第一节物种起源
提起物种起源就不能不说达尔文，他于1859年11月24日出版的《物种起源》一书是一本论述生物进化的重要着作。该书大概是19世纪最具争议的着作，其中的观点大多数为当今的科学界普遍接受。在该书中，达尔文首次提出了进化论的观点。他使用自己在1830年环球科学考察中积累的资料，试图证明物种的演化是通过自然选择（天择）和人工选择（人择）的方式实现的。
达尔文自己把《物种起源》称为“一部长篇争辩”，其中论证了两个问题：
第一，物种是可变的，生物是进化的。当时绝大部分读了《物种起源》的生物学家都很快地接受了这个事实，进化论从此取代神创论，成为生物学研究的基石。
即使是在当时，有关生物是否进化的辩论，也主要是在生物学家和基督教传道士之间，而不是在生物学界内部进行的。
第二，自然选择是生物进化的动力。当时的生物学家对接受这一点犹豫不决，因为自然选择学说在当时存在着三大困难。一是缺少过渡型化石。按照自然选择学说，生物进化是一个在环境的选择下，逐渐地发生改变的过程，因此在旧种和新种之间，在旧类和新类之间，应该存在过渡形态，而这只能在化石中寻找。在当时已发现的化石标本中，找不到一具可视为过渡型的。达尔文认为这是由于化石记录不完全，并相信进一步的寻找将会发现一些过渡型化石。的确，在《物种起源》发表两年后，从爬行类到鸟类的过渡型始祖鸟出土了，以后各种各样的过渡型化石纷纷被发现，最着名的莫过于从猿到人的猿人化石。在现在被称为过渡型的化石已有上千种，但是与已知的几百万种化石相比，仍然显得非常稀少。这有两方面的原因：一方面，生物化石都是偶然形成的，因此化石记录必然非常不完全；另一方面，按照现在流行的“间断平衡”假说，生物在进化时，往往是在很长时间的稳定之后，在短时间内完成向新种的进化，因此过渡形态更加难以形成化石。
除此，还有关于地球年龄的问题。
既然自然选择学说认为生物进化是一个逐渐改变的过程，那就需要无比漫长的时间。达尔文认为这个过程至少需要几亿、十几亿年。但是当时物理学界的泰斗威廉汤姆逊（即开尔文勋爵，一个神创论者）用热力学的方法证明地球只有一亿年的历史，而只有最近的最多两千万年地球才冷却到能够让生命生存。对于物理学家的挑战，达尔文无法反击，只能说“我确信有一天世界将被发现比汤姆逊所计算而得的还要古老”。我们今天已知道达尔文是对的，而汤姆逊算错了，现在的地质学界公认地球有四十几亿年的历史，而至少在三十亿年前生命就已经诞生了。但是在当时，在地球的年龄问题上，人们显然更倾向于相信物理学权威。
然而最致命的是，达尔文找不到一个合理的遗传机理来解释自然选择。当时的生物学界普遍相信所谓“融合遗传”：父方和母方的性状融合在一起遗传给子代。这似乎是很显然的，白人和黑人结婚生的子女的肤色总是介于黑白之间。汤姆逊的学生、苏格兰工程师简金(F·Jenkin)据此指出：一个优良的变异会很快地被众多劣等的变异融合、稀释掉，而无法像自然选择学说所说的那样在后代保存、扩散开来，就像一个白人到一个非洲黑人部落结婚生子，几代以后他的后代就会完全变成了黑人。达尔文虽然从动植物培养中知道一个优良的性状是可以被保留下来的，但是他没有一套合理的遗传理论来反驳简金。
如果达尔文知道奥地利遗传学家孟德尔的实验，就不会在遗传问题上陷入绝境了。孟德尔在1865年就已经发现了基因的分离定律和独立分配定律。生物遗传并不融合，而是以基因为单位分离地传递，随机地组合。因此，只要群体足够大，在没有外来因素（比如自然选择）的影响时，一个遗传性状就不会消失（肤色的融合是几对基因作用下的表面现象）。
在自然选择的作用下，一个优良的基因能够增加其在群体中的频率，并逐渐扩散到整个群体。
很显然，孟德尔主义正是达尔文所需要的遗传理论。可惜，孟德尔的发现被当时的科学界完全忽视了。具有讽刺意味的是，当孟德尔主义在1900年被重新重视时，遗传学家们却认为它宣告了达尔文主义的死亡，在他们看来，随机的基因突变，而不是自然选择，才是生物进化的真正动力。只有一些在野外观察动植物行为的生物统计学家仍然信奉达尔文主义，因为他们所观察到的生物对环境的奇妙适应性，是无法用随机的突变来解释的。
后来孟德尔又提出了遗传定律。
在物种起源中，最重要的一点是对物种变异的探讨。生物的变异指的是生物体亲代与子代之间以及子代的个体之间存在着或多或少的差异。在自然界中，每种生物都可能发生变异，如患白化病的蛇、老虎、大象等，还有四条腿的鸡、两个头的龟等。两栖动物如蛙，更容易变异，特别是在受污染严重的地方。对于生物自身来说，有的变异有利于生物的生存，有的变异不利于生物的生存。例如，小麦的抗倒伏、抗锈病的变异有利于小麦的生存，而玉米的白化苗则不利于小麦的生存。在动物中，也有很多类似的例子。
自然选择能使子体的构造根据亲体发生变异，也能使亲体的构造根据子体发生变异。在社会性的动物里，如果这种被选择出来的变异有利于整体，自然选择能使各个体的构造适应整体的利益。自然选择所不能做的是：改变一个物种的构造，而不给它一点利益，却是为了另一个物种的利益。虽然在一些博物学着作中谈到过这种效果，但我们还没有找到一个值得研究的事例，动物一生中仅仅用过一次的构造，如果在生活上是高度重要的，那么自然选择就能使这种构造发生很大的变异。例如某些昆虫专门用以破茧的大颚，或者未孵化的雏鸟用以啄破蛋壳的坚硬喙端等皆是如此。
有人说过：最好的短嘴翻飞鸽死在蛋壳里的比能够破蛋孵出来的要多得多，所以养鸽者在孵化时要给予帮助。
那么，假使“自然”为了鸽子自身的利益，使充分成长的鸽子生有极短的嘴，这种变异过程大概也是极缓慢的，同时蛋内的雏鸽也要受到严格选择，被选择的将是那些具有最坚强鸽喙的雏鸽，因为一切具有弱喙的雏鸽必然都要死亡；或者可以这样说，那些蛋壳较脆弱而易破的将被选择。我们知道，蛋壳的厚度也像其他各种构造一样，是变异的。在这里有重要的一点需要说明：一切生物一定都会偶然地遭到大量毁灭，但这对于自然选择的过程影响很小，或者根本没有影响。例如，每年都有大量的蛋或种子被吃掉，只有它们发生某种变异以避免敌人的吞食，它们才能通过自然选择而存活。然而许多这种蛋或种子如果不被吃掉，成为个体，它们也许比任何碰巧生存下来的个体对于生活条件适应得更好些。再者，大多数成长的动物或植物，无论善于适应它们的生活条件与否，也必定每年由于偶然的原因而遭到毁灭。虽然它们的构造和体质发生了某些变化，在另外一些方面有利于物种，但这种偶然的死亡也不会有所缓和。但是，即使成长的生物被毁灭的如此之多，如果在各地区内能够生存的个体数没有由于这等偶然原因而全部被淘汰掉；或者，即使蛋或种子被毁灭的如此之多，只有百分之一或千分之一能够发育，那么在能够生存的那些生物中的最适应的个体，假使向着任何一个有利的方向有所变异，它们就比适应较差的个体能够繁殖更多的后代。如果全部个体都由于上述原因而被淘汰，那么自然选择对某些有利方向也就无能为力了。但不能因此否认自然选择在其他时期和其他方面的作用，因为我们实在没有任何理由可以否定许多物种曾经在某一时期和某一区域内因发生过变异而得到改进。
物种起源，是一个进化的过程，也是一个自然选择、适者生存的过程。无论是哪一物种，要想能够继续遗传下去就必须不断地变异和进化。这样才会有生命的延续，才会有我们现在的生活环境。
第二节生命起源
关于生命是何时、何处，特别是怎样起源的问题，是现代自然科学尚未完全解决的重大问题，也是人们最为关注和争论的焦点。
历史上对这个问题也存在着多种猜测和假说，并有很多争议。随着人们认识的不断深入和各种不同证据的相继发现，人们对生命起源的问题有了更深入的研究，下面介绍几种着名的假说。
1．生命起源的创造论
创造论否认一切的事物是自然形成的说法。它认为哪怕是正在呼吸的空气，也是需要被创造才得以产生的。目前人类虽然面临各种自然资源枯竭，生态平衡被破坏带来的各种灾难，但对自然的驾驭却感到无能为力。我们不能否认创造论，因为目前还没有什么科学可以证明它到底是真理还是假说。
既然如此，那么遗传性脱发是什么造成的。目前，比较认同的解释是雄性激素，是雄性激素中的一种——睾酮。每个正常的男性都有睾酮，但不是都脱发，这是为什么呢？实际上，睾酮在脱掉一个氢原子后选择性的和前额和顶部的毛囊进行结合，形成新的结合蛋白，这种结合蛋白包在毛囊外面，阻碍毛囊吸收营养，由于毛囊吸收不到足够营养而逐渐枯萎，这样一来，头发也随之变得既细又稀，最后毛囊因缺少营养而坏死，以至于头发完全脱落。对于遗传性脱发者而言，可以产生很多脱氢的睾酮，然而正常人却少之又少。
目前为此，遗传性脱发还没有特别有效的治疗药物，有些方法和药物虽然对早期脱发能够起到部分延缓作用，但对中晚期毛囊坏死头发的脱落只能用毛囊移植的方法进行治疗。
2．生命起源的自然发生说
生命自然发生说，又称“自生论”或“无生源论”，认为生物可以随时由非生物产生，或者由另一些截然不同的物体产生。如中国古代所谓“肉腐出虫，鱼枯生蠹”。中世纪有人认为树叶落入水中变成鱼，落在地上则变成鸟等。
自然发生说是19世纪前广泛流行的理论，这种学说认为，生命是从无生命物质自然发生的。如我国古代认为的“腐草化为萤”（即萤火虫是从腐草堆中产生的）。在西方，亚里士多德（公元前384~公元前322年）就是一个自然发生论者。有的人还通过“实验”证明，将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中，静置于暗处，21天后就会产生老鼠，并且让他惊讶的是，这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。
19世纪，法国微生物学家巴斯德发现，将肉汤置于烧瓶中加热，沸腾后让其冷却，如果将烧瓶开口放置，肉汤中很快就繁殖生长出许多微生物；但如果在瓶口加上一个棉塞，再进行同样的实验，肉汤中就没有微生物繁殖。巴斯德认为，肉汤中的小生物来自空气，而不是自然发生的。他的实验否定了“自然发生论”。
3．生命起源的化学说
化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。化学起源说将生命的起源分为四个阶段。
第一个阶段，从无机小分子生成有机小分子的阶段，即生命起源的化学进化过程是在原始的地球条件下进行的。我们可以从米勒的模拟实验中得到形象的解释。在这个实验中，一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋，其上部球形空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸气等“还原性大气”。米勒先给烧瓶加热，使水蒸气在管中循环，接着他通过两个电极放电产生电火花，模拟原始天空的闪电，以激发密封装置中的不同气体发生化学反应。而球形空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸气冷却形成液体，流回到底部的烧瓶，即模拟降雨的过程。经过一周持续不断的循环实验。米勒分析其化学成分，发现其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物，同时还形成了氰氢酸，而氰氢酸可以合成腺嘌呤，腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位。米勒的实验试图向人们证实，生命起源的第一步，即从无机小分子物质形成有机小分子物质，在原始地球的条件下是完全可以实现的。
第二个阶段，从有机小分子物质生成生物大分子物质。这一过程是在原始海洋中发生的，即氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累，相互作用，在适当条件下（如黏土的吸附作用），通过缩合作用或聚合作用形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。
第三个阶段，从生物大分子物质到组成多分子体系。这一过程是怎样形成的呢？前苏联学者奥巴林提出了团聚体假说。他通过实验表明，将蛋白质、多肽、核酸和多糖等放在合适的溶液中，它们能自动地浓缩聚集为分散的球状小滴，这些小滴就是团聚体。
奥巴林等人认为，团聚体可以表现出合成、分解、生长、生殖等生命现象。例如，团聚体具有类似于膜的边界，其内部的化学特征显着地区别于外部的溶液环境。
团聚体能从外部溶液中吸入某些分子作为反应物，还能在酶的催化作用下发生特定的生化反应，反应的产物也能从团聚体中释放出去。另外，有的学者还提出了微球体和脂球体等其他的一些假说，以解释有机高分子物质形成多分子体系的过程。