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生命史的14次关键转变

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发表于 2020-9-14 16:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
生命史的14次关键转变

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原理 4 days ago

                               
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在生命诞生前,宇宙用了数百亿年的时间搭建了“舞台”,等待生命登场。138亿年前,宇宙从一个奇点诞生,很快,物质占据上风,粒子经历各种方式的组合,形成元素,构建出星系、恒星、行星……大约46亿年前,宇宙发生了一件看似再普通不过的事件:一个普通的星系中一个普通的气体云开始坍缩,太阳系逐渐形成。在太阳系一个恰到好处的位置上,一颗看似毫不起眼的行星诞生了。


                               
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关于生命起源有许多说法,其中最主流的一种是化学起源说。这一假说认为,原始地球大气中包含了许多形成生命的最基本化学物质,聚集在原始地壳低洼处的原始海洋为生命提供了基本的条件,在宇宙射线以及太阳紫外线或闪电的影响下,开始了从无机物向有机生命的进化。有研究认为,大约39亿年前,地球上出现了所有生命最后的共同祖先,那是一种能自我复制的有机体,被称为露卡(LUCA,Last Universal Common Ancestor)。


                               
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大约35亿年前,在原始海洋里,奇迹般地出现了蓝细菌。在澳大利亚西部古老的地层中,科学家找到了叠层石,它们是蓝藻和其他藻类的“准化石”,也是目前地球上发现的最古老的生命痕迹。在此后的近30亿年里,原核生物主宰了地球。这些生物绝大多数是单细胞的,它们通过一个细胞完成了生命的各项工作。


                               
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蓝藻的光合作用让地球环境发生了巨大的转变,氧气含量的剧烈飙升促成了原核生物向真核生物的转变,以及厌氧真核细胞进一步向嗜氧真核细胞改变。在大约6.5亿年前,最早的多细胞生物出现了。在多细胞动物的时代,低等的无脊椎动物占领了整个地球,这一时代也因此被称为“原始动物时代”。


                               
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大约5.41亿年前,地球步入寒武纪,氧气水平的增加,以及多细胞生物的“准备就绪”,都为生命大爆发做好了准备。在寒武纪生命大爆发之前,生命的形式极为简单,但很快一切都变了。20世纪80年代,我国古生物学家侯先光在云南澄江县发现了澄江生物群,这里是“生命大爆发”的主幕和巅峰。


                               
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无颌鱼类是早期的脊椎动物,也是最早的鱼类。它们没有上下颌,用口吸入含有微小动物和沉积物的水摄食,多数生活在水里,尾巴向上在海底游泳。因为身体像鱼形动物,被称为无颌鱼类。它们从最早长出“嘴”的后口动物皱囊虫进化而来,直到昆明鱼的诞生,使得脊椎动物登上了历史的舞台。


                               
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盾皮鱼类是最早的有颌鱼类,而初始全颌鱼属于最原始的盾皮鱼类,它们的出现表明,脊椎动物有了真正的“嘴”,自此之后,脊椎动物可以主动猎食,盾皮鱼类开始称霸海洋,成为水中的优势物种。大约4亿年前,地质历史进入泥盆纪,气候变得更加干燥,水域面积缩小。环境的变化带来了又一次自然选择,肉鳍鱼向陆地迈出了第一步。


                               
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从水中爬上陆地的肉鳍鱼逐渐进化成两栖动物鱼石螈是最早的具有代表性种类之一。两栖动物可以在陆地和水中两栖生活,但尚不能完全脱离水的环境。现如今,两栖纲动物已经发展成为脊椎动物中的一个大类。

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林蜥是最早的真爬行动物之一,它体形较小,生活在森林深处。真爬行动物的卵包着一层坚硬的卵壳,卵内还有一层“羊膜”包裹着胚胎,可以避免胚胎脱水或受到损伤,这种进化上的创新使得真爬行动物可以在陆地上靠产蛋繁衍后代。在这一时代中,天空中也已经出现了原始的能够飞行的爬行动物,水中也有了早期的水生爬行动物。


                               
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恐龙大概是古生物界最明亮的明星了。恐龙家族极为庞大,并且丰富多样。据不完全统计,恐龙有超过一千个种。在恐龙时代,除了极度繁盛的陆地恐龙之外,水生爬行动物以及翱翔天空的翼龙类同样十分兴盛。陆地恐龙与陆生爬行动物的最大区别在于站立姿态和行进方式,恐龙已经具有完全直立的姿态,更有利于走路和奔跑。


                               
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始祖鸟是最著名的原始鸟类之一,它是恐龙与鸟类之间的关键过渡物种。尽管这些最早的鸟类都还很原始,但已经开始具备现代鸟类的特征,从恐龙中“脱颖而出”。在进化史上,曾出现过反鸟今鸟两大类,两者有着共同的祖先,最显著的区别在于肩带。但在6500万年前的那次大灭绝中,反鸟却消失了,而今鸟留存至今,发展出了丰富的分支。反鸟的消失至今仍是进化故事中的一大谜团。


                               
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似哺乳类爬行动物在生命进化过程中具有重要意义,从进化特征来看,早期的似哺乳类爬行动物的四肢位于身体两侧,爬行前进,而后期的则变为四肢垂直在身体下方,四足直立行走,身体长毛,已经具备了哺乳动物的许多特征。哺乳动物就是沿着这一进化支进化而来的。


                               
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在恐龙时代,哺乳动物大多非常小,它们大多昼伏夜出,进化出了灵敏的听觉系统,在恐龙的统治支配下艰难度日。但与此同时,进化也在悄然发生。哺乳动物进化出了4缸型心脏,体温也变成恒温,新陈代谢被加快,也不再需要冬眠。在6500万年的大灭绝事件中,小型陆生哺乳动物得以熬过最艰难的时日,从大灭绝中幸存。随后,哺乳动物体形由小变大,迎来了繁荣的时代。


                               
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生命本身就是一个奇迹,而人类的诞生就是奇迹皇冠上的宝石。人类作为世界上唯一拥有高等智慧的生命,是最初生命经过数十亿年进化的结果。人属的进化和其他物种一样,并非一条直线,而是错综复杂,同时代存在的不同人属物种之间也存在着基因的交流与融合。但最终,智人成为“胜利者”,并创造出了灿烂的文明。地球走进了人类时代。

生命的进化不会停止,也从未停止。未来进化的旅程又将走向何方,我们拭目以待。



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