darwin and modern science-第81节

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n　of　development　through　a　lowering　of　temperature；　it　is　obvious　that；　in　spite　of　the　retardation　of　development　in　Arctic　seas；　animal　life　must　be　denser　there　than　in　temperate　or　tropical　seas。　　The　excessive　increase　of　the　duration　of　life　at　the　poles　will　necessitate　the　simultaneous　existence　of　more　successive　generations　of　the　same　species　in　these　regions　than　in　the　temperate　or　tropical　regions。

The　writer　is　inclined　to　believe　that　these　results　have　some　bearing　upon　a　problem　which　plays　an　important　role　in　theories　of　evolution；　namely；　the　cause　of　natural　death。　　It　has　been　stated　that　the　processes　of　differentiation　and　development　lead　also　to　the　natural　death　of　the　individual。　　If　we　express　this　in　chemical　terms　it　means　that　the　chemical　processes　which　underlie　development　also　determine　natural　death。　　Physical　chemistry　has　taught　us　to　identify　two　chemical　processes　even　if　only　certain　of　their　features　are　known。　　One　of　these　means　of　identification　is　the　temperature　coefficient。　　When　two　chemical　processes　are　identical；　their　velocity　must　be　reduced　by　the　same　amount　if　the　temperature　is　lowered　to　the　same　extent。　　The　temperature　coefficient　for　the　duration　of　life　of　cold…blooded　organisms　seems；　however；　to　differ　enormously　from　the　temperature　coefficient　for　their　rate　of　development。　　For　a　difference　in　temperature　of　10　deg　C。　the　duration　of　life　is　altered　five　hundred　times　as　much　as　the　rate　of　development；　and；　for　a　change　of　20　deg　C。；　it　is　altered　more　than　a　hundred　thousand　times　as　much。　　From　this　we　may　conclude　that；　at　least　for　the　sea…urchin　eggs　and　embryo；　the　chemical　processes　which　determine　natural　death　are　certainly　not　identical　with　the　processes　which　underlie　their　development。　　T。B。　Robertson　has　also　arrived　at　the　conclusion；　for　quite　different　reasons；　that　the　process　of　senile　decay　is　essentially　different　from　that　of　growth　and　development。

（b）　　CHANGES　IN　THE　COLOUR　OF　BUTTERFLIES　PRODUCED　THROUGH　THE　INFLUENCE　OF　TEMPERATURE。

The　experiments　of　Dorfmeister；　Weismann；　Merrifield；　Standfuss；　and　Fischer；　on　seasonal　dimorphism　and　the　aberration　of　colour　in　butterflies　have　so　often　been　discussed　in　biological　literature　that　a　short　reference　to　them　will　suffice。　　By　seasonal　dimorphism　is　meant　the　fact　that　species　may　appear　at　different　seasons　of　the　year　in　a　somewhat　different　form　or　colour。　　Vanessa　prorsa　is　the　summer　form；　Vanessa　levana　the　winter　form　of　the　same　species。　　By　keeping　the　pupae　of　Vanessa　prorsa　several　weeks　at　a　temperature　of　from　0　deg　to　1　deg　Weismann　succeeded　in　obtaining　from　the　summer　chrysalids　specimens　which　resembled　the　winter　variety；　Vanessa　levana。

If　we　wish　to　get　a　clear　understanding　of　the　causes　of　variation　in　the　colour　and　pattern　of　butterflies；　we　must　direct　our　attention　to　the　experiments　of　Fischer；　who　worked　with　more　extreme　temperatures　than　his　predecessors；　and　found　that　almost　identical　aberrations　of　colour　could　be　produced　by　both　extremely　high　and　extremely　low　temperatures。　　This　can　be　clearly　seen　from　the　following　tabulated　results　of　his　observations。　　At　the　head　of　each　column　the　reader　finds　the　temperature　to　which　Fischer　submitted　the　pupae；　and　in　the　vertical　column　below　are　found　the　varieties　that　were　produced。　　In　the　vertical　column　A　are　given　the　normal　forms：

（Temperatures　in　deg　C。）　0　to　…20　　　　　0　to　＋10　　　　A。　　　　　　　　　　　＋35　to　＋37　　　　＋36　to　＋41　　＋42　to　＋46　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Normal　forms）

ichnusoides　　polaris　　　　　urticae　　　　　　ichnusa　　　　　　　polaris　　　　　ichnusoides　　　（nigrita）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（nigrita）

antigone　　　　　fischeri　　　　io　　　　　　　　　　　　　…　　　　　　　　　　　fischeri　　　　antigone　　　（iokaste）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（iokaste）

testudo　　　　　　dixeyi　　　　　　polychloros　　erythromelas　　dixeyi　　　　　　testudo

hygiaea　　　　　　artemis　　　　　antiopa　　　　　　epione　　　　　　　　artemis　　　　　hygiaea

elymi　　　　　　　　wiskotti　　　　cardui　　　　　　　　　…　　　　　　　　　　　wiskotti　　　　elymi

klymene　　　　　　merrifieldi　atalanta　　　　　　　…　　　　　　　　　　　merrifieldi　klymene

weismanni　　　　porima　　　　　　prorsa　　　　　　　　　…　　　　　　　　　　　porima　　　　　　weismanni

The　reader　will　notice　that　the　aberrations　produced　at　a　very　low　temperature　（from　0　to　…20　deg　C。）　are　absolutely　identical　with　the　aberrations　produced　by　exposing　the　pupae　to　extremely　high　temperatures　（42　to　46　deg　C。）。　　Moreover　the　aberrations　produced　by　a　moderately　low　temperature　（from　0　to　10　deg　C。）　are　identical　with　the　aberrations　produced　by　a　moderately　high　temperature　（36　to　41　deg　C。）

From　these　observations　Fischer　concludes　that　it　is　erroneous　to　speak　of　a　specific　effect　of　high　and　of　low　temperatures；　but　that　there　must　be　a　common　cause　for　the　aberration　found　at　the　high　as　well　as　at　the　low　temperature　limits。　　This　cause　he　seems　to　find　in　the　inhibiting　effects　of　extreme　temperatures　upon　development。

If　we　try　to　analyse　such　results　as　Fischer's　from　a　physico…chemical　point　of　view；　we　must　realise　that　what　we　call　life　consists　of　a　series　of　chemical　reactions；　which　are　connected　in　a　catenary　way；　inasmuch　as　one　reaction　or　group　of　reactions　（a）　（e。g。　hydrolyses）　causes　or　furnishes　the　material　for　a　second　reaction　or　group　of　reactions　（b）　（e。g。　oxydations）。　　We　know　that　the　temperature　coefficient　for　physiological　processes　varies　slightly　at　various　parts　of　the　scale；　as　a　rule　it　is　higher　near　0　and　lower　near　30　deg。　　But　we　know　also　that　the　temperature　coefficients　do　not　vary　equally　from　the　various　physiological　processes。　　It　is；　therefore；　to　be　expected　that　the　temperature　coefficients　for　the　group　of　reactions　of　the　type　（a）　will　not　be　identical　through　the　whole　scale　with　the　temperature　coefficients　for　the　reactions　of　the　type　（b）。　　If　therefore　a　certain　substance　is　formed　at　the　normal　temperature　of　the　animal　in　such　quantities　as　are　needed　for　the　catenary　reaction　（b）；　it　is　not　to　be　expected　that　this　same　perfect　balance　will　be　maintained　for　extremely　high　or　extremely　low　temperatures；　it　is　more　probable　that　one　group　of　reactions　will　exceed　the　other　and　thus　produce　aberrant　chemical　effects；　which　may　underlie　the　colour　aberrations　observed　by　Fischer　and　other　experimenters。

It　is　important　to　notice　that　Fischer　was　also　able　to　produce　aberrations　through　the　application　of　narcotics。　　Wolfgang　Ostwald　has　produced　experimentally；　through　variation　of　temperature；　dimorphism　of　form　in　Daphnia。　　Lack　of　space　precludes　an　account　of　these　important　experiments；　as　of　so　many　others。

IV。　　THE　EFFECTS　OF　LIGHT。

At　the　present　day　nobody　seriously　questions　the　statement　that　the　action　of　light　upon　organisms　is　primarily　one　of　a　chemical　character。　　While　this　chemical　action　is　of　the　utmost　importance　for　organisms；　the　nutrition　of　which　depends　upon　the　action　of　chlorophyll；　it　becomes　of　less　importance　for　organisms　devoid　of　chlorophyll。　　Nevertheless；　we　find　animals　in　which　the　formation　of　organs　by　regeneration　is　not　possible　unless　they　are　exposed　to　light。　　An　observation　made　by　the　writer　on　the　regeneration　of　polyps　in　a　hydroid；　Eudendrium　racemosum；　at　Woods　Hole；　may　be　mentioned　as　an　instance　of　this。　　If　the　stem　of　this　hydroid；　which　is　usually　covered　with　polyps；　is　put　into　an　aquarium　the　polyps　soon　fall　off。　　If　the　stems　are　kept　in　an　aquarium　where　light　strikes　them　during　the　day；　a　regeneration　of　numerous　polyps　takes　place　in　a　few　days。　　If；　however；　the　stems　of　Eudendrium　are　kept　permanently　in　the　dark；　no　polyps　are　formed　even　after　an　interval　of　some　weeks；　but　they　are　formed　in　a　few　days　after　the　same　stems　have　been　transferred　from　the　dark　to　the　light。　　Diffused　daylight　suffices　for　this　effect。　　Goldfarb；　who　repeated　these　experiments；　states　that　an　exposure　of　comparatively　short　duration　is　sufficient　for　this　effect；　it　is　possible　that　the　light　favours　the　formation　of　substances　which　are　a　prerequisite　for　the　origin　of　polyps　and　their　growth。

Of　much　greater　significance　than　this　observation　are　the　facts　which　show　that　a　large　number　of　animals　assume；　to　some　extent；　the　colour　of　the　ground　on　which　they　are　placed。　　Pouchet　found　through　experiments　upon　crustaceans　and　fish　that　this　influence　of　the　ground　on　the　colour　of　animals　is　produced　through　the　medium　of　the　eyes。　　If　the　eyes　are　removed　or　the　animals　made　blind　in　another　way　these　phenomena　cease。　　The　second　general　fact　found　by　Pouchet　was　that　the　variation　in　the　colour　of　the　animal　is　brought　about　through　an　action　of　the　nerves　on　the　pigment…cells　of　the　skin；　the　nerve…action　being　induced　through　the　agency　of　the　eye。

The　mechanism　and　the　conditions　for　the　change　in　colouration　were　made　clear　through　the　beautiful　investigations　of　Keeble　and　Gamble；　on　the　colour…change　in　crustaceans。　　According　to　these　authors　the　pigment…cells　can；　as　a　rule；　be　considered　as　consisting　of　a　central　body　from　which　a　system　of　more　or　less　complicated　ramifications　or　processes　spreads　out　in　all　directions。　　As　a　rule；　the　centre　of　the　cell　contains　one　or　more　different　pigments　whic