生命的进化_本书编写组编.pdf

书书书图书在版编目（）数据生命的进化 生命的进化编写组编广州：广东世界图书出版公司，生生进化学说 青少年读物 中国版本图书馆 数据核字（）第 号生命的进化责任编辑：韩海霞责任技编：刘上锦余坤泽出版发行：广东世界图书出版公司（广州市新港西路大江冲 号邮编：）电话：（）：，经销：各地新华书店印刷：北京楠萍印刷有限公司（通州区潞城镇七级工业大院邮编：）版次：年 月第 版第 次印刷开本：印张：书号：定价：元若因印装质量问题影响阅读，请与承印厂联系退换。1前言长期以来，许多人对生命进化的认识有所误解，总以为其看不见、摸不着，离我们的日常生活十分遥远，认为进化史是科学家的事情。其实生命的进化是个过程，有起源、发展和灭亡。而现在的生物(包括人类)仅仅是处于进化过程中的一个小小阶段，随着科技的发展，不重视进化对生态和人类的影响，那么进化将可能给生命带来致命的打击。非典、禽流感、H1N1 流感等病毒的疯狂传染，对人类生活产生非常大的干扰，如果我们了解病毒的传播和进化过程，就能更及时地遏制这些不逊之客，预防这些病毒的产生和泛滥，保护我们人类自身的安全。人类是进化的产物，与其他生物相比，人类的缺憾都深深植根于进化之中，人类身上常有的疾病，如高血压、心脏病、胃下垂、肠胃炎、痔疮等，在其他生物中很少出现。腰椎间盘突出、妇女助产等都属于人类的“专利”，甚至一些行为举止也深深打上进化的烙印。进化塑造了人类，人类也创造了文明。在哺乳纲灵长目中，人类是唯一能直立行走的动物。人类有聪明的大脑、灵巧的双手、光洁的肌肤，从而成为地球的主人，这一切不是上帝的恩赐，而是进化的结果。恩格斯说，人类是动物进化而来，“多少带有些兽性”。正由于这种兽性始终困扰着人类，“人类一思考，上帝就发笑”，人类需要进化，像其他生命一样需要不断前言 2地改化，不断地进步。本书主要从生命进化的过程向读者逐步展现生命的起源和进化的画卷，是一本涉及部分理论，但又浅显易懂的科普读物，书中图文并茂，内容形象生动，对生命进化科普知识爱好者来说是一本不可多得的科普读物。由于作者水平有限，不足之处在所难免，敬请读者批评指正。生命的进化书书书 1ContentsContents目 录生命的进化与未来地球的起源与演化1地质年代2生命进化的过程4生命进化的意义7生命进化的研究历史15生命的未来19微生物的进化发现微生物24微生物王国奇观26古菌的进化33病毒也在变35细菌的杂交40真菌的起源和演化41植物的进化植物的特征43植物进化的过程45植物起源的中心59鱼的进化最早的鱼62狼鳍鱼化石67珍贵的中华鲟70拉蒂迈鱼标本71灭绝的盾皮鱼73软骨鱼的进化74硬骨鱼的进化75两栖类的进化两栖动物的特征77两栖动物的形态与机能80两栖动物的生殖发育80两栖动物的生态分布81两栖动物的进化历程81鸟类的进化鸟类的分类84鸟类的主要特征87鸟类进化的历程88最古老的鸟90孔子鸟93鸡的基因图谱94渡渡鸟的灭绝97檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨目录 2无脊椎动物的进化无脊椎动物的特征106无脊椎动物的进化历程113几种无脊椎动物的进化115标准化石 菊石120分布广泛的节肢动物122五彩缤纷的昆虫世界124爬行动物的进化爬行动物的分类127爬行动物的祖先132恐龙的灭绝133古老的龟鳖143最大的爬行动物 鳄鱼144哺乳动物的进化哺乳动物的主要特征147哺乳动物的分类150哺乳动物进化的历程151几种哺乳动物的进化154马的进化166羊的进化170适应性强的老鼠173奇特的鸭嘴兽174犬的进化175蝙蝠的进化179南极狼的灭绝180人类的进化人类从古猿中来182人类文明史184人类进化的探讨189人类发展阶段196人类进化的启示200檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨生命的进化书书书 1生命的进化与未来地球的起源与演化“进化”一词来源于拉丁文 evolution，原义为“展开”，一般用以指事物的逐渐变化、发展，由一种状态过渡到另一种状态。1762 年，瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。生物进化是指一切生命形态发生、发展的演变过程。46 亿年前，刚刚形成的地球是一个没有生命的世界。那时，天空中赤日炎炎、电闪雷鸣，地面上火山喷发、熔岩横溢。从火山中喷出的甲烷、氨、氢、水蒸气等气体包围在地球表面，形成了原始大气层。原始大气与现在的大气成分完全不同:没有氧，也没有臭氧层，太阳的紫外线直射到地面上。在紫外线、宇宙射线、闪电、高温等巨大的自然条件长期作用下，原始大气中的各种成分不断发生合成或分解反应，形成了多种简单的有机物，这就为原始生命的产生创造了物质条件。后来(大约在 39 亿年前)，地球的温度逐渐降低，但火山的喷发仍然很频繁，地壳也发生了变化，有些地方隆起形成高原和山脉，有些地方下降形成洼地和山谷。同时，大气中的水蒸气不断增多。当水蒸气达到饱和状态，冷却以后，便成为雨水降落到地面，汇入洼地，形成原始海洋。原始大气中的简单有机物也随着雨水进入原始海洋。在原始海洋中，这些简单的有机物在一定条件下，不断地进行反应，经过极其漫长的岁月，逐渐生命的进化与未来 2形成了原始生命。因此，原始海洋是原始生命诞生的摇篮。由此可知，地球刚形成时是没有生命的，原始生命是在原始地球条件下，由非生命物质经过极其漫长的岁月逐渐形成的。科学家们还进行了大量的科学实验来研究生命的起源。1965 年我国生物学家首次人工合成了简单的蛋白质分子 结晶牛胰岛素。1953 年，美国学者米勒首次模拟原始大气成分，合成出了简单的有机物。这些实验对人们认识生命起源的过程有着十分重要的意义。虽然目前人们对生命起源的详细过程知道的还不多，但是随着科学技术的发展和研究手段的提高，人类总有一天会揭开生命起源的全部秘密。地质年代要了解生命的进化需要先了解地球的历史。我们把地史划分为 5 个代，代以下再分纪、世等;与地质时代单位相应的地层单位称界、系、统等。地层单位分国际性地层单位、全国性或大区域性地层单位和地方性地层单位。国际性地层单位适用于全世界，是根据生物演化阶段划分的。因为生物门类(纲、目、科)的演化阶段，全世界是一致的，所以据此划分的地层单位必然适用于世界各地，称国际性地层单位，包括界、系、统。具体解释如下:界 国际性通用的最大的地层单位，包括一个代的时间内所形成的地层。系 界的一部分，是国际地层表中的第二级单位，代表一个纪的时间内所形成的地层。系一般是根据首次研究的典型地区的古地名、古民族名或岩性特征等命名的。如寒武系、奥陶系、石炭系、白垩系等。统 系的一部分，是国际地层表中的第三级单位，代表一个世的时间内所形成的地层。全国性或大区域性地层单位有阶、时带，地方性地层单位有群、组、段、层。生命的进化 3地质时代单位有代、纪、世、期、时。代 地质时代的最大单位，在代的时间内形成界的地层。代的名称和界的名称相符合。如，太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。纪 代的一部分，代表形成一个系的地层所占的时间。纪的名称和系的名称符合，如寒武纪、奥陶纪等。震旦纪 很早以前，在我国(特别在北方)就发现在古老变质岩系(即前震旦亚界)之上，含有丰富化石的寒武系之下，发育了一套巨厚的完整的没有变质的或变质程度很低的沉积岩系，其中除含有大量藻类化石外，很少发现其他生物遗迹，当初就把这套地层命名为震旦系，其时代称震旦纪。震旦是中国的古称。中国是震旦系发育最好的国家，地层完整，剖面清楚，分布广泛。因此，我国很早就把震旦系列入我国地质年代表中。寒武纪 因英国的寒武山脉(今译坎布连山脉)而得名。奥陶纪和志留纪 根据英国威尔士一个古代民族居住的地方名称和古代民族名称命名的。泥盆纪 因英国西南部泥盆州(现译为得文郡)海相岩系而得名。石炭纪 因英格兰的高山灰岩及其含煤层而得名。二叠纪 最初得名于乌拉尔山西坡的彼尔姆州。“二叠”则因该时代德国南部地层可以分为上下两套而得名。三叠纪 当初按德国南部地层的三分性特点而命名。侏罗纪 按法瑞交界地方侏罗山(现译为汝拉山)地层研究而命名。白垩纪 按英吉利海峡两岸主要由白垩土地层构成而命名。地质年代表及其出现的生物特征如下表:代 纪 世代号起始时间(百万年)生物开始出现类型新生代 第四纪 全新世Qh 0.01人类出现晚更新世Qp中更新世Qp2早更新世Qp1 1.64新近纪 上新世N2 5.00中新世N1 23.3近代哺乳类出现生命的进化与未来 4续表代 纪 世代号起始时间(百万年)生物开始出现类型古近纪 渐新世E3 37.5始新世E2 50古新世E1 65鱼类出现中生代 白垩纪K 135被子植物、浮游钙藻出现侏罗纪J 208鸟类哺乳类出现三叠纪T 250蜥龙 鱼龙出现晚古生代 二叠纪P 290兽行型类 裸子植物出现石炭纪C 362坚孔类 种子蕨 科达类出现泥盆纪D 410总鳍鱼类 节蕨 石松 真蕨植物出现早古生代 志留纪S 439裸蕨植物出现奥陶纪O 510无颌类出现寒武纪570硬壳动物出现新元古代 震旦纪Z 680不具硬壳动物出现南华纪Nh 800青白口纪Qb 1000多细胞动物 高级藻类出现中元古代 蓟县纪JX 1400真核动物出现(绿藻)长城纪Ch 1800古元古代 滹沱纪Hl 2300五台纪Wt 2500新太古代Ar3 2800原核生物出现(菌类及蓝藻)中太古代Ar2 3200古太古代Ar1 3600生命现象开始出现始太古代Ar0 45oo生命进化的过程据科学家分析，生物体都是由碳、氢、氮、氧等元素组成的物质构成，而这些元素在非生物环境里都能找到。也就是说，组成生物体物质的元素，生命的进化 5没有一种是生物体本身独有的。这说明了组成生物和非生物物质的元素都是共通的。生命的起源是一个长期的演化过程，这个过程是在原始地球条件下开始进行的。原始大气成分中由碳、氢、氮、氧等元素组成的甲烷、氨和水汽等物质，在大自然各种射线和闪电等因素的作用下，形成了许多与生命有关的较为简单的有机物，并通过雨水作用，经湖泊、河流最后汇集到原始海洋中。在原始海洋中，这些有机物不断地相互作用，经过极其漫长的岁月，生成了蛋白质和核酸等较为复杂的有机物。后来，这些有机物再经过原始海洋中各种条件的激烈变化，在极其漫长的岁月中，逐渐形成了既能吸取外界物质，又能排除自身废物，具有原始新陈代谢和自我繁殖的、有一定结构的原始生命体。原始生命体再经过极其漫长的历程，才逐步进化成现在所看到的丰富多彩的生物世界。地球上原本没有生命，大约在 38 亿年前才出现了生命。地球上最早的生命是由非生命物质转化来的，因此现在生存的各种生物有着共同的祖先。原始的生命并不具有细胞结构，后来才出现了少数的单细胞，这类生物在适当的条件下不断地分化、演变，一些进化成植物，另一些进化成动物直至人类。据估计，现在生存在地球上的生物约有 500 万 1000 万种，而只占曾经生存在地球上生物的一小部分，远不到 10%。生物的进化不仅表现在物种和数量的增加，还表现在生物的结构趋于复杂和不断完善。在进化过程中，生物的种类由少到多，生物的结构和功能由简单到复杂，由低等到高等。1809 年，法国学者拉马克 动物哲学出版，最早提出了生物进化论。1831 年，英国学者达尔文的 物种起源为进化论奠定了基础，提出了“物竞天择，适者生存”。1929 年，中国古生物学家裴文中发现了第一个“北京人”头盖骨，推进了人类起源的研究。近年来，由于完整基因组研究所产生的进化基因组学将为研究生命的起源和进化开拓新的途径。地球上形形色色的生物是怎样进化来的?通过科学家辛勤的研究探索，终于找到了大量说明生物进化的可靠证据，同时，也有许多事实说明了生物进化的历程。生命的进化与未来 6植物进化历程植物的进化是遵循着由简单到复杂、由水生到陆生的方向进行的。原始单细胞绿藻在原始海洋中，经过漫长的年代，进化为多细胞藻类。后来，由于地壳的剧烈运动，不少水域变成陆地，某些绿藻进化为蕨类植物，适应陆地环境。以后由于陆地气候干燥，蕨类植物进化为裸子植物，用种子繁殖，完全摆脱对水域的依赖。再经过一段时期，某些裸子