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生命的起源与进化

发布时间:2023-01-03 14:19:33 点击:
  
  我们人类生活的地球,是一个瑰丽多姿的生命世界。地球上有100多万种动物,30多万种植物和十几万种微生物。从高山到平原,从沙漠到极地,从空中到海洋,几乎到处都有生命的踪迹。
  人类从哪里来?生命从哪里来?地球上的各种人类文明都有关于生命起源的故事。在中国有女娲造人的传说,在西方有上帝创造世界的神话。直到17世纪以后,各门自然科学的飞速发展,特别是康德太阳系起源学说、达尔文物种起源学说等的提出,不断冲击着人们的生命观和自然观。到20世纪,以众多观测事实为依据的科学的生命起源和演化理论才逐步形成体系。
  生命的起源与进化是和地球的形成与演化密切相关的。地球从46亿年前形成,从一个炽热的岩浆球逐渐冷却固化,随后出现原始的海洋、大气与陆地,但地质活动仍然很剧烈,火山喷发遍布、熔岩四处流淌,还持续遭到了大量小行星与彗星的轰击。在大约38亿年前,内太阳系不再有大规模撞击事件。自那时起,地球便做好了迎接新生命的准备。而此后出现的生命体也为了更好地适应地球多变的环境而演化着。
  化学起源说是被很多学者接受的生命起源假说。这一假说认为,宇宙大爆炸形成原始地球后,地球温度逐步下降,在极其漫长的时间内,地球上的生命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。
  生命的起源有三个过程:
  第一个是从无机物到有机小分子,这种过程,如一氧化碳、二氧化碳、水、氢气、氨气、甲烷等,这些东西合成有机小分子,像氨基酸、嘌呤、嘧啶、核苷酸等等。因为地球生命的起源是从无机界到有机界,所以这个过程无论在什么地方——在海底,在热泉,在火星上或者在木星上,都是必不可少的。
在探索地球上生命的起源活动中,美国科学家米勒做了一个著名的实验,他模拟原始大气的成分将甲烷、氨气、氢气和水蒸气混合,放入真空的玻璃仪器中进行实验。一个星期后,他惊奇地发现仪器中果然有数种氨基酸。
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 第二个是从有机小分子到有机大分子形式。在生命演化中,一些生物单分子,如氨基酸、嘌呤嘧啶等物质,在一定条件下产生了像多肽、多聚核苷酸等生物高分子,这是可以构成生命体的物质。很多氨基酸结合在一起形成了蛋白质,而很多核苷酸结合在一起形成了多聚核苷酸,也就是RNA。由于RNA有着自我复制功能,所以很多人认为生命活动就是因RNA开始的,称之为“RNA的世界假说”。
  第三个是生物的大分子演化到原始单细胞的生命。一个原始的单细胞,外面有一个膜包裹,里面有遗传物质,要进行新陈代谢的交换。
 
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 自身繁衍是生命的本质,RNA为了更好地复制与繁衍,和蛋白质进行了结合,出现了新的更具生命力的遗传物质DNA!在约38亿年前,细胞膜开始包围着比RNA更加稳定的DNA和核糖,便形成了最初的细胞——原核细胞。科学家在南非发现了32亿年前的超微化石——古杆菌和巴贝通球藻。这是最原始的原核生物。在南非,科学家还发现了31亿年前的蓝绿藻类形成的大型化石叠层石。
  有人可能说:当时没有氧气,细胞该怎么活下去啊?其实呢,这种不需要氧气的细胞叫做厌氧性原核细胞。
  当有光合作用的蓝藻开始制造氧气之后,为了使厌氧的DNA存活下去,细胞用膜包裹住了DNA。于是,真核细胞出现了!
  接下来,真核细胞成为真核生物,又变成了单细胞生物和多细胞生物。通过若干亿年的生物演化过渡,最终在地球上形成了最原始的生物系统,即具有原始细胞结构的生命。从38亿年前的最初原核细胞,到藻类植物日益繁盛,地球上生物变得越来越多样。为了与越来越复杂的地球气候相抗争,相适应,生物演化从海洋到陆地,从低等到高等,从无性繁殖到有性繁殖,直到今天地球上产生了无数复杂的生命形式
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 由于气候与环境的变化,地球上的生命出现了几次生命大爆炸与物种大灭绝的特殊时期。
  在大约5亿年的寒武纪,被称为生命“大爆炸”时期。当时气候温暖,海平面升高,浅海淹没了大片的低洼地。这种浅海地带为新的物种诞生创造了极为有利的条件。在寒武纪开始后的短短数百万年时间里,大量多细胞生物突然出现。带壳的、有骨骼的海洋无脊椎动物大量出现,趋向繁荣,它们营底栖生活,以微小的海藻和有机质颗粒为食物,其中,最繁盛的是节肢动物三叶虫,故寒武纪又称为“三叶虫时代”,其次还有各种腕足动物、古杯动物、棘皮动物和腹足动物,生物界出现欣欣向荣的时代,因此,科学家们把寒武纪以后的地质时代称为显生宙,意思是显现生命繁荣的纪元。
  第一次物种大灭绝发生在距今4.4亿年前的奥陶纪末期。古生物学家认为这次物种灭绝是由全球气候变冷造成的。大片的冰川使洋流和大气环流变冷,整个地球的温度下降了, 冰川锁住了水,海平面降低,原先丰富的沿海生物圈被破坏了,导致了85%的物种灭绝。
  第二次物种大灭绝发生在泥盆纪晚期,其原因也是地球气候变冷和海洋退却。在距今约3.65亿年前的泥盆纪后期,历经两个高峰,中间间隔100万年,是地球史上第四大的物种灭绝事件,海洋生物遭到重创。
  第三次物种大灭绝发生在二叠纪末,大约2.5亿年前,是地球历史上最严重的大灭绝事件,地球上约有96%的物种灭绝,其中95%的海洋生物和75%的陆地脊椎动物灭绝。那时,所有的大陆聚集成了一个联合的古大陆,富饶的海岸线急剧减少,大陆架也缩小了,生态系统受到了严重的破坏,很多物种的灭绝是因为失去了生存空间。三叶虫、海蝎以及重要珊瑚类群全部消失。陆栖的单弓类群动物和许多爬行类群也灭绝了。这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的主要生物从此衰败并消失,让位于新生物种类,生态系统也获得了一次最彻底的更新,为恐龙类等爬行类动物的进化铺平了道路。科学界普遍认为,这一大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折的里程碑。地层中大量沉积的富含有机质的页岩是这场灾难的证明。
  第四次物种大灭绝事件,大约在2亿年前,对海洋生物来说摧毁惨重:除鱼龙外所有的海生爬行动物消失。腕足动物、腹足动物和贝壳等无脊椎动物受到巨大冲击。在海洋中,大约一半的物种消失。许多早期的恐龙也遭受灭绝,而那些发达一些的恐龙却幸存下来了,同时也为这些幸存恐龙的发展提供了巨大的机会。恐龙在此后的1500万年中是地球上最主要、种类最多和数量最大的动物群。电影侏罗纪公园就反映了那个时期恐龙的盛况。
  第五次生物大灭绝事件发生在白垩纪末期,许多物种灭绝,生物多样性受到严重破坏,恐龙家族风光不再,而杂食性、食虫性、以及食腐动物在这次灭绝事件中存活,可能因为它们的食性较多变化。在这次灭绝事件存活下来的生物中,最大型的陆地动物是鳄鱼与离龙目,是半水生动物,并可以生物碎屑为生。现代鳄鱼可以食腐为生,并可长达数月未进食;幼年鳄鱼的体型小,成长速度慢,在头几年多以无脊椎动物、死亡的生物为食。这些特性可能是鳄鱼能够存活过白垩纪末灭绝事件的关键。
  物种的大灭绝并没有阻碍生命的蓬勃发展,地球上的生物在一次次的灾难中顽强地生存,在逐步适应新的环境和气候过程中,物种不断进化,进一步呈现生物的多样性。我们都知道达尔文的进化论,人类是从类人猿进化而来的。最早的人类出现在大约380万年前左右,如果把地球诞生以来当成一天的24小时,那么我们人类出现的时间,仅仅是这一天的最后1分10秒左右。而我们每一个人的一生在整个人类历史的发展中只能是白驹过隙!生命如此短暂,又是如此宝贵,我们每个人能在生物演化的漫漫长河中发出一点星光,这是多么幸运啊!
 
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