生命起源和进化视频（生命起源和进化视频播放）

地球生命的起源和演化过程是怎样的？

地球从诞生到今天已有大约46亿年了。地球上的生命从无到有，从简单的原核单细胞生物到复杂的真核多细胞生物，经历了一个漫长的进化过程。生命在地球上出现有它的偶然性也有其必然性。星际的早期演化和太阳系的形成，给予了地球这颗行星特殊的星际位置和物质组成。地球早期环境适合生命的产生，生命在地球上的活动也改变着地球的环境。环境与生命息息相关，生物的进化是生物和环境协同演化的结果。如果从地球上已知的最古老生物化石（距今约35亿年的原核生物化石）算起，地球生命的演化史在前寒武纪占了近6/7。应该说，生物进化史上的一系列“里程碑”事件都发生在这段地质历史之中。原始生命起源于距今35亿年至46亿年间，同时也产生了简单的生态系统；27亿年前真核生命的出现；中元古代晚期至新元古代，有着多细胞动物和多细胞植物的早期分化以及复杂生态系统的演化。

早期的地球

生物多细胞的产生应该是地球早期环境和生物协同演化的结果。蓝藻和细菌是改变早期地球环境的主要角色，它们在35亿年前出现之后，占据了近20亿年的地球生命史，蓝藻和细菌形成的叠层石—微生物席在当时的海洋中分布广泛，它们把大气圈中的Co 2 固定在岩石圈中，同时释放出氧气。但是早期大气圈和原始海洋中含有大量的还原性物质，再加上强烈的火山作用，蓝藻光合作用产生的自由氧并不能很快在大气中积聚。经过近10亿年的漫长积累，大约在22亿年前，地球大气圈中终于含有一定数量的自由氧并形成了臭氧层，需氧的真核单细胞生物也由原核生物演化而出现在当时的海洋中。

陆生植物大约在4.5亿年前由生活在海洋中的某些藻类进化而来；脊椎动物最原始类型可以溯源到5.3亿年前的古老海洋之中；无脊椎动物比脊椎动物的历史至少要早2000万年；而海洋中的宏体藻类有着更为漫长的进化历史，它们的祖先可能生活于20亿年前的古海洋之中；一些原核生命，如细菌、蓝藻在地球上生活超过35亿年。

今天，勤劳的双手正剥开这片古老的岩层，寻找着生命在亿万年间留下的印迹，用智慧阅读着生命进化的篇章。

《生命的延伸》让孩子秒懂生命的起源和进化

希腊古城德尔斐的阿波罗神殿上刻有一句箴言：“ 认识你自己。 ”

这句话被古希腊人奉为神谕，被苏格拉底奉为座右铭。

不言而喻，认识自己，认识世界，是人类永恒的使命。

人类自诞生之日起，一直在努力认识自己和周围的世界。其中，了解生命的起源和进化，对于人类认识自己和世界具有重要的意义。因为只有了解过去，才能更好地开创未来。

关于生命的起源和进化，可以通过阅读专业的学术著作来了解。可是，这对于儿童而言，是绝不可能完成的任务。

绘本《生命的延伸》一书化繁杂为简单，化深奥为浅显，将专业知识进行通俗易懂的解读，让儿童秒懂生命的起源和进化。

本书的作者中村桂子是专业的理学博士，也是日本JT生命杂志研究馆馆长。他著有生物学相关著作超过30部，并获奖无数，称得上是生物学界的权威专家。由他执笔的《生命的延伸》绝对是高品质之作。

本书对生命的起源和进化做了巧妙的阐述，让孩子了解到生命之间的联系，也让孩子认识到为什么要珍爱生命。

如果孩子问，我是从哪里来的？

家长通常会告诉孩子，是从妈妈的肚子里生出来的。

《生命的延伸》对孩子的疑问给予了更详细的回答，说明我们的生命是从一个受精卵开始的。

妈妈的卵子和爸爸的 *** 结合在一起，形成世界上独一无二的细胞——受精卵。这个细胞在妈妈的肚子里分裂和分化，然后逐渐形成完整的身体。

当胎儿出生的时候，最初的那个细胞已经发生巨变，变成了拥有3万亿个细胞的个体。

作者寥寥数语，便把受精卵到胎儿的发育过程简单明了地概括出来，易于孩子理解和接受。

沿着这条脉络向上追溯，探究的就是人类的起源，即人类共同的祖先。

以色列历史学家尤瓦尔·赫拉利在《人类简史：从动物到上帝》一书中沿用了进化论的观点：最早的人类是从大约250万年前的东非开始演化，祖先是更早的南方古猿。大约在200万年前，这些远古人类有一部分离开家园而踏上旅程，足迹遍及北非、欧洲和亚洲等地。随后，这些远古人类为了适应不同的地理环境，逐渐进化出不同的特征，形成不同的人种。

《生命的延伸》同样遵循了进化论的观点，地球上生活着的73亿人的祖先，可以追溯到大约20万年前在非洲出生的智人。简而言之， 我们共同的祖先是非洲人。

由此可见，地球上的人类都是有血缘关系的，这不得不说是一个奇迹。

本书讲解了人类的起源后，继续向上追溯生命的起源。

关于生命的起源解释起来稍微有点复杂，要从46亿年前说起。

46亿年前，宇宙中诞生了太阳，然后诞生了地球。之后，地球上出现了海洋。

38亿年前，海洋里产生了细胞。这些细胞特别小，肉眼看不到， 它们是地球上最早的生命 。

当地球上出现氧气后，有些特别有生命力的小细胞就演化成大细胞，大细胞再进一步增大，成为新型细胞。

新型细胞聚集在一起，诞生了地球上最早的动物——海绵。海绵动物继续进化，诞生了贝类、海星、虾。这些动物都有了眼睛，它们可以互相看到彼此。

从文昌鱼开始，进化出了带脊柱的鱼，然后出现了有下巴的鱼。下巴的出现是生命进化史上的重要节点，动物们得以形成大口吞食的积极生存方式。

生物诞生后的30亿年里，它们就这样一直生活在海洋里。直到5亿年前，生物们才开始登上陆地的大冒险。

首先，海藻爬上陆地，演变出苔藓和蕨类。随后，在阳光的作用下，逐渐有了草，树，原野，森林。就这样，动物也开始登上陆地。

最早登陆的动物是昆虫的祖先，随后是蜘蛛和蝎子的祖先。当有厚鱼鳍的鱼登陆后，鱼鳍演化成4条腿，便诞生了两栖动物。接着，进化出的是爬行动物。就这样，动物界著名的大咖恐龙繁盛起来。

当开花的树、蜜蜂和蚂蚁也相继出现，地球就变成了各种生物共存的热闹星球。

这里需要说明的是， 对于生命起源于38亿年前，这不只是生物学家的猜想，而是科学家找到了有力的证据。

2017年4月，科学家在加拿大魁北克省北部的条状铁层的绿岩带进行考察时，在距今至少38亿年的铁矿石样本中发现了最古老的生命的痕迹，从而证明了地球在38亿年前就有生命了。

生物在陆地上的进化并不是一帆风顺的，地球上曾出现过5次生物大灭绝。其中6500万年前，陨石撞击地球，盛极一时的大型恐龙就在此时全部灭绝。

大型恐龙虽然消失，老鼠等小型哺乳动物却幸存下来，然后进化出新的哺乳动物。此外，一些长着羽毛的小型恐龙进化成小鸟。

幸存下来的哺乳动物进化出一个又一个新伙伴 ，其中人类的始祖猴子也诞生了 。

由此我们可以清楚地了解到，如果没有大型恐龙的灭绝，就不会有哺乳动物的繁盛，也就不会有人类的诞生了。

恐龙虽然早就灭绝了，现在的孩子却对这种动物充满了好奇，并且极为崇拜。

孩子们如果了解到进化史中这一里程碑事件，会让他们对恐龙这种动物有更深入的认知。

我们再说回到人类的祖先。约在600万年前，出现了人类的祖先南方古猿。他们进化出很多人种，但相继灭绝，只有非洲智人幸存下来。

后来，非洲智人迁徙到世界各地，在不同的地方居住下来，逐渐进化为现在的人类。

不仅人类有共同的祖先非洲智人，所有的生物都有共同的祖先——38亿年前最初的那个细胞。

当孩子认识到，人类与其他生物之间都有亲密的关联，自然会更加尊重世界上所有的生命。

本书的插画师是日本著名的自然科学画家松冈达英，他一边到处旅行，一边创作了大量自然科普绘本，曾获日本绘本奖、日本科学读物奖等。其中，他创作的《自然图鉴》被专业人士当做工具书使用，不愧是自然科学领域的权威画家。

《生命的延伸》的插图是高 *** 的水彩画，松冈达英对不同时期的动植物都进行了科学的考证，然后真实精准地再现出来。同时，构图和配色都极为出色。

鱼类进化成两栖动物这副图，不仅再现了这一时期动物和植物的演变，也展现出动物之间弱肉强食的生存规律，以及不同植物的共性和区别。从中可以看出生物进化的清晰脉络。构图巧妙，形象生动，细腻传神。作为自然科普插图，既符合真实性，又不失艺术性。

陨石撞击地球这幅图，再现了陨石降落这一惊心动魄的瞬间。身躯庞大的恐龙惊恐不已，眼睁睁地看着未日的到来；老鼠和会飞的小型恐龙则四处逃窜，试图寻找一线生机；陨石降落时放射出万丈光芒，激起漫天的火光和滚滚浓烟。画面恢弘震撼，如同电影中的特效镜头。

总之，松冈达英的科普插图不仅具有学术价值，也具有艺术价值。

本书的最后附有“漂移大陆套娃”的折纸，可以折叠出寒武纪、泥盆纪、侏罗纪和现代4个不同时期的地球，并像俄罗斯套娃一样一个套一个，合成一个地球。

这种小游戏的设置，既可以培养孩子的动手能力，又可以让孩子从中了解地球大陆板块的变迁，达到寓教于乐的目的。

《生命的延伸》勾勒出生命的起源和进化的历程，突出了人类与其他生物的亲密关系，让孩子获取知识，开阔眼界，拓展思维。同时，也让大人们摆脱掉枯燥厚重的专业书籍的束缚，轻松帮孩子解疑答惑。

作者简介：小静，童书编辑，从童话中寻找现实的影子，从故事中领悟生命的真谛。

生物生命来源与进化

生命起源和进化过程

前地球上丰富多彩的生物界是怎样形成的？地球上最初的原始生命又是怎样产生的？根据众多学者长期的深入的综合的研究认为，生命的起源和发展需要经过两个过程。第一个过程是生命起源的化学进化过程（发生在地球形成后的十多亿年之间），即由非生命物质经一系列复杂的变化，逐步变成原始生命的过程。第二个过程是生物进化过程（发生在三十亿年以前原始生命产生到现在），即由原始生命继续演化，从简单到复杂，从低等到高等，从水生到陆生，经过漫长的过程直到发展为现今丰富多彩的生物界，并且继续发展变化的过程。

生命起源化学进化过程

根据科学的推算，地球从诞生到现在，大约有46亿年的历史。早期的地球是一个很炽热的球体，地球上的一切元素都呈气体状态。那时地球上是绝对不会有生命存在的。地球上最初的原始生命是在原始地球条件下，由非生命物质，在极其漫长的时间里，经过四个阶段的化学进化过程，一步一步演变而成的。

1．从无机小分子物质生成有机小分子物质

原料：原始大气中的各种成分。

能量：大自然不断产生的含有极高能量的宇宙射线、强烈的紫外线和频繁的闪电等。

1953年，美国芝加哥大学的学者米勒及其助手在实验室内首次模拟原始地球在雷呜闪电下将原始大气合成小分子有机物的过程。米勒等人设计的火花放电装置如课本的图中所示。他首先把200毫升水加入到500毫升的烧瓶中，抽出空气，然后模拟原始大气成分通入甲烷、氨、氢等混合气体。将入口玻璃管熔化封闭，然后把烧瓶内的水煮沸，使水蒸气驱动混合气体在玻璃管内流动，进入容积为5升的烧瓶中，并在其中连续进行火花放电7天，模拟原始地球条件下的闪电现象，再经冷凝器冷却后，产生的物质沉积在U型管中，结果得到20种小分子有机化合物，其中有11种氨基酸。这11种氨基酸中，有4种氨基酸——甘氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸，是天然蛋白质中所含有的。

继米勒的工作后，不少学者利用多种能源（如火花放电、紫外线、冲击波、丙种射线、电子束或加热）模拟原始地球大气成分，均先后合成了各种氨基酸，以及组成生物高分子的其他重要原料，如：嘌呤、嘧啶、核糖、脱氧核糖、核苷、核苷酸、脂肪酸等。由此可以看出：在原始地球条件下，原始大气成分在一定能量的作用下，完全可以完成从无机物向简单有机物的转化。（需要说明的是：新近的发现已令有的人对此结论产生了一些怀疑。有的科学家认为，早期地球上的任何CH4、NH3和H2S都会迅速被紫外线辐射所分解，释放出的H2多数也会逃逸到太空中，根据目前的理论，早期大气的主要成分是水蒸汽、CO2、CO、N2等气体，可能还有一些游离氢。）

由于火山爆发的同时，使地壳不断地隆起或下陷，形成了山峰或低地，后来，当地表温度下降后，散布在原始大气里的、达到饱和状态的水蒸气遇冷形成雨水而下降，流到低地就形成原始海洋。氨基酸等小分子有机物经雨水作用最后汇集在原始海洋中，日久天长，不断积累，使原始海洋含有了丰富的氨基酸、核苷酸、单糖等有机物，为生命的诞生准备了必要的物质条件。

2．化学进化过程的第二阶段：从有机小分子物质形成有机高分子物质

原始海洋中的氨基酸、核苷酸、单糖、嘌呤、嘧啶等有机小分子物质经过极其漫长的积累和相互作用，在适当条件下，一些氨基酸通过缩合作用形成原始的蛋白质分子，核苷酸则通过聚合作用形成原始的核酸分子。生命活动的主要体现者——原始的蛋白质和核酸的出现意味着生命从此有了重要的物质基础。

美国学者福克斯认为，原始海洋中的氨基酸可能被冲洗到火山附近等温度高于水沸点的热地区，它们在那里蒸发、干燥和聚合，产生的类蛋白又被冲回海洋，进一步发生其他反应。他在实验室内将多种纯氨基酸混合，在无水条件下加热至160—200℃，几小时后就得到具有某些天然蛋白质性质的类蛋白。（原始的蛋白质和核酸与现代生物中的蛋白质和核酸并不一样，它们又经过若干亿年的不断演变，以至结构越来越完善，功能越来越复杂，才形成像现在的蛋白质和核酸的高分子化合物。）以后又有人模拟原始地球条件，用核苷酸等小分子有机物合成类似天然核酸的物质。 3．化学进化过程的第三个阶段：从有机高分子物质组成多分子体系

以原始蛋白质和核酸为主要成分的高分子有机物，在原始海洋中经过漫长的积累、浓缩、凝集而形成“小滴”，这种“小滴”不溶于水，被称为团聚体或微粒体。它们漂浮在原始海洋中，与海水之间自然形成了一层最原始的界膜，与周围的原始海洋环境分隔开，从而构成具有一定形状的、独立的体系。这种独立的多分子体系能够从周围海洋中吸收物质来扩充和建造自己，同时又能把小滴里面的“废物”排出去，这样就具有了原始的物质交换作用而成为原始生命的萌芽，这是生命起源化学进化过程中的一个很重要的阶段。但这时还不具备生命，因为它还没有真正的新陈代谢和繁殖等生命的基本特征。

团聚体假说 这一假说是由原苏联学者奥巴林提出的。奥巴林等人把均匀、透明的白明胶（一种动物蛋白质）的水溶液与阿拉伯胶（一种多糖）的水溶液混合在一起。用显微镜观察，可以看到：原来均匀、透明的胶体溶液变得浑浊了，继而出现了具有明显界膜的小滴，奥巴林把这种小滴称为团聚体。由于发现这种团聚体可以表现出合成、分解、生长等生命现象，奥巴林等人认为团聚体可能是原始生命形成过程的一个重要阶段。

微球体假说 这一假说是由美国学者富克斯提出的。福克斯等人把酸性的类蛋白物质用1％的NaCl 溶液稀释经加热、溶解、冷却以后，放在显微镜下观察，发现了溶液中有无数的球状小体。福克斯称它为类蛋白微球体。

微球体能保持结构的稳定性，具有双层的界膜，通过这个界膜，微球体能够与周围环境进行有选择性的物质交换。它们在高渗透压的溶液中收缩，在低渗透压的溶液中膨胀。福克斯认为，微球体就是最初的多分子体系。

4．化学进化过程的第四个阶段：从多分子体系演变为原始生命

具有多分子体系特点的小滴漂浮在原始海洋中，经历了更加漫长的时间，不断演变，特别是由于蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用，其中一些多分子体系的结构和功能不断地发展，终于形成了能把同化作用和异化作用统一于一体的、具有原始的新陈代谢作用并能进行繁殖的原始生命。

这是生命起源过程中最复杂、最有决定意义的阶段，它直接涉及到原始生命的发生，是一个飞跃，一个质变阶段。所以，这一阶段的演变过程是生命起源的关键，但目前仅仅是推测，如果能得到证实并能进行模拟的话，那么就意味着能人工合成生命，这将是生命科学上一个重大的突破。

1965年，我国科学工作者首次人工合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素，这是一种比较简单的蛋白质分子，分子量约为6000，由51个氨基酸、两条肽链（分别为21肽和30肽）组成，这在当时远远超过国际水平。1981年，我国科学工作者又人工合成了酵母丙氨酸转运核糖核酸，这是一种RNA，是酵母菌在合成蛋白质时，专门用来运送丙氨酸到核糖体上的t-RNA。它的分子量为26000，比牛胰岛素的分子量约大4倍，结构也复杂得多。结晶牛胰岛素和酵母丙氨酸转运核糖核酸的人工合成，对生命起源化学进化过程第二阶段的研究有着重要的意义，它反映了我国在探索生命起源问题上所取得的重大成就。

原始海洋是地球上最初产生的有机物的汇总场所，有机高分子的形成，多分子体系的组成，以及原始生命的诞生都是在原始海洋中进行的，而海水能阻止强烈的紫外线对原始生命的破坏杀伤作用。所以说，原始海洋是生命的摇篮。

（1）原始生命虽然具有原始的新陈代谢作用，但其结构十分简单，不可能具有进行光合作用的结构和条件，而只能以原始海洋中已经存在的各种有机物作为营养物质，所以其同化方式应该是异养型。原始大气成分中没有氧气，因此其异化方式只可能是厌氧型。所以，原始生命的代谢类型最大可能为异养厌氧型。

（2）生命在地球上的出现是原始地球条件和各种物质相互作用的结果，在现今的地球条件下，作为生命起源的基本条件已不存在了。随着地球上最早的能进行光合作用的原始藻类（如蓝藻）和以后绿色植物的出现，现代大气已成为含氧丰富的氧化性大气，而不再是生命起源所必需的还原性大气。现今地球的大气层中有臭氧层阻挡了大部分的紫外线，没有了强烈的太阳辐射，也没有频繁的闪电，地球的温度也降低了，把无机物合成为有机物必需的自然界的高能作用已不复存在。另外，也不再有含丰富有机物、含盐量极少的原始海洋那样的环境。现在的地球上由于存在大量的游离氧（可以氧化有机物）和微生物（可以分解有机物）各种有机物不可能像在原始海洋中那样长期保存和积累。因此，在现在的地球环境条件下，是不可能再产生新的原始生命的。正因为地球上不会有新的生命起源，现在地球上生物若灭绝一种，就永远地消失， 一去不复返。因此保护环境，保护生物，尤其保护珍稀的野生动植物资源是当务之急。

生物的进化

化石是生命进化过程的历史见证，目前最早的化石记录是30多亿年前地层中发现的原核生物化石。而在这以前最初的生命是非细胞形态的生命，当时生命所处的时代，是没有游离氧存在的，代谢方式只能是以周围环境的有机物为养料，依靠无氧呼吸的方式获取能量，为异养、厌氧型生物。以后，从非细胞形态的原始生命发展到原始细胞形态的生命，是生命发展历程中的新突破。标志着生命的进化已经从原始生命阶段发展到了原始的原核生物阶段。当地球早期积累的有机物随异养生物的消耗而减少时，突变和自然选择的结果，逐渐演化出自养型的生物——蓝藻类的原核生物。蓝藻通过光合作用合成有机物，是一个划时代的飞跃，标志着生物减少了对外界环境的依赖性，增强了自身的独立性。光合作用消耗大量二氧化碳，同时释放分子氧。地球大约在20亿年前出现氧气，且氧气含量达到了现在大气中氧含量的1％。氧含量的增加，为需氧型生物的产生创造了条件。这时的生物由异养生活过渡到自养生活，并从异养生物中分化出了自养生物，由无氧生活过渡到有氧生活，从厌氧生物中分化出好氧生物，使得新陈代谢的水平加强。

在我国河北距今13亿年前的地层中发现了保存相当好的红藻化石。

在澳大利亚10亿年前形成的地层中发现了单细胞绿藻化石，从这些化石上已经极其清楚地显示出细胞具有细胞核，已是真核细胞。虽然对真核细胞的起源，尚未有统一的学说，但是真核细胞的出现在生物进化历史上具有重要的意义。

其意义首先表现在：真核细胞在结构和机能上的复杂化，是生物类型多样化的基础。其次，由于有性生殖过程中的减数分裂是一种特殊形式的有丝分裂，所以说真核细胞的有丝分裂为有性生殖的产生奠定了基础。

从化石资料的事实表明，有性生殖的生物出现以后，生物进化的步伐确实大大加快了。而现存的生物绝大多数都是进行有性生殖的。

生物的进化经历了漫长的岁月，随着生存环境的演变，低等生物逐渐向高等生物进化。从下表中我们可以较为清晰地看出生物进化的方向是：低等→高等；水生→陆生。

时间 环境 环境状况 生物种类

6亿年前 海洋 种类繁多的藻类植物和低等无脊椎动物

陆地 几乎没有生命，一片寂静

4亿年前 海洋 缩小 鱼类兴旺

陆地 扩大 出现原始蕨类植物，原始两栖类

3亿年前 陆地 气候温暖潮湿 蕨类植物繁盛，其中一些种类进化成裸子植物；两栖类兴旺，其中一些种类进化成爬行动物

248万年 陆地 高大山脉隆起、气候寒冷、干燥 原始哺乳动物。鸟类陆续出现，并极大发展，厥类植物大量死亡，被子植物出现并空前发展

生物的种类繁多；到目前为止，已经发现的生物大约有二百万种，早在1735年，瑞典博物学家林奈将生物界分为植物界和动物界。

植物 动物

运动 不能运动 能够运动

营养 光合作用　自养型 摄取有机物　异养型

按照林奈的两界说，像裸藻这样既可以借助于鞭毛的摆动运动，又可以通过叶绿体进行光合作用制造养料的生物，在分类系统中属于哪一界呢？显然，两界说不能将生物进行合理的分类。随着人们对不同类群生物的认识不断加深，目前，被广泛认同的是1969年美国学者魏泰克提出的五界说，五界说是依据真菌和植物在营养方式和结构上的差异，在生物分类的基础上创立的。

生命的起源与生物的演化

1.生命的起源

图1-6 地球上生命起源示意图

（转引自刘本培、全秋琦，1996，有简化）

（a）原始大气；（b）有机物形成；（c）原始生命的物质交换

许多学者认为，生物的形成和发展是在地球上进行的。地球上的无机物在特定的物理化学条件下，形成了各种有机化合物，这些有机化合物后来再经过一系列的变化，最后转化为有机体。生命产生的这一过程可以概略归纳为三个阶段（图1-6）：①原始海洋中的氮、氢等元素和水、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氯化氢以及甲烷等无机化合物，在紫外线、电离辐射、高温、高压等一定条件影响下，形成氨基酸、核苷酸及单糖等有机化合物；②氨基酸、核苷酸等低分子有机化合物在原始海洋中聚合成复杂的有机化合物，如甘氨酸、蛋白质及核酸等“生物大分子”；③许多生物大分子聚集凝缩而形成以蛋白质和核酸为基础的多分子体系，呈现出初步的生命现象，既能从周围环境中吸取营养，又能将“废物”排出体系之外，构成有生命的原生体。这种原生体的出现使地球上产生了生命，把地球的历史从化学进化阶段推向了生物进化阶段。这是生物界演化史上的第一件大事。

2.早期生物的发生和演化

保存于地球上前寒武纪岩石中的化石为最早期生物的演化提供了证据。这些化石证据表明早期生物演化存在四大飞跃：一是从非生物的化学进化发展到生物进化；二是生物的分异；三是原核生物向真核生物的演变；四是后生动物的出现。

尽管地球年龄约为46亿年，但生物化石仅在38亿年前的地层中发现。在南非东部Barberton 镇的无花果树组的燧石（燧石年龄约38亿年）中发现了许多有机体，从中分离出了棒状的Eobactewrium islatum和球状的Archaeospheroides barbertonensis单细胞生物。前者可以和现代许多细菌的细胞壁结构和大小相比较。球状生物较大，直径为17～20μm，可能是一些藻类的演化先驱。此外，在西澳大利亚皮尔巴（Pilbarn）地质时代为35亿年的Warrawoona群炭质燧石中发现了叠层石的丝状细菌。在南非昂威瓦特系（Onverwacht Series，约34亿年前）发现可能为蓝藻和细菌的球形或椭圆形有机体。以上这些最早的化石记录就是从非生物的化学物质向生物进化转变时出现的最早生物。

早期生物演化的第二次飞跃是生物的分异，即多样性的增加。这可从加拿大Ontario西部苏必利尔湖沿岸的前寒武纪Gunflint 组中发现的生物化石得到证明。Gunflint 组的燧石形成于大约20亿年前，其间出现8属12种微化石。数量最多的是具丝状结构的微化石，据其形态可分成4属5种，它们很像现代蓝绿藻中具丝状结构的Oscillatoria，其中一个属与现代的氧化铁细菌Crenthrx相似。第6个属的微化石为Eoastion，由星状和由放射状排列的丝状体组成，与现代和古代的生物无明显的相似性，但在某些方面相似于氧化铁锰的Metallogenium personatum。最为特殊也最多的为Kakabekia，它有一个具短柄的球茎，上面有一个类似伞状的构造，这三部分构造的大小随种而不同。第8个属的有机体为Eosphaera，由内外两个同心层组成。这些生物的存在证实经过10亿年的演化，原核生物已发展到相当繁盛的程度，这可能与后期富氧大气圈的出现有关。

早期生物演化的第三次飞跃是从原核生物演化出真核生物。在澳大利亚北方Amadens盆地的Bitter Spings 组的燧石（年龄约为10亿年）中，发现了4个属的微化石。其中一个属像丝状的蓝绿藻，类似现代的Oscillatoria 和Nostoc。另三个属保存的内部结构像绿藻（真核生物）而非蓝绿藻。进一步的研究证实，此处共有3个像细菌的种，20个可能是蓝绿藻的属和2个绿藻属，2个菌种和2个有疑问的生物，其中的一个绿藻为Glenobotrydion aenigmatis。在我国华北雾迷山组的黑色燧石（约12亿～14亿年）中发现真核的多核体型藻类，属于绿藻纲管藻目多毛藻科。在印度、美国、加拿大等国家时代大体相同的地层中均有发现，说明此时真核生物已较多。在我国距今17.5亿年的串岭沟组中发现属于真核生物的宏观藻类（可能为Vendotaenides），这表明真核生物的出现大约在18亿年前，只是此时仍以蓝绿藻和细菌等原核生物为主，而真核生物的繁盛在10亿年前。

后生动物出现的时期一般认为在距今6亿～7亿年，主要是软体的腔肠动物、蠕形动物中的一些门类。澳洲南部伊迪卡拉崩德砂岩中的伊迪卡拉动物群（图1-7）就是一个代表。伊迪卡拉动物群（其年代范围为5.9亿～7亿年）中，67%是腔肠动物，包括水母、水螅、锥石、钵水母类的其他类别，珊瑚虫纲（海鳃类）的代表；环节动物占25%，节肢动物占5%，以及其他亲缘关系不明的化石和痕迹化石。该动物群分子在西南非洲纳马群、加拿大的康塞普辛群、西伯利亚北部文德系、英国强伍德森林（Charnwood forest）地区、瑞典北部的托内湖区及我国的震旦系等都有发现。

图1-7 伊迪卡拉动物群复原图

（据Aubouin et al.，1975）

1—推测的海绵和海藻类；2—Dickinsonia（环节动物）；3—Trilbrarachidium；4—水母类；5—Rangea 和Charnia；6—Parvancorina；7—Spriggina（环节动物）；8—环节动物的虫管

3.显生宙生物的演化

显生宙生物演化的形式不同于早期生物演化。

（1）动物界的第一次大发展

震旦纪末期出现了具外壳的多门类海生无脊椎动物，称小壳动物群，在寒武纪初极为繁盛。其特征是个体微小（1～2mm），主要有软舌螺类、单板类、腕足类、腹足类及分类位置不明的管壳类等。代表分子有Cricotheca、Siphogonuchites等。小壳动物群处于一个特殊的阶段，它是继震旦纪晚期的伊迪卡拉动物群之后首次出现的带壳生物，动物界从无壳到有壳的演化是生物进化史上的又一次飞跃。

特别值得注意的是，在我国云南澄江地区的寒武系底部有一无硬壳生物群和小壳动物群的混生带，称为澄江动物群，它代表了伊迪卡拉动物群向小壳动物群的过渡。澄江动物群是我国古生物领域的重大发现之一，震动了国内外地质古生物界，成为古生物学研究的一大热点。从目前所发现的这个动物群的组成看，有正常的三叶虫、金臂虫类、水母、蠕虫类、甲壳纲、分类位置不清楚的非三叶虫节肢动物、腕足类和藻类等。保存有软体的有Naraoia、水母类、蠕虫类及非三叶虫的节肢动物等。澄江动物群内正常三叶虫无附肢保存。澄江动物群现已定名61属67种。其中许多动物的软体都保存极好，栩栩如生，能提供有关生物解剖、生态、亲缘关系等多方面的珍贵信息，比世界著名的加拿大的不列颠哥伦比亚省中寒武统布尔吉斯页岩动物群（已被联合国教科文组织列入世界级化石遗产地名录）早了约1500万年，逼近了“小壳化石”大量出现的高峰期。澄江动物群中生物体造型的分异度和悬殊度都很大，真可谓“创造门类的时代”。

寒武纪初期（距今约5.7亿年），动物界出现第一次爆发式的大发展，是以发展具有硬体的生物为特征，几乎所有的无脊椎动物门，绝大部分纲都已出现。其中以节肢动物门的三叶虫纲最为发育，约占化石保存总数的60%；其次为腕足动物，约占30%；软体动物、蠕虫、古杯、海绵及节肢动物门的其他类别约占10%。

（2）动植物从水生到陆生的发展

在志留纪和志留纪以前的植物都是低等的菌藻类，完全生活在水中，无器官的分化。志留纪末期至早、中泥盆世，地壳上陆地面积增大，植物界由水域扩展到陆地。此时植物体逐渐有了茎、叶的分化，出现了原始的输导系统维管束，茎表皮角质化及具气孔等，这些特征使植物能够适应陆地较干燥的环境并不断演化发展，生存空间不断向陆地内部延伸。具有叶子的植物在中泥盆世大量出现。晚泥盆世已出现显花植物的古老代表。

“鱼形”化石在奥陶纪（约5亿年）就有无颌类化石碎片的记录。有颌类最早出现于中志留世，它的出现是脊椎动物进化史上的一件大事，它标志着脊椎动物已能够有效地捕食。脊椎动物从海生到陆上水生大约从志留纪晚期开始。总鳍鱼类中的骨鳞鱼是四足动物的祖先。具明显的从总鳍鱼类向两栖类过渡性质的化石发现于晚泥盆世地层中。

完全摆脱水生变成陆生，两栖类演化到爬行类。爬行动物在胚胎发育过程中产生一种纤维质厚膜，称为羊膜，它包裹整个胚胎，形成羊膜囊，其中充满羊水，使胚胎悬浮在液体环境中，能防止干燥和机械损伤。羊膜卵的出现使四足动物征服陆地成为可能，并向各种不同的栖居地纵深分布和演变发展，是脊椎动物进化史上又一件大事。具羊膜卵的化石记录发现于北美早二叠世的沉积中。但从两栖迷齿类到爬行类的演化，可能还要早，据推测可能在晚石炭世已完成到爬行类的演化。

4.动物界各门类的演化谱系

生物界发生和发展的历史过程完全符合客观物质世界从简单到复杂、从低级到高级的变化规律。以动物界为例，一切最低级的动物由单细胞组成，称原生动物（图1-8）。由原生动物演化出后生动物。海绵动物是最原始、最低等的多细胞动物，动物机体仅由两层细胞组成，细胞虽有分化，但无组织产生，在胚胎发育中，胚层细胞具逆转现象，这与其他多细胞动物不同，所以这类动物在演化上是一个侧枝，称侧生动物。腔肠动物是真正的后生动物，动物的身体由外胚层和内胚层构成，称两胚层动物。但腔肠动物仅有简单的组织分化，还没有形成典型的组织与器官，为低等的后生动物，所有后生动物都是经过这两胚层阶段发展起来的。由两胚层动物演化为三胚层动物，即动物身体由外胚层、内胚层和中胚层发育形成各种复杂的组织、器官和器官系统。从原始的三胚层动物又发展出神经系统获得充分发展的脊椎动物，最后又在脊椎动物中发展出人类。人类具有自觉的能动性，起源于动物界，是动物发展的高级阶段。

图1-8 动物界各门类的演化谱系

（据何心一、徐桂荣等，1987）

生命的起源

生命的起源

地球在宇宙中形成以后，开始是没有生命的。经过了一段漫长的化学演化，就是说大气中的有机元素氢、碳、氮、氧、硫、磷等在自然界各种能源（如闪电、紫外线、宇宙线、火山喷发等等）的作用下，合成有机分子（如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、硫化氢、氨、磷酸等等）。这些有机分子进一步合成，变成生物单体（如氨基酸、糖、腺甙和核甙酸等）。这些生物单体进一步聚合作用变成生物聚合物。如蛋白质、多糖、核酸等。这一段过程叫做化学演化。蛋白质出现后，最简单的生命也随着诞生了。这是发生在距今大约36亿多年前的一件大事。从此，地球上就开始有生命了。生命与非生命物质的最基本区别是：它能从环境中吸收自己生活过程中所需要的物质，排放出自己生活过程中不需要的物质。这种过程叫做新陈代谢，这是第一个区别。第二个区别是能繁殖后代。任何有生命的个体，不管他们的繁殖形式有如何的不同，他们都具有繁殖新个体的本领。第三个区别是有遗传的能力。能把上一代生命个体的特性传递给下一代，使下一代的新个体能够与上一代个体具有相同或者大致相同的特性。这个大致相同的现象最有意义，最值得我们注意。因为这说明它多少有一点与上一代不一样的特点，这种与上一代不一样的特点叫变异。这种变异的特性如果能够适应环境而生存，它就会一代又一代地把这种变异的特性加强并成为新个体所固有的特征。生物体不断地变异，不断地遗传，年长月久，周而复始，具有新特征的新个体也就不断地出现，使生物体不断地由简单变复杂，构成了生物体的系统演化。

地球上早期生命的形态与特性。地球上最早的生命形态很简单，一个细胞就是一个个体，它没有细胞核，我们叫它为原核生物。它是靠细胞表面直接吸收周围环境中的养料来维持生活的，这种生活方式我们叫做异养。当时它们的生活环境是缺乏氧气的，这种喜欢在缺乏氧气的环境中生活的叫做厌氧。因此最早的原核生物是异养厌氧的。它的形态最初是圆球形，后来变成椭圆形、弧形、江米条状的杆形进而变成螺旋状以及细长的丝状，等等。从形态变化的发展方向来看是增加身体与外界接触的表面积和增大自身的体积。现在生活在地球上的细菌和蓝藻都是属于原核生物。蓝藻的发生与发展，加速了地球上氧气含量的增加，从20多亿年前开始，不仅水中氧气含量已经很多，而且大气中氧气的含量也已经不少。细胞核的出现，是生物界演化过程中的重大事件。原核植物经过15亿多年的演变，原来均匀分散在它的细胞里面的核物质相对地集中以后，外面包裹了一层膜，这层膜叫做核膜。细胞的核膜把膜内的核物质与膜外的细胞质分开。细胞里面的细胞核就是这样形成的。有细胞核的生物我们把它称为真核生物。从此以后细胞在繁殖分裂时不再是简单的细胞质一分为二，而且里面的细胞核也要一分为二。真核生物（那时还没有动物，可以说实际上也只是真核植物）大约出现在20亿年前。性别的出现是在生物界演化过程中的又一个重大的事件，因为性别促进了生物的优生，加速生物向更复杂的方向发展。因此真核的单细胞植物出现以后没有几亿年就出现了真核多细胞植物。真核多细胞的植物出现没有多久就出现了植物体的分工，植物体中有一群细胞主要是起着固定植物体的功能，成了固着的器官，也就是现代藻类植物固着器的由来。从此以后开始出现器官分化，不同功能部分其内部细胞的形态也开始分化。由此可见，细胞核和性别出现以后，大大地加速了生物本身形态和功能的发展。

生命的起源

关于生命起源的问题，很早就有各种不同的解释。近几十年来，人们根据现代自然科学的新成 就，对于生命起源的问题进行了综合研究，取得了很大的进展。

根据科学的推算，地球从诞生到现在，大约有46亿年的历史。早期的地球是炽热的，地球上的一切元素都呈气体状态，那时候是绝对不会有生命存在的。最初的生命是在地球温度下降以后，在极其漫长的时间内，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。目前，这种关于生命起源是通过化学进化过程的说法已经为广大学者所承认，并认为这个化学进化过程可以分为下列四个阶段。

从无机小分子物质生成有机小分子物质 根据推测，生命起源的化学进化过程是在原始地球条件下开始进行的。当时，地球表面温度已经降低，但内部温度仍然很高，火山活动极为频繁，从火山内部喷出的气体，形成了原始大气(下图)。一般认为，原始大气的主要成分有甲烷（CH4）、氨 原始地球的想象图

(左)原始大气(右)有机物形成

（NH3）、水蒸气（H2O）、氢（H2），此外还有硫化氢（H2S）和氰化氢（HCN）。这些气体在大自然不断产生的宇宙射线、紫外线、闪电等的作用下，就可能自然合成氨基酸、核苷酸、单糖等一系列比较简单的有机小分子物质。后来，地球的温度进一步降低，这些有机小分子物质又随着雨水，流经湖泊和河流，最后汇集在原始海洋中。

关于这方面的推测，已经得到了科学实验的证实。1935年，美国学者米勒等人，设计了一套密闭装置(下图)。他们将装置内的空气抽出，然后模拟原始地球上的大气成分，通入甲烷、氨、氢、水 米勒实验的装置

蒸气等气体，并模拟原始地球条件下的闪电，连续进行火花放电。最后，在U型管内检验出有氨基酸生成。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，因此，探索氨基酸在地球上的产生是有重要意义的。

此外，还有一些学者模拟原始地球的大气成分，在实验室里制成了另一些有机物，如嘌识、嘧啶、核糖，脱氧核糖，脂肪酸等。这些研究表明：在生命的起源中，从无机物合成有机物的化学过程，是完全可能的。

从有机小分子物质形成的有机高分子物质 蛋白质、核酸等有机高分子物质，是怎样在原始地球条件下形成的呢？有些学者认为，在原始海洋中，氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累，相互作用，在适当条件下（如吸附在粘土上），通过缩合作用或聚合作用，就形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。

现在，已经有人模拟原始地球的条件，制造出了类似蛋白质和核酸的物质。虽然这些物质与现在的蛋白质和核酸相比，还有一定差别 ，并且原始地球上的蛋白质和核酸的形成过程是否如此，还不能肯定，但是，这已经为人们研究生命的起源提供了一些线索；在原始地球条件下，产生这些有机高分子的物质是可能的。

从有机高分子物质组成多分子体系 根据推测，蛋白质和核酸等有机高分子物质，在海洋里越积越多，浓度不断增加，由于种种原因（如水分的蒸发，粘土的吸附作用），这些有机高分子物质经过浓缩而分离出来，它们相互作用，凝聚成小滴。这些小滴漂浮在原始海洋中，外面包有最原始的界膜，与周围的原始海洋环境分隔开，从而构成一个独立的体系，即多分子体系。这种多分子体系已经能够与外界环境进行原始的物质交换活动了。

从多分子体系演变为原始生命 从多分子体系演变为原始生命，过是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段，它直接涉及到原始生命的发生。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。不过，我们可以推测，有些多分子体系经过长期不断地演变，特别是由于蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用，终于形成具有原始新陈代谢作用和能够进行繁殖的原始生命。以后，由生命起源的化学进化阶段进入到生命出现之后的生物进化阶段。

关于生命起源的化学进化过程的研究，虽然进行了大量的模拟实验，但是绝大多数实验只是集中在第一阶段，有些阶段还仅仅限于假说和推测。因此，在对于生命起源，问题还必须继续进行研究和探讨。

蛋白质和核酸是生物体内最重要的物质。没有蛋白质和核酸，就没有生命。1965年，我国科学工作者人工合成了结晶牛胰岛素（一种含有51个氨基酸的蛋白质）。1981年，我国科学工作者又用人工的 *** 合成了酵母丙氨酸转运核糖核酸（核糖核酸的一种）。这些工作反映了我国在探索生命起源问题上的重大成就。

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