生命的演绎-第3部分
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随后海洋无脊椎动物继续发展,层孔虫、苔藓虫、珊瑚等先后出现,笔石、腕足类、鹦鹉螺等开始变异分化。树形笔石继续发展,一部分固着在海底生活,而大部分开始远洋漂浮生活,遍及全球海域。层孔虫、苔藓虫、珊瑚等一起,是温暖浅海的重要造礁动物。海洋无脊椎动物新类群的出现和多样化,构成了浅海陆棚区的生物关系体系。
由于地壳运动产生的海洋与陆地的变迁,由滨海浅滩绿藻植物演化而来的陆生裸蕨植物开始出现,蕨类植物具有真正的根、茎和叶,并且根、茎和叶里具有输导组织和比较发达的机械组织,植株较高大,受精离不开水,大多生活在阴湿环境中,成为原始石松类和有节类。从蕨类植物再演化到裸子植物,标志着从孢子繁植转化为种子繁殖。裸子植物用种子繁殖适于陆上生活和传播,扩大了生存空间,形成了地球上的广大森林,为爬行动物的发展,提供了有利的生活环境。
地球上最早出现的脊椎动物是古代的鱼类,鱼类包括有颌类和无颌类。早期鱼类为无颌类,包括头甲鱼形类和鳍甲鱼形类。无颌类最早的类群是异甲类,之后出现了从无颌类分化出来的最早具颌的棘鱼类和盾皮鱼类。有了上下颌,就不仅是被动摄食微小有机物,而可主动追捕大的食物了。之后由棘鱼类发展到硬骨鱼类,包括总鳍鱼类、肺鱼类和辐鳍鱼类。盾皮鱼类发展为软骨鱼类出现了,如鲨鱼和鳐,还有生活在深海里的银鲛等。
随着总鳍鱼到陆地活动,成为陆生脊椎动物的最早类型,两栖类开始出现。脊椎动物在登上陆地的过程中首先要解决呼吸和行动问题。总鳍鱼已具有原始肺的构造,肉质偶鳍可以在地上爬行。残存下来的现代两栖类有蝾螈、青蛙等。
从两栖动物演化出来的蜥螈形类,很可能是爬行动物的祖先。经过长期演化,产生了能够适应干旱陆地环境的羊膜卵。于是,爬行动物诞生了。从两栖类水中产卵、水中受精发展到爬行动物的体内受精和产生羊膜卵,是脊椎动物演化史上的一次重大飞跃。
爬行动物在陆地上产卵、孵化,完全摆脱了水的限制,成为真正的陆生动物。陆地生活环境的复杂多变,为动物的进化提供了新的生态环境和适应方向,原始的爬行动物向各个方向分化和发展,分别进化为原始的鸟类和哺乳类。
从变温的爬行动物转化为恒温的鸟类,是脊椎动物演化史上的一次重大飞跃。恒温动物(鸟类和哺乳动物)的体温相对稳定,不受外界气温的影响,增强了对气候环境的适应性,扩大了地理分布范围。
早白垩世晚期出现了被子植物,中、晚白垩世很快繁育起来,新生代时极为繁盛,代替了裸子植物,成为植物界中最高级的类群,开始了被子植物时代。被子植物有比裸子植物更进步的内部构造和完善的生殖器官。因为种子外面有果皮包被,有利于保护种子,繁殖后代,能更好地适应陆地生活,所以被子植物是植物界最高等的类群。被子植物的迅速发展和更广泛的地理分布,为依赖植物为生的动物界提供了丰富的食物资源,促进了昆虫、鸟类和哺乳动物的大发展。
最早的哺乳动物是从三叠纪的似哺乳爬行动物中分化出来的。进入新生代,由于板块的分离或聚合,气候的分化,被子植物的迅速发展和广泛分布,促使哺乳动物迅速分化、辐射,得到了空前发展,取代了爬行动物,在地球上居于优势。从而脊椎动物的演化又进入了一个更高级的阶段──哺乳动物时代。从爬行动物的变温、卵生发展为哺乳动物的恒温、胎生和哺乳,以及高度发达的神经系统和感觉器官,是脊椎动物演化史上的一次重大飞跃。
最原始的哺乳动物主要是食虫的。古老的有蹄动物踝节类也是从原始食虫类演化而来的,是由食虫发展到食草过程中最原始的一个分支,是后来大多数有蹄动物,包括马、貘、犀等奇蹄类和猪、牛、羊等偶蹄类的共同祖先。食肉类又分为古食肉类、新食肉类和鳍脚类。始新世末期新食肉类繁盛起来,如现生的猫、虎、狗等。新食肉类出现不久,海生鳍脚类(海狮、海豹、海象)开始出现。
偶蹄类从始新世开始出现,经过渐新世、中新世和上新世大量发展,从更新世到现在。偶蹄类分为猪形类、骆驼类和反刍类。猪形类出现于始新世早期,都是些小形偶蹄类,如始新世的双锥齿兽,戈壁猪形兽等。从渐新世到上新世体形变大。更新世出现了与现代野猪相似的猪。反刍类包括鼷鹿、鹿、长颈鹿、牛、羊、羚羊等。
灵长类动物可能是由食虫类动物中的一个分支演化而来的,时间大约在距今7000万年前的中生代白垩纪末期,或者新生代第三纪古新世的初期。在北美洲和欧洲,曾在古新世以及随后的始新世的地层中发现了形态介于食虫类与灵长类之间的化石,与现生的普通树鼩非常相似。这种动物具有很多接近于灵长类动物的一些特征,例如具有圆形的眼眶,眼窝后面有褶皱,两眼开始并列;脑子较大,而嗅叶较小;第一指(趾)和其他四指(趾)稍有点分开,能伸出趾爪抓住树枝等等,经过长期与环境的作用,逐渐显现灵长类的特点。
生物进化实际上就是一部生物体与环境相互作用的历史。在这个历史行程中,各个阶段有着不同的主角,它们达到顶峰后然后逐步衰亡,然后新的主角登上历史舞台,这是生态环境在不断更新的结果,也是宇宙物质演化规律所导演的结果。
在生物的进化过程中,生物所处的环境可分为两种:一种环境是地球的自然气候、地理等,地球上各处的气候、地理不尽相同,各个地域、地区有着各自的环境特点,它们对生物的生存形态有着不同的影响。另一种是生物环境,这就是生活在地球上不同物种、以及同一物种中不同个体之间的相互关系,即各种生物之间的相互依存与竞争,这种关系对生物的生存形态产生更复杂深刻的作用和影响。
自然生态体系是一个比一般物质作用体系更加复杂的体系,它由非生物、微生物、植物、动物所组成,不同的物种有着不同的属性,它们有不同的生活习性、不同的繁衍方式,相互之间构成了食物链及其基础上的行为链,这样的生存链推动着物种的演化。在这个多物种的生物体系中,不同的生命形式之间结成一定的相互关系,并互为存在和发展的条件。
生物进化是一个逐步推进多方面进化的过程,生物表现在各种生物机能的进化,各种生物结构的产生和演化都对应于环境所施加的作用力,包括生物的活动能力、听力、视力、嗅觉、智力等等,各种机能根据生存需要逐步发展完善。随着生物与环境的不断作用,体内细微变化的逐步积累,经过漫长岁月的演变,生物从内在本质到外在形态都发生了很大变化。
从生存过程看,每个生命都要经历从出生、成长、成熟再到衰老的过程,这是生命体与环境相互作用的过程,每个生命体的身上都会打上时代的烙印。在生物体与环境中各种存在的相互作用过程中,作为一种作用力结构,生物的生存形态会因与环境的作用而产生变化,并且这样的变化会反映在生物体的内在组织结构和遗传结构上。表面看,生物活动围绕着生存和繁衍在进行,而其中却蕴涵着宇宙中物质形态变化和发展的趋势。
在地球上,动物、植物、微生物都在不断进化,同时,进化包含了生物结构、个体以及物种之间的关系、以及整个体系的进化。在生命发展进程中,每个生命的存在都是有意义的,它不是孤立存在,而是会对其它的生命存在产生影响,个体的作用看起来都微不足道,但众多微小生命的存在却决定着生命的演化过程。
生态系统是一个生物相互作用的体系,不同的生物相互依存、竞争,进行着循环、再生和发展。对于处在不断变化的相互关系中的生物来说,它们有必要进行生物结构和机能调整,使自身的生存形态与环境相适应。在生物的进化过程中,旧的生命形式不断地被新的取代,地球上的生命生生不息,并且发展得愈来愈完美。txt电子书分享平台
第三章 传统进化理论对吗
我们很少去怀疑一些经典的理论,尤其是一些教科书上的理论。那些我们从小就被灌输的理论都正确吗,回答应该是否定的。至少可以说,随着科学的发展,人类认知能力的提高,有的理论应该得到修正,有的则需要改变。
说到经典的理论,这里要说一下进化论。进化论是无神论和唯物主义的重要基础,我们小的时候就知道达尔文的进化论,它对于我们的生命观产生了很大影响。传统进化理论的核心就是变异和选择。这种理论从生物的变异性、遗传性、生存竞争等方面阐述了物种起源以及生物进化的思想,提出了自然选择在生物进化中的作用。它对进化的解释是这样的,生命在遗传过程中会产生变异,这种变异是偶然发生的,然后由自然对这些变异进行选择,即所谓的“物竞天择,适者生存”。
这种描述生物进化的理论有什么问题吗。依据这样的理论,遗传中偶然性变异是生命进化的前提,生命的进化必须通过生物偶然性变异或者说突变才能实现。那么,用这样的理论来解释生物的进化正确吗。对于从事科学研究的人来说,他们不会用偶然性来解释一种现象的产生,因为任何现象的产生都有其必然的原因。科学研究是严谨的,不能有丝毫模糊的地方,否则难以得到正确的结论,而传统的进化理论是一种模糊的理论,或者说只是一种观点。
那么,生物进化究竟是如何实现的呢?首先,让我们来看一下传统的自然选择理论对生物进化是如何解释的。
传统进化理论认为,生物结构由简单到复杂、生命形式由低级到高级这样的过程是自然选择的结果,即人们所熟知的“适者生存,优胜劣汰”的自然法制。自然选择对进化的解释是这样的:所有生命的繁殖过程基本上都与细胞分裂有关,在正常情况下,当一个细胞分裂成两个时,就产生两个一模一样、具有相同遗传因子的细胞。然而,在细胞复制过程中,偶尔会有一些微小的差错产生,导致被复制出来的细胞并不与母细胞完全相同,用生物学的术语来说就是“突变”。有些突变是不相干的,但有些突变则可能对生物个体行为造成明显影响。这些突变可能有害,而此类对于物种有害的“变种”将在自然竞争中不断地被淘汰。但是,有的时候,突变的结果可能会使个体拥有某种优势,使它能在生存竞争中处于有利地位,生物通过自然选择得以进化。
传统进化理论的核心就是变异与自然选择,进化是自然对生物变异的选择,这里变异的发生是偶然的,并且与外界的环境因素之间没有必然的联系,这样的进化便依赖于自然对偶然事件的选择。在这样的自然选择的理论里,生物进化在一定程度上是被动性的,它只有等待变异的自然发生,然后自然选择才能产生作用。然而,对于这样的解释人们不禁会产生一些疑问,变异为什么会发生,变异一定会发生吗,假如没有偶然性变异的发生生物进化就不可能实现吗?因此,有人对偶然性变异和自然选择理论能否完整准确地解释了生物进化过程提出了怀疑。
依据进化过程中的突变理论,遗传变异的发生是不可预知的,因为变异本身是纯粹的偶然现象,与外界因素没有直接关系。然而,假如说变异纯粹是随机性的,那么变异的取向是无穷的,突变过程只能依赖于极端偶然的事件,而产生有益变异必定是极少数,为罕见的现象。观察一下各种生物构造和形态,很多情况下难以用偶然性严格地解释生物器官组织和环境之间的对应关系,也就是在这里自然选择能起多大作用。对此有学者就指出,在地球上从无生命物质到具有智慧生命出现的整个自然进化过程中,假如只有偶然性变异在生物进化过程中起作用,那么生物进化会处于一个非常低的水平,并且生命能够存在的几率也是非常小的。所以,用偶然性变异来解释生物进化是传统进化理论的一个明显缺陷。
其实,当年达尔文面对一些生命现象也感到很困惑,感觉到这些现象难以用自然选择的理论去解释。在对待眼睛、大脑这样复杂的生物结构形成问题的时候,自然选择理论似乎遇到了麻烦,因为这些复杂生物结构的形成难以与自然选择之间产生关联。自进化论创立以来,这种理论一直受到人们的质疑,这是由于这种理论还存在不尽完善的地方,尤其在涉及到有关生命的意识和情感这类精神范畴内的问题时,传统进化论就显得无能为力了。
如果说偶然性变异难以解释生物的进化过程,那么究竟是什么推动了生物的进化。在前面一章里,我们谈到了宇宙物质形态演化规律,依据这个规律,生物形态应该反映其所处的环境状况,即生物形态与环境的变化之间有着必然联系。人们知道,生物的生存受到各种环境因素的影响,并且各种生物形态和构造都与其所处环境状态有着密切的关系,因此我们有必要研究生物分子结构的变化与环境之间究竟有什么关系。
在现代生物学中,人们更多地是从生物分子的层面对生命进行认识,而不是停留在对生命的一些表象认识上,遗传变异的发生应该有其内在的原因。作为宇宙物质形态演化过程中的一种存在,生物体或生物分子是一种有序的物质结构,生物变化应象物理和化学变化一样,不同的变化对应于不同的外在条件。在严格的科学意义上,不论是无生命物质还是生物结构的改变,它们都应有其可遵循的法则,即任何变化的产生都有其内在和外在的原因。因此,进化不应只依赖于自然对随机变化的选择,生物变异的发生应在一种可循的自然机制作用下得到实现。