蓝藻、恐龙到人——生命演化小史.pdf

蓝藻、恐龙到人——生命演化小史 点击上方“科学大院” 可以订阅哦！ 作者：冯伟民（中国科学院南京地质古生物研究所） 生命从哪里来？生命又是如何演化的？在人类出现之前，这片大地上谁主沉浮？ 自古以来，生命的起源及演化就是人类孜孜以求的奥秘，随着人类科技的发展，这一万古之谜正在一点点解开。 为什么生命唯独青睐地球？ 据科学家观测，银河系里有两千亿颗恒星，而宇宙中又有千亿个星系，按理说在整个宇宙中应该遍布我们的“兄弟 姐妹”，但令人惊异的是，似乎只有太阳系里存在生命——或者说，生命很吝啬地选择了地球。 在最初的生命诞生时，地球刚刚从一个炙热的火球冷却下来，当时的地球大概只有8 亿岁，地球的表面已然形成 了岩石圈、水圈和大气圈。 地球的形成 巧合的是，地球的卫星——月亮，几乎与地球同时诞生，由于月球的存在，地球产生了潮差，有了四季和昼夜的 区别。月球在给予地球能量的同时，也控制着地球旋转的变缓，使地球逐渐产生了适合生命生长的环境。 原始生命的演化 生命的诞生过程可以这样概略地描述：从无机物生成有机物小分子，再形成有机物大分子，再到多分子体系，直 到产生具有原始新陈代谢功能的原始生命——原核单细胞。 如果说，从非细胞形态的化学分子发展到细胞形态的生命是生命演变过程中的第一个突破，那么从厌氧的原核生 命到喜氧的真核生命则是第二个突破，它开启了通向人类的演化之路。 从单细胞到多细胞 原核生命的蓝藻在海洋中大量繁殖以后，生命的多样性曾长期在低水平徘徊。但蓝藻通过叶绿素的光合作用，不 断释放氧气，在距今约20 亿年前，形成了地球第一个大氧化时代，从此，真核生命登上了历史舞台。 有氧环境下生物代谢功能的增强，有性繁殖出现后遗传变异的加速等因素，使得生命的多样性得到了迅速发展， 真核生命由单细胞向多细胞演化。 然而，那时的地球生命仍局限在海洋中。由于剧烈的板块运动，大量的有机质运移到地球表面，极大地消耗了大 气中的氧气；历时久远的大冰期环境，也使得生命演化萎靡了很长时期。 随着冰期的结束，板块的分离和海面的上升，地球进入了有利于生命繁盛的时代，多细胞生物获得了大发展。 当时的生命仍是比较原始的，主要是一群固着的，身体扁平，呈辐射状排列，软躯体的生物，这就是著名的埃迪 卡拉生物群。可惜它们最终灭绝了，成了生命长河中的一群匆匆过客。 埃迪卡拉生物群 史无前例——寒武纪生命大爆发 到了距今５.2 亿年前，地球迎来了一次史无前例的寒武纪生命大爆发，在很短的时间内，从低等的海绵动物到高 等的脊椎动物，现代海洋生物门类的祖先几乎全部涌现了出来。 科学家发现，那时大气氧含量达到了足以使生物机能很好发育的水平。因此，生物进化出了骨骼，眼睛、脊索、 口器和触手等，而且以身体两侧对称为主。它们开始向海洋不同的水层扩散，建立起了现代海洋生态系统的雏形。由于 大型捕食动物奇虾的出现，复杂的食物链也开始建立了起来，从而引发了之后五亿年来高潮迭起的生命演化。 澄江动物群 古生代生物的起与落 鱼类崛起 在早古生代，海洋生物开始进入繁盛时代，各种各样的无脊椎动物闪亮登场，各领风骚，比如寒武纪的三叶虫， 奥陶纪的角石和志留纪的笔石等。 在海洋中，鱼类崛起并迅速成为了海洋生物界的主力，使得海洋生物的竞争空前激烈。 登陆运动 到了中古生代，地球板块的碰撞加剧，造山运动不断，沧海桑田，造陆运动使大陆面积扩大。生物界掀起了延续 千万年的登陆运动，植物和各种无脊椎动物先后登上了陆地。 到了泥盆纪晚期，脊椎动物开始登上陆地。维管植物的出现使得绿满大地，也诱导动物尾随而来，开创了陆地动 物世界的新天地。 随着动物的成功登陆，生物的足迹开始遍及全球各地，古昆虫开始了飞向天空的尝试，两栖类动物一度繁盛于陆 生淡水环境，成为晚古生代最为耀眼的动物明星。 生物大灭绝 到了晚古生代，森林密布，沼泽遍地（现代煤炭有一半形成于石炭纪时代）。由于羊膜卵的出现，爬行动物彻底 告别了对水体的依赖，开始向大陆深处进军。而二叠纪末发生的地球生命史上最为惨烈和广泛的生物大灭绝事件，彻底 颠覆了古