古代生物进化

生命的诞生

说海洋动物登陆陆地的历史不长可以理解,因为大爆炸发生在5亿年前,但植物很晚才到达陆地似乎很难理解。一种解释是氧气,即氧气形成的臭氧层,可以屏蔽可以穿透其他气体的紫外线。有了臭氧层,生命可以离开可以保护紫外线的海水,直接在陆地上面对太阳。地球在大约4亿年前形成了臭氧层,所以此时生命被大规模转移到了陆地上。

陆地和海洋之间的进化联系可以通过今天仍然存活的古代总鳍鱼来证明。纯深海鱼的腿与陆地动物的腿相似。很明显,当时很多鱼是用腿在陆地上行走的,这种鱼的祖先因为缺乏勇气而撤退了。我们是勇者的后代,在我们的身上,都是勇者的基因。

然而,生命的真正登陆不仅取决于鱼的长腿,还取决于地核的力量,因为生命星球上充满水分的气候必然会侵蚀地貌。如果没有造山机制,那么地球上已经存在的山早就被夷平了,平地就意味着没有河流。而在没有河流的陆地上,生命是不可能深入的。然而,地球有一个造山的引擎,这是一个旋转的热核。核心岩浆通过层层地幔向上传导热量,由此引发的造山运动从未停止。这种造山运动几乎每1亿年就彻底改变一次地球的面貌。最近最大的造山运动离我们只有4000万年。它造就了地球上最高的喜马拉雅山和广袤的青藏高原,同时也影响了至少半个地球的生态和人类文明的布局。

地球上的山川河流是年轻的,地球表面生命气候的磨损需要地球不断修复,永远保持表面的凹凸不平,这样生命在使用地球的土地后,仍然可以享受贯穿河流,通向土地深处的生命链。我们的地球在40多亿年的年纪,依然充满沧桑。

从地心传来的整个地球的活力,在生命的存在和进化上,有着其他类似于我们的星球无法比拟的优势。金星上有山,甚至比地球上的山还要高,但它们形成于数十亿年前,只是气候干燥,没有被磨掉。其他岩石行星也很古老。我不知道这是巧合还是必然。简而言之,一个没有生命的星球的物理动态几乎停滞不前。

地球的生命力不仅在于创造山川河流,还在于改变整个大陆的形态。一旦局部心脏的热核对散热感到不适,就会拱起土地,就像婴儿踢被子一样。这个踢的过程就是大陆的漂移。在最近的2亿年里,地球的大陆从远古的三块变成了1亿年前的一块,然后又分离成了今天。

这种漂移,无论是分还是合,对生命的进化方式都有很大的影响。据调查,今天的大陆被划分成自生命登陆以来最多的板块,每个大陆明显有不同的生物物种。事实上,隔离导致的生物多样性似乎比其他因素导致的生物多样性更明显,而我们的祖先灵长类动物出生于大约6000万年前,当时大陆板块漂移到彼此最远的地方。

生命的着陆

地球因为自转而充满生机,从远古就保护着生命,一直推动着生物向智慧文明进化。但是,今天的智能文明并不需要地球自转太快,因为太快自转带来的太多地震、火山或强风都会给人类带来灾难。

我们很幸运,地球有一颗卫星——月球。它的质量只有地球的八十分之一,但它的引力却足以成为地球车轮的隐形制动器,不断减缓地球的自转。在过去的40多亿年里,月球使地球的自转速度减慢了至少一半,月球也随着地球自转速度的减慢而放松了束缚,逐渐离开了地球,以至于当人类出现的时候,它的表面直径与太阳从地球上的表面直径重合,这就给了人类一个观察太阳活动规律的机会。

月球引起的海洋潮汐无时无刻不在影响着陆地。正是这种力量推动着小贝壳。几亿年来,几亿次的摩擦,终于让地球的自转速度从一天10小时减慢到了24小时。

月球给我们留下了一个温暖而漫长的梦想之夜,它给人类最珍贵的礼物是地球历史上最稳定的地壳。

月球距离地球只有38万公里,所以人们可以看到它的表面轮廓。然而,无论人们如何想象月球上的神话,月球都是一颗死寂的星球。月球和地球在同样的距离获得太阳的光辉。但是,由于月球比地球小很多,所以他们的命运完全不同。

类月卫星

但是宇宙是复杂的。像月球这样的小天体,如果遇到一些特殊的外界条件,其表面会发生难以想象的事情。在太阳系的行星周围有许多像月亮一样的卫星。虽然它们离太阳很远,但因为离地球很近,引力很大,所以和我们的月球完全不同。

木星是太阳系中最大的行星,质量是地球的300多倍,拥有16颗卫星,其中4颗几乎和月球一样大。它们应该和月球表面状态类似,但情况完全不同。其中,木卫一1距离木星最近,因此木星巨大的引力搅动了其内部的热能,不断从核心喷出,形成火山。火山岩浆已经多次覆盖了这个星球的表面。从目前的情况来看,火山仍在猛烈喷发。不知道喷了多少年,还会再喷多久。但是,一个天体上存在着复杂的物理化学动力学,这对我们研究生命起源是非常有价值的。

另一方面,Io-2是一个在零下170度的冷空间中可能存在液态水的天体,外面是冰,里面是水。它的冰层有被木星潮汐力撕裂后重新冻结的痕迹,这可能证明除了核聚变能,引力能也能创造液态水,这可能意味着远离恒星的地方会有生命存在,因为液态水被认为是生命存在的最直接条件。

木星的成分基本上是氢,超新星制造的重元素在宇宙中所占比例很小,所以大部分都是像氢一样的古老物质。土星是氢最典型的产物,因为它的比重比水轻,但它美丽的光环是重元素。土星的光环基本上由岩石和冰组成。巨大的土星和它的薄光环的物质比例,很可能代表了太阳系中宇宙的原始物质和超新星制造的重元素之间的比例。/ca & gt;

参考资料:

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达尔文主义

达尔文主义

英国生物学家C.R .达尔文创立的以自然选择为中心的生物进化理论,通常被称为进化论。达尔文运用了地质学、古生物学、比较解剖学、胚胎学等方面的大量材料,特别是他在环球航行中以及研究家养动植物时获得的第一手材料,令人信服地证明了各种生物都是从原始祖先进化而来的,揭示了自然选择是生物进化的主要动因,从而使进化真正成为一门科学。自然选择的主要内容包括变异和遗传、生存竞争和选择。变异是原材料的选择。在生存竞争中,有利的变异将被保留,而有害的变异将被淘汰。经过长期的积累,有利的变异导致性状的差异,最终形成新的物种。生物就是这样通过自然选择慢慢进化的。英国生物学家A.R .华莱士和达尔文同时提出了类似的观点,并在1889年首次将达尔文的理论称为“达尔文主义”。达尔文主义的其他著名代表是T.H .赫胥黎和E.H .黑克尔。

达尔文主义第一次将生物学置于完全科学的基础之上,它的出现不仅是生物学的一次伟大革命,也是人类思想史上的一次伟大革命,具有重大的哲学意义。它用自然选择的进化理论合理地解释了生物的多样性和适应性,从而有效地打击了神创论和目的论的唯心主义,后者长期以来主张上帝利用生物的多样性和适应性有目的地创造了生物。这是唯物主义世界观的伟大胜利。马克思和恩格斯高度评价达尔文的进化论,并把它作为自己理论的博物学基础。唯心主义者试图利用达尔文主义宣传自己的哲学思想和社会政治观点,产生了社会达尔文主义、庸俗进化论等流派。围绕达尔文主义的哲学斗争一直延续至今。

在达尔文的时代,细胞理论刚刚建立,遗传学还没有成为一门科学,所以达尔文主义没有也不可能揭示生物遗传和变异的机制。此外,达尔文还过分强调生物进化缓慢。19年底以来,出现了达尔文自然选择理论与遗传学相结合的趋势,各种生物科学的新成果使达尔文主义发展到一个新阶段(见新达尔文主义和综合进化论)。

新达尔文主义

新达尔文主义

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达尔文的自然选择理论和魏斯曼的种质理论相结合的生物进化理论。新达尔文主义产生于19年底,由德国生物学家魏斯曼创立。美国遗传学家摩根(T.H. Morgan)和英国遗传学家汤姆森(J.A. Thomson)也是颇具影响力的新达尔文主义者。1896年,G.J. Romanes首次将这一理论称为“新达尔文主义”。

19世纪下半叶,细胞学有了很大的发展,陆续发现了细胞核、染色体、有丝分裂、减数分裂等重要事实。在这些成果的基础上,魏斯曼通过自己的实验研究,认真探讨了遗传和进化的问题。他做了一个著名的剪老鼠尾巴的实验,发现老鼠的尾巴在连续剪了22代之后并没有变短,这就否定了他的性状遗传(见拉马克主义)。魏斯曼提出生物由种质和体质组成。种质是遗传物质,专门从事繁殖和遗传;体质发挥营养、生长等功能。种质稳定连续,不受体质影响。它包含在性细胞核中,主要是染色体中。后天性状是生理变化,所以不能遗传。魏斯曼认为,进化是种质通过自然选择有利变异的结果。1917年,摩尔根提出了“基因论”,将魏斯曼种质发展为染色体上的线性遗传因子,即基因。新达尔文主义是进化理论发展的一个重要阶段。魏斯曼将遗传学与自然选择理论相结合,开创了进化研究的新方向。他首次区分了种质和体质,指出了遗传的物质基础和连续性,补充了达尔文关于遗传机制的观点。这是新达尔文主义的一个重要贡献。但魏斯曼的种质与体质的绝对对立有一定的局限性。

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达尔文主义、新达尔文主义和现代达尔文主义

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文/马盖莲

1达尔文主义

即达尔文学说,以达尔文的著作《物种起源》为基础,从分类学、形态学、胚胎学、生物地理学、古生物学等方面列举事实,证明不同生物之间存在一定的亲缘关系;古代生物和现代生物有共同的祖先;现代生物是古代少数原始类型按照自然选择规律逐渐进化的产物。这是一个巨大的生物进化系统。在达尔文主义的科学体系中,最重要的理论是自然选择,其主要内容可以概括为:过度繁殖、生存竞争、基因变异和适者生存。随后,英国的赫胥黎和德国的黑克尔赞扬并接受了达尔文主义,同时在不同方面发展了达尔文的进化论,成为达尔文主义学派。

达尔文的进化论,回答了很多拉马克无法解释的问题,是当时最完美的进化论。这一理论在思想、学术内容和科学方法上都做出了极其重要的贡献。但也引发了多方面的争议。首先,达尔文关于生存斗争的论述包括很多方面,即生物与无机自然条件的斗争;同一个物种的斗争——种内斗争;与不同物种的斗争——种间斗争。但他主要指的是生产过剩导致的种内斗争。显然,达尔文的理解并不全面。事实上,在自然界的各种生物中,既有冲突,也有和谐;它既包括对抗,也包括合作。达尔文过分强调了“斗争”这一方面,而忽略了其他方面的各种联系。其次,他把生产过剩导致的生存斗争作为生物进化的主要动力是不恰当的。事实上,没有人口过剩,物种就会变异,旧的物种就会灭绝,新的更发达的物种就会取而代之。第三,达尔文的一些观点仍然没有得到现代科学的支持。达尔文同意生物在环境条件影响下获得的新性状可以代代相传。达尔文的获得性遗传假说(拉马克提出),作为科学中的普遍规律,至今仍未得到充分证明。

新达尔文主义

新达尔文主义由德国动物学家魏斯曼提出,魏斯曼、孟德尔、德弗里斯、摩尔根都是有影响的新达尔文主义者。他们形成了一个新的达尔文学派。魏斯曼(1834 ~ 1914)反对达尔文的获得性遗传思想,但同时接受达尔文自然选择的一般概念,将这种选择机制扩展到种质上,提出了“种质论”,即生物是由种质和体质组成的。种质是生殖细胞,体质是体细胞,所以新物种的形成是种质产生的,两者不能转化。环境条件只能引起体质的变化,不能引起种质的变化,所以占有欲不能遗传。奥地利遗传学家乔治·约翰·孟德尔(1822 ~ 1884)提出了“遗传因素”理论,即控制生物性状的遗传物质是作为一个自足的因素存在的。他们可以躲起来,但不会消失。减数分裂形成配子时,成对的因子互不干扰对方的分离;通过因子重组。孟德尔的观点表明,决定遗传性状的是因素,而不是环境。这和达尔文的获得性遗传观点明显不同。荷兰植物学家Defrees (1848 ~ 1935)提出了“突变理论”。他认为进化不一定像达尔文说的那样是由微小的突变(连续突变)形成的,他说突变可以是一种不连续,直接导致新物种的产生。显然,在Defrees看来,自然选择在进化中的作用并不重要,只是在突变中起到筛选作用。托马斯·亨特·摩根(1866 ~ 1946)是美国细胞遗传学家。他提出了“基因理论”。他认为基因在染色体上呈直线排列,从而建立了不同基因与性状的对应关系。这样就可以根据基因的变化来判断性状的变化。摩根认为,生物的基因重组必然以一定的频率发生,其发生与外界环境没有必然联系。相信这种变异一旦发生就会稳定在一个新的状态。因此,后天获得的性状不是遗传的。

新达尔文学派虽然提出了“种质论”、“基因论”、“突变论”,但也引起了不少争议。首先,新达尔文主义在个体层面研究生物进化,而进化是群体范畴的问题。所以这个理论在总体上解释生物进化有一定的局限性。其次,新达尔文派的学者大多忽视了自然选择理论在进化中的重要地位,因此无法正确解释进化的过程。

3现代达尔文主义

也被称为综合达尔文主义,以乌克兰遗传学家杜布赞斯基的《遗传学和物种起源》(1937年出版)一书的出版为标志。杜布赞斯基在本书中提出的“综合论”是现代达尔文主义的理论基础。综合论的基本内容包括:(1)种群是生物进化的基本单位;进化机制的研究属于群体遗传学的范畴。(2)突变、选择和隔离是物种形成和生物进化的三个基本环节。他认为,突变是一种普遍现象,不仅可以产生大量的等位基因,还可以产生大量的多重等位基因,从而大大增加了生物变异的潜力。随机突变一旦发生,就会受到选择的影响。通过自然选择,有害的突变将被淘汰,有利的基因突变将被保留。结果导致基因频率的方向性变化,从而能够形成新的生物基因类型。一个种群的遗传组成发生变化后,如果这个种群能与其他种群杂交,就不能形成稳定的物种,即物种的形成必须通过隔离来实现。这是他早期的综合论,也称“旧综合论”。1970年,杜布赞斯基出版了另一本书《进化过程的遗传学》。在这本书中,他还修正了上述综合理论。他认为在大多数生物中,自然选择并不只是简单地起到筛选的作用。在杂合状态下,自然选择保留了许多有害甚至致命的基因,因为自然界存在各种选择机制或模型。这一思想成为他相对于“旧综合论”的“新综合论”。

杜布赞斯基的综合理论融合了自然选择理论和基因理论,吸收了达尔文理论的精华,提出了自然选择模式的概念,从而丰富和发展了达尔文的选择性,他引入群体遗传学原理弥补了新达尔文基因理论的不足。他运用分子生物学和群体遗传学的原理和方法,阐明了生物进化过程中内因(生物遗传变异)和外因(环境选择)、偶然性(遗传变异)和必然性(选择)的辩证关系。尽管如此,在进化理论研究的一些重要问题上,杜布赞斯基的综合理论并不能给出令人信服的解释。如生物体的新结构和新器官的形成,不能完全用突变、基因重组、选择和分离的理论来解释。如果离开生活方式的改变,习惯和机制变异的持续作用,以及与其他器官的相互作用,很难给出满意的答案。此外,该理论将实验方法理解为研究生物进化的唯一手段是不恰当的。

保存在岩层中的古生物化石遗迹、遗物和活动遗迹。fossil这个词来自拉丁语fossillis,意思是挖掘。化石是古生物学的主要研究对象,为研究地质时期动植物的生活史提供证据。我国古籍中已经有化石的记载,如春秋时期的计然、三国时期的吴晋,都提到了产于陕西的“龙骨”,即古代脊椎动物的骨骼和牙齿;《山海经》中也有“石鱼”(即鱼化石)的描述;南朝齐梁时期的陶弘景琥珀中有古昆虫的描述。宋代沈括对螺蚌化石和万度鱼化石的起源有正确的认识。迄今为止,发现的最早的细菌化石是35亿年前澳大利亚Walla Onna群中的丝状细菌化石。