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生物进化的奥秘 薄亭贝 201528010351048 前言：地球是什么时候诞生的，有了地球就有各种各样的动物吗？为 什么恐龙会消失？人真的是猴子变得吗？鸟儿为什么能在天飞，它的 翅膀和我们的手臂有什么相似呢？本文就是告诉你地球生五彩斑斓 的生命是怎么演变而来的。常常听别人提起进化，究竟什么是进化？ 它的原理和过程是怎样的呢？本文将回答你这些问题，带你理解进化 的奥秘。 一、地球的产生及生命的起源 或许在某个繁星璀璨的夜晚，你会坐在树下抬头望天想着这些星 星在哪里，离我们有多远？看着树下爬动的甲虫，思考它会和我们一 样有视觉和嗅觉吗？而你自己又是从哪里来的呢？为了回答这些问 题，我们必须先讲讲地球的起源。 提起地球那就不得不提太阳，因为先有太阳后有地球。大约 50 亿年前，宇宙的某处发生了大爆炸，产生了大量 的气体、灰尘和碎屑，它们之间相互吸引，体积 逐渐增大，之至形成了可以发出光芒的原始太 阳。在原始太阳中不仅有高温，还有“太阳风” 吹动着周围的气体灰尘和碎 屑，在这其中轻的物质被吹走，较重的物质留下相 互结合，形成了新的集团，叫做恒星，比如火星、 金星，和最重要的地球。地球诞生于 46 亿年前， 一开始是个火球，随着不断的冷却并产生了大气团，太阳的紫外线把 大气中的水蒸气分解为氢气和氧气，氧气与一氧化碳相结合产生二氧 化碳，也正是二氧化碳才使得地球有了保暖层。此外，地球上海洋的 产生为生命的起源奠定了基础，这些都叫原始时代。原始时代过后便 进入地质时代，这时地球上逐渐出现了各种各样的生命体，并开始进 化。 为什么放久的馒头会发霉？为什么米缸里会飞出小蛾子？生命 是从无机物中来的吗？早在 1924 年，名叫奥巴林的生物学家就写成 《生命起源》一书，并提出“在原始地球里，从无机物产生了有机物， 从有机物产生了原始生物”。再后来，一个美国科学家米勒大胆的提 出雷电作用使得空气中的氮气等气体变成了各种氨基酸和有机酸，他 用实验也证实了这个观点。此外，红外线、紫外线也被证明跟雷电有 一样的效果，于是有机物便诞生了。 如果你想了解地球上最早的生命体，那生物化石的作用功不可 没。35 亿年前的蓝藻化石和更早的 38 亿年前的化石，被看作的生命 的起源。细菌可谓是地球上活的最长的生物之一。在先寒武纪时期便 有了细菌，但由于其数量少，个体小，仅发现了细菌和蓝藻的化石。 化石是一种很重要的证据，指地质时代生物的尸 骨和形迹。化石不仅能告诉我们生物的模样，还 能让我们了解当时的环境条件，对研究进化有很 大作用。对岩石里保存的形迹进行研究，结果发 现最早的生命体生活在水里。随着绿色植物的出现，绿色植物可以进 行光合作用。光合作用可产生氧气，给地球带来了巨大的变化，促使 了动物的出现。氧气构成臭氧层，有了臭氧层，吸收了太阳的紫外线 动物才能逐渐登陆，随后就出现了生物大爆发。在中生代，恐龙是地 球的主宰，还有始祖鸟，被认为是现代鸟类的祖先。因为它同时具有 鸟类和爬行动物的特征，所以被认为是爬行动物进化成鸟类的证据。 那么人类出现在什么时候呢？答案是 6500 万年前，也就是新生代。 二、进化与进化论 什么是进化？《辞海》给出的解释是“生物由简单到复杂、由低 级到高级的变化发展”。事实上，生物的演化（evolution）有着若干 模式，所谓的进化就是其中之一。比如动物的演化：鱼类到两栖类到 爬行类到鸟类或哺乳类的整体趋势。但是，有的物种非但不会变复杂， 反而越来越简单了，比如蛔虫，肠道安逸而独特的环境使得它的运动 器官和消化器官都消失了。这也可以被看作的进化，不是吗？ 在古代，由于宗教的信仰，人类被认为 是神创造的。但是，随着“神创论”的垮台， “进化论”将为人类揭示我们从哪里来的。 法国生物学家拉马克提出“用进废退”就是 进化的原理。他认为长颈鹿的脖子变长就是 这个道理。较低的叶子长颈鹿吃完了，它们 为了吃到高处的叶子，必须尽力伸长脖子去吃树叶。久而久之，脖子 就变长了，它们生下的后代也是长脖子，这样的先天因素使得它们比 短脖子的更 容易生存。因为食物资源的匮乏，短脖子的长颈鹿饿死或者被天敌吃 掉，逐渐消失。这种出生后通过经常使用而产生的特性叫做“获得性 状”。比如，芭蕾舞演员可以踮着脚站立，她们的脚趾骨发生变形， 那她们的孩子一出生就有不同常人的脚趾吗？网球运动员长期用左 手击球，他左臂比右臂粗壮发达，难道他的孩子一出生的左手就比右 手发达吗？回答是否定的。拉马克的观点显然不对，但是也并不是没 有用处，一个叫达尔文的人从拉马克的观点中受启发，他的《物种起 源》掀起了进化论的高潮。他去 到加拉帕戈斯群岛，观察到不同 岛屿上的地雀的嘴部形态不一 样。于是他大胆猜测，鸟类为了 更好的适应环境，更好的捕食， 于是产生了形态各异的喙。有的 鸟类吃昆虫它的喙长而尖，有的吃果实和种子，它的喙就短而大且有 力。他提出“进化，就是动物为了生存而改变自身以求最好的适应环 境”。 此外，还有一个人不得不提，那就是奥地利科学家孟德尔，如果 说牛顿的成就来源于苹果，那么他的成果就必须感谢豌豆了。他通过 观察大量的豌豆，比较绿色和黄色豌豆，饱满和皱襞豌豆出现的频率， 发现了显性基因和隐形基因，当隐形基因遇到显性基因时总是表现显 性基因的性状。这一学说，也解释了达尔文的观点，父母生育的后代 其中最能适应环境的孩子活下去的几率更大，适者生存。 三、探索进化的过程 前面提到的化石，可以作为研究生物进化的有效证据，它就像是 一个照片，记录了各个时期生物形态的变化。最早的动物化石是 7 亿 年前的像蚯蚓一样的昆虫的化石。通过化石我们知道，脊椎动物是在 大约 4 亿年前出现的，哺乳动物是 2 亿年前。也就是说这么多的物种 有个先后出现的时间顺序，不是随便出现的。按照进化论的观点，新 的物种由前一个物种逐渐演化而来。以鸟类为例，最早发现的始祖鸟 化石是在中生代，它表现为鸟类和恐龙的中间模样。它有爬行动物的 特征比如嘴里有牙齿、翅膀前端有手指；也有鸟类的特征，比如有羽 毛、骨头和脚趾的模样。所以，有始祖鸟这个中间体，我们猜测鸟类 是由爬行类进化而来的。 对于脊椎动物而言，科学家认为它们有共同的祖先，人类会不会 是由鱼类进化而来的呢？下面这幅图告诉我们：脊椎动物在母体或卵 中开始产生时 的模样有许多 相似之处，这可 以作为脊椎动 物是由共同的 祖先进化而来 的证据。 虽然由共同的祖先进化而来，由于生活的环境不同，它们也有着 各自的变化。比如人类的手臂、蝙蝠点翅膀、猴子的上肢等就是同源 器官，但是进化成了不同的模样。还有一些器官在进化的过程中逐渐 消失了，比如人类没有尾巴，因为直立行走使得尾巴变得笨重多余， 于是在进化过程中逐渐消失了，只留下一个尾椎骨作为它存在过的痕 迹。 四、揭开进化的原理 达尔文曾经继承过拉马克的获得性状遗传的思想，但是后来他提 出新的观点决定生物进化的因素是遗传的变异和选择。 进化是从变异开始的。前文提到的长颈鹿的脖子我们可以这样理 解，最开始的长颈鹿脖子都很短，直到有一天，一对长颈鹿夫妇生下 一个基因突变的孩子，它的脖子很长，也就是发生了变异。这个长脖 子的长颈鹿可以更快的发现远处的天敌，可以吃更高的树叶，所以它 长得强壮，也容易躲过天敌。在和其他长颈鹿竞争的过程中，它更容 易获胜，这就是达尔文的适者生存理论。在相同的环境中与短脖子的 长颈鹿相比，它活下来的可能性更大，这就是自热选择。生物的生存 都离不开环境，谁能更好的适应环境谁就能更好的 活下去。 随后，这只长脖子的长颈鹿跟短脖子的长颈鹿 交配，可以生下有长脖子也有短脖子的长颈鹿，也 许还有脖子更长的长颈鹿。自然选择的作用，这些 长脖子的会存活率更好，也更容易交配产生后代， 这样经过一代一代的选择，长颈鹿就成为了今天的 脖子很长的动物。 长颈鹿脖子的变长并不是拉马克说的获得性状的遗传，而是基因 发生了变化，由于该基因更适合于环境，被保留了下来，传给后代。 通过遗传，长颈鹿脖子越来越长，这就是进化。 动物体内的 DNA 是一种调皮的东西，它有时候会突变一下，我 们常常听别人讲的基因突变就是这个意思。突变是广泛存在，且不定 向的，可能出现长脖子突变，也可能出现更短的脖子的突变，而且并 不是所有基因突变都可以表现出来。但自然选择以微小的不定变异为 材料，通过生存斗争，保存和积累有利变异，经过一代一代的传，逐 渐形成新的生物类型。生物生活在不同的环境中，向不同的方向变异 和发展，形成多种性状。 总的来说，进化是一个突然变化的过程；进化是一个自然选择的 过程；进化是一个隔离的过程。达尔文的观点存在问题，他认为进化 以个体为单位的，现代科学研究告诉我们进化的单位是种群，而不是 个体，一个个体的突变不能叫做进化，只有该种群全部变化为另一个 物种，并且与先前的物种产生了生殖隔离，这才叫做进化。 五、人类是怎么来的 首先必须肯定的是，猴子并非人类的祖先。人类只是和长臂猿、 黑猩猩、大猩猩有着共同的祖先。大约 2000 万年前，人类的祖先先 进化成长臂猿，然后于 1500 万年前进化成猩猩，最终在 500 万年前 出现了人类和黑猩猩。虽然人类和黑猩猩有着相同的祖先，但是却经 历了不同的进化过程，人类按照南方古猿人、直立人、早期智人、现 代智人、人的顺序进化而来。 很久以前，为了生存，一部分猿离开了树林，改变了习以为常的 树居，开始适应新的生存方式，慢慢的学会制造工具，捕捉猎物，直 立行走，这时候他们已经可以被称为猿人了，当开始利用自然火吃熟 食的时候，这就更加促进了大脑的发育，而他们也开始制作更加复杂 的工具，脑发育更完善，经过很长的时间才变成了人。直立行走是人 类的一大特征，人类学会直立行走是一个漫长的过程，最初可能非常 笨拙并且不太稳当。科学家认为两足行走将大大提高生存能力，直立 行走的雄性可以获取更多的食物，以养活自己的伴侣和后代。在空旷 稀疏的草原上，直立行走有助于减少身体直接暴露在酷热阳光下的面 积，同时也更具灵活性。 说话，是人类的一大特征。化石记录表明，160 万年前的古人类 的声带隔膜和胸部肌肉已经有了与猿类动物相似的神经连结，表明从 那时开始到 60 万年前，人类的语音能力已经开始进化。 智力发达，会使用工具和制造工具，知道用火加热食物。吃熟食 使得人类的下颌没必要强大，牙齿也不用那么锋利，熟食物的营养丰 富促进大脑发育，智力越来越发达。 如今，没有人会将人类与黑猩猩混为一谈，但我们与黑猩猩的基 因相似度却接近 99%，人类与黑猩猩的基因组之间的差异虽然只有 1%多一点，但影响却十分巨大，让人类与黑猩猩有了根本的区别。 所以，我们应该感到庆幸我们的祖先选择了成为人类，才让地球有了 多姿多彩的生活。但是，近年来人类对地球的破坏对生态平衡的破坏 也十分严峻，越来越多的物种灭绝，谁能保证人类不是下一个呢？为 了我们共同生存的家园，我们要携手保护地球，保护生态。 结语：我想把生物进化简化为三种元素：变异、选择、遗传。比 如大草原上生活在一大群老鼠，它们颜色、大小各不相同这就是变异； 体型大的可以欺负弱小的，跑的慢的会被天敌吃掉，体色和草原相近 的便于隐藏可以保护自己，这样有的生存下来，有的死亡，这就是（自 然）选择；它们的后代有许多特征与父母相似，重复很多代这些优良 性状的老鼠就越来越多，这就是遗传。 文章写到这里，笔者还有很多话要说，生物学是一门很奇妙的学 科，需要大家进行不断的探索和发掘，我希望通过我短短的介绍，可 以让大家对生物进化产生兴趣。或许，你还有疑问比如现在的黑猩猩 再过几万年可以变成人类吗？人类还有进化的空间吗？这些问题还 需要被证实，未来还有许多谜团等待大家解决，让我们共同努力，说 不定你就是下一个达尔文。