告罄。购书的要求从美国、德国纷至沓来……“我完全相信，物种不是不变的”，“一切生物都不是神创的，而是少数生物的直系后代。
”书中的观点震撼了世界，动摇了禁锢人们思想许多个世纪的神创论。
这本书的作者，就是英国伟大的博物学家查理·达尔文，是他完成了具有划时代意义的进化论。
达尔文并不是最早提出进化论的人，在他之前，已有许多科学家、哲学家提出进化论的思想了。
向神创论挑战
地球上的生物是从哪里来的？为什么会有千千万万各不相同的物种？自古以来，这个问题就引起人们不断的争论。
古希腊的阿那克西曼德曾猜测：“人是由鱼变成的，是从水中到陆地上来的。”这可以说是进化思想的最早萌芽。
但是长期以来，统治人们思想的还是人和万物都是由神创造的说法，其中影响最大的就是神创论。
基督教的经典《圣经》第一篇《创世纪》中这样记载着，地球还有地球上的生物是上帝用6天时间创造出来的。上帝用泥土造出了男人，又用这个男人的肋骨造出了女人，然后又造出了树木、走兽、飞鸟、爬虫等各种生物。每一种生物都是上帝有目的创造的。猫被造出来是为了吃老鼠，老鼠被造出来是为了给猫吃。而这些生物又都是为人服务的：猫所以吃老鼠，是因为老鼠对人类有害。物种是不变的，上帝开天辟地时创造出多少个物种，现在就有多少个物种。这就是神创论。
那时候，谁要是反对《圣经》，和《圣经》的说法不一致，就被认为是大逆不道，将遭到教会的严厉处罚，甚至被判处死刑。最早研究血液循环的西班牙医生塞尔维特、宣传日心说的意大利哲学家布鲁诺，都因触犯了《圣经》，而被烧死在火刑场上。
但是真理是压不住的。18世纪，随着科学技术的进步，特别是胚胎学、解剖学的发展，上帝创造万物和物种不变的观点，遭到了越来越多人的怀疑和反对。
法国博物学家布丰研究了大量的动植物和化石后，提出生物是在变异的。他认为，地球曾经是一片汪洋，先有水栖生物，后来才发展出陆栖生物，并随着热带、温带、寒带光照的不同，形成了不同的物种。
可是，后来在宗教的压力下，布丰不得不放弃了自己的观点，违心地宣布：“我没有任何反对《圣经》的意图，我放弃我的著作中所有可能与摩西故事相抵触的看法。”
德国自然哲学家和胚胎学家沃尔弗从胚胎学角度向物种不变论发出了挑战。按照上帝创造万物的观点，上帝一开始把人造成什么样，人就永远是这种样子。因此人在胚胎期间就应该具备完整的心、脑、五官、四肢等，是一个缩成胚胎般大小的小人。可是沃尔弗在研究鸡胚胎时发现，生物的组织和器官是在发育过程中逐步形成的，并不是一开始就有的。
俄国胚胎学家贝尔进一步发现，所有脊椎动物的胚胎都很相似，因此他推测，它们很可能有共同的祖先。德国解剖学家梅克尔则提出，从胚胎的发展过程可以看出物种的发展过程，比如人的胚胎早期也有腮裂，这表明人是由鱼发展进化而来的。
英国医生和博物学家伊内兹马斯·达尔文，即查理·达尔文的爷爷，也都提出过类似的进化思想。
而第一个提出完整进化论思想的则是法国生物学家拉马克。
拉马克的进化论
1744年，在法国一个小贵族家庭中诞生了他们的第11个孩子，他就是拉马克。父母为使他日后成为一个牧师，送他到教会学校读书。可是，后来在对自然科学的研究中，这个虔诚的宗教信徒变成了一个离经叛道的进化论者。
拉马克早年从事植物学研究，他曾是布丰的弟子。他撰写的《法国植物学》奠定了他在法国科学界的位置，被选为科学院院士。1794年，当他已经50岁时，开始转向无脊椎动物的研究。
拉马克的研究对象不仅有活的动物，还有古代的化石。
按照《圣经》的传说，一个英国主教曾计算出，上帝造物的时间是公元前4004年10月12日上午9点，可是，化石却告诉拉马克，古代生物的存在至少有几万万年以上了。
按照《圣经》的说法，上帝创造的物种永远不会变，可是拉马克发现，古今生物形态虽有很大的不同，可它们之间都有血缘关系，今天的生物是古代生物进化来的。
拉马克再也不相信上帝造物那一套神话了。
那么，物种为什么会变化呢？拉马克认为外界环境是引起生物变异的直接原因。生物有适应外界环境的能力，经常使用的器官越变越发达，不使用的器官就渐渐退化了。不仅生物的先天的形态可以遗传，这种后天获得的特性也可以遗传。这就是拉马克的用进废退和获得性遗传学说。
比如，长颈鹿在古代时，它的脖子并不像现在这么长，是一种类似羚羊那样的原始动物。长颈鹿生活在干旱的非洲，靠吃树叶为生，吃光了低处的树叶后，不得不拼命伸长脖子吃高处的树叶，于是，脖子渐渐变长了。这种获得的特征又传给了后代，一代一代传下去，长颈鹿的脖子越变越长，最后，成为我们今天看到的这副模样了。
拉马克把他的这些观点写进了《动物哲学》一书中。可是，几乎所有的学者都不承认他的学说，反而嘲笑和攻击他。的确，拉马克还缺乏充分的事实证明他的学说。
但是拉马克毫不动摇，晚年，他虽然双目失明，仍以坚强的毅力，在他女儿的帮助下，完成了《无脊椎动物志》的写作，在这本书中，他再一次阐述了他的观点。
达尔文给予拉马克很高的评价，在他的《物种起源》一书的开头就说，拉马克坚信一切物种，包括人类在内，都是从其他物种传下来的，他的卓越工作唤起了我们注意生物和非生物界的一切变化都是根据自然界的规律发生的，而不是神灵干预的结果。
圣提雷尔与居维叶的论战
拉马克失败了，除了他拿不出更多事实证明他的学说外，还因为他遇到了一个强有力的反对者，他就是居维叶。
居维叶是古生物学和比较解剖学的创始人，是当时法国最有权威的生物学家，曾担任法国科学院的最高职务。
居维叶对巴黎附近的许多化石进行了研究，他发现了许多今天已经绝迹的植物和动物的化石，而且还发现，在不同的地层中，分布着不同的动植物化石。地层时代越古老，化石就越简单，跟现代生物差别也越大。
从这些事实中本来应该得出进化论的结论。可是居维叶却顽固地坚持上帝创造世界的观点，提出了灾变论。他认为地球上曾经发生过好几次大的灾变，每次灾变时，大多数生物都死绝了，然后上帝又创造出一批新的生物来。他还得出了最后一次灾变就是《圣经》上所说的五六千年前出现了诺亚时代的大洪水。
这样，居维叶就用上帝的多次创造活动代替了一次创造活动。
在法国科学院，还有一个科学家支持拉马克的进化论观点，反对居维叶的灾变论，他就是圣提雷尔。
圣提雷尔也是比较解剖学的创始人之一，他原来和居维叶是好朋友，可是，后来两人之间的分歧越来越大，成了论敌。
1830年，他和居维叶之间爆发了一场著名的论战，起因是在科学院一次会议上，圣提雷尔提交了两个青年科学家的论文。这篇论文提出墨鱼处于脊椎动物与无脊椎动物之间，在墨鱼身体中间有一根软骨，相似于脊椎动物的脊椎。圣提雷尔认为这篇论文证实了他所提出的无脊椎动物与脊椎动物有统一构造图的观点。
这篇论文遭到居维叶的强烈反对。争论的内容从比较解剖学、形态学扩展到进化论与神创论的对立，论战一直持续了8个月，轰动了欧洲的学术界。
由于宗教界的支持，也由于圣提雷尔学说本身的不足，最后论战以圣提雷尔的失败而告终，居维叶由此获得了生物学独裁者的称号。
进化论者虽然暂时失败了，但他们却为进化论学说的诞生奠定了思想基础。正是以他们的工作为阶梯，查理·达尔文才登上了这一学说的高峰。
贝格尔号远洋舰环球考察
1831年12月底，一艘三桅木帆船驶出英吉利海峡，航行在大西洋上。船尾站着一个有着高高额头、浓眉乌发的英俊年轻人。他从船尾布下的网中取出捕获的生物，对它们逐一鉴别、解剖，并登记入册。22岁的查理·达尔文作为博物学家，随着这艘叫贝格尔号的海军勘探船，开始了为期5年的环球考察。
查理·达尔文出生于英国西南部施鲁斯伯里城一个世代名医的家庭，他的祖父伊内兹马斯·达尔文不仅医术出众，而且是一位博物学家、诗人。他的父亲罗伯特·韦林·达尔文也是当地著名医生。
他的父亲最初希望他继承父业，成为一名医生，把他送到爱丁堡大学学医。可是达尔文对学医不感兴趣，却热衷于采集标本，寻找矿石。他的父亲又把他送到剑桥大学基督教学院学习神学，想让他成为一个牧师。但达尔文仍醉心于博物学，他经常去听生物学、地质学的课，结交了他的老师、植物学家亨斯洛和地质学家塞治威克，并跟着他们出去作科学调查。正是亨斯洛推荐他随贝格尔号舰考察。
达尔文随身携带了一本英国地质学家赖尔刚刚出版的《地质学原理》，一有空就读。这本书使他耳目一新。书中写道，地球是自然界缓慢变化形成的，陆地是由海底渐渐升起形成的。
这和他过去在学校中学过的地球和地球上的万物是永远不变的观点完全不同。究竟谁说的对呢？达尔文思索着。