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高级动物的繁衍_进化论与生命进化的9次巨大飞跃|进化论|生物_新浪科技

更新时间:2021-02-25 16:18

来源:地球杂志

1859年,查尔斯·罗伯特·达尔文在完成环球考察23年后,发表了震惊世界影响古今的鸿篇巨著《物种起源》。书中提出了进化论思想,对整个生物界的发生、发展,作出了唯物的、规律性的诠释,使生物学发生了一场颠覆性变革,彻底摧毁了千百年来统治人们思想的“神创论”和“物种不变论”。

可以说,现代达尔文进化论是生命科学的核心与灵魂。在进化论思想的指引下,让我们来重新认识一下包括人类在内的地球上的所有生命。

什么是进化论

人类进化人类进化

现代达尔文进化论思想有四个核心观点∶

一是物种是可变的,即生物可以从一个物种演化为另一个新的物种。对果蝇的观察,已经证明了这一观点。

二是物种同祖,即所有的物种都源自于一个共同的祖先,现代分子生物学和遗传学都证实,地球上几乎所有生物都拥有相同的遗传密码,从而证明地球上的所有生命拥有共同祖先。

三是自然选择。它是生物进化的驱动力,其结果是生物为了适应自然环境的变化,基因发生适应性变异或突变,只有那些遗传了适应环境变化的有利基因变异的新物种(种群),才能生存与繁衍,而那些遗传了不适应环境变化的有害基因变异的新物种(种群),就会灭绝。实际上,自然选择只是保存已经发生的、有利于生物生存和繁衍的有利基因变异而已。简言之,有变异才有选择。

四是生物进化既有渐进性,也有突变性,是量变到质变的过程,只有当生物基因变异积累到一定程度时,基因才会突变。在环境骤变(灾难或大灭绝事件)的条件下,自然选择发挥作用,适应性突变基因保留下来,形成新的物种,这就是进化的一次飞跃。可以说,生命的进化既可以从上千年到数百万年不等,也可能在极其短暂的时间里产生飞跃。

生物的进化是内因与外因共同作用的结果。内因是遗传和变异,外因是自然选择。俗话说“种瓜得瓜,种豆得豆”,这叫遗传;“母生九子,各子不同”,这叫变异。遗传是生命延续的基础,变异是生物多样性的前提。遗传变异与自然选择共同造就了地球生命的生生不息与千姿百态。

DNA发光分子3D渲染图DNA发光分子3D渲染图

自1953年2月28日,詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克揭示DNA双螺旋结构以来,分子生物学、遗传学的新进展,以及基因技术等革命性的发展,对达尔文进化论做出了最为科学合理的解释,证明达尔文进化论不仅是19世纪伟大的发现,而且也是近现代科学最伟大的理论之一,可与爱因斯坦的广义相对论相提并论。

现代达尔文进化论精髓可归结为“3w”:

Why,为什么进化

How,如何进化

What,进化成什么

也可以说成是生物进化的目的、路径和结果。

生物进化的目的是为了在不断变化的自然环境下,更好地生存与繁衍;

生物进化的路径是,生物基因发生随机性变异或突变,也就是出现了“间断平衡式”的演化。在自然选择下,只有那些适应自然环境的变异才能遗传下来,即适者遗传;

生物进化的结果是,在自然选择的驱使下,保存有利基因变异(突变),淘汰有害的变异,这就是“优胜劣汰”,最终产生更适应自然环境的新物种,即适者生存。

生物进化并不总是由简单到复杂,由低级向高级。地球上的生命从诞生的那一刻起,至今已有近 40亿年的进化历史。

生命的9次飞跃

生命的历史就是一部进化史,没有进化就没有生命的延续与多样化。生命不知经过多少磨难,经历过多少次生物大灭绝事件,而每一次磨难或大灭绝事件,都引起生物基因适应性变异或突变,促成生物进化史上的一次次巨大飞跃。

昆明鱼昆明鱼

5.41亿年前,地球上发生了第一次“生物大灭绝事件”,也称埃迪卡拉生物大灭绝事件。它为53亿年前寒武纪生命大爆发拉开了序幕,促成了第一个有脊椎、头脑、眼睛和肛后尾的动物的出现,昆明鱼(或海口鱼)是地球上所有脊椎动物的始祖,甚至包括我们人类。长出脊椎,有头脑眼,这是脊椎动物进化史上的第一次巨大飞跃。

初始全颌复原图/供图:朱敏初始全颌复原图/供图:朱敏

4.43亿年前,地球上发生了第二次生物大灭绝事件,一、二千万年后,即4.23亿年前,第一个有颔骨的脊椎动物,初始全颌鱼出现,此后所有脊椎动物的“嘴巴”,如鸟儿的喙、我们的“嘴”都是由它的颌骨演变而来。长出颌骨,主动捕食,这是脊椎动物进化史上的第二次巨大飞跃。

鱼类登陆后进化为最早的两栖动物——鱼石螈/摄影:李彦婷鱼类登陆后进化为最早的两栖动物——鱼石螈/摄影:李彦婷

3.77亿年前,地球上发生了第三次生物大灭绝事件,拉开了陆生脊椎动物进化的序幕。3.67亿年前出现了第一个有肺的四足陆生脊椎动物———鱼石螈。长出四足,爬行登陆,这是脊椎动物进化史上的第三次巨大飞跃。

爬行动物、鸟类以及少数原始的哺乳动物的蛋都是羊膜卵爬行动物、鸟类以及少数原始的哺乳动物的蛋都是羊膜卵

约3.07亿年前,地球进入了石炭纪末期大冰期,在3.06亿年前进化出第一个产羊膜卵的爬行动物林蜥(或始祖单弓兽),从此脊椎动物才彻底征服了陆地。产羊膜卵,征服陆地,这是脊椎动物进化史上的第四次巨大飞跃。

始盗龙复原图始盗龙复原图

2.52亿年前,地球上发生了第四次生物大灭绝事件,也是最为严重的一次生物大灭绝事件。大约2.34 亿年前,地球上诞生了目前已发现最原始的恐龙———始盗龙。以始盗龙为代表的恐龙可利用后肢行走,前肢捕食,这是脊椎动物进化史上的第五次巨大飞跃。

原始热河鸟化石原始热河鸟化石

2.01亿年前,地球上发生了第五次生物大灭绝事件,拉开了恐龙大繁盛的序幕,恐龙在世界各地出现了爆发式多样化大发展。1.90亿年前出现了大型的四足直立行走的蜥脚类恐龙;1.45亿—1.25亿年前出现了长有不对称羽毛、可以飞翔的恒温动物——始祖鸟和热河鸟。它们的前肢已演变成长羽毛的翅膀。恒温长羽,可以飞行,这是脊椎动物进化史上的第六次巨大飞跃。

最早由胎盘的哺乳动物——中华侏罗兽化石/供图:辽宁建昌国家化石产地最早由胎盘的哺乳动物——中华侏罗兽化石/供图:辽宁建昌国家化石产地

6600万年前,地球上发生了第六次生物大灭绝事件,也是最为著名的一次生物大灭绝事件。非鸟恐龙、翼龙、蛇颈龙和沧龙灭绝,为哺乳动物爆发式多样化繁衍创造了条件。有胎盘哺乳动物最早出现在1.6 亿前,如中华侏罗兽、攀援始祖兽,长毛恒温,胎盘哺乳,这是脊椎动物进化史上的第七次巨大飞跃。

阿喀琉斯基猴化石/供图:湖北松滋国家化石产地阿喀琉斯基猴化石/供图:湖北松滋国家化石产地

在5500万年前进化出第一个灵长动物阿喀琉斯基猴,1300万年出现第一个古猿——森林古猿……大约在700万年,人猿分离,撒海尔人乍得种是目前公认最早的古人类,在440万年前,进化出地猿始祖种,是第一个可以两足站立,直立行走的古猿,也称拉米达古猿。两足站立,直立行走,这是脊椎动物进化史上的第八次巨大飞跃。

尼安德特人尼安德特人

390万年前地猿始祖种进化出网法南方古猿,然后进化出能人,能人又进化出匠人。匠人已开始褪去体毛,会使用火,并产生语言,这是脊椎动物进化史上的第九次巨大飞跃。匠人进化出海德堡人,欧洲海德堡人进化出早期智人———尼安德特人;仍滞留在非洲的海德堡人则进化出早期智人,后来演化成为现代人。

生命的进化是一个自发的过程,既受到自身因素的影响,又受到自然选择的驱动。正如美国现代生态学之父、耶鲁大学教授G.E。哈钦森先生所述,“环境是舞台,进化现象是剧本;进化发展过程的遗传规则是语言,突变是即兴台词;最后,自然选择就是策划、编刚与制片。”

自40亿年前,生命诞生以来,生命的进化都是在基因突变的前提下,不断经过自然选择,优胜劣汰,最终只有“适者生存”。生命的进化既是一个缓慢长期的过程,大约有数十亿年之久,又是瞬间基因突变的结果。基因突变与自然选择是相辅相成、循环往复的,二者共同造就了生命的生生不息与千姿百态。

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