生命的本能：探索生物演化的历程(生命的起源与演化是什么？)
生命的本能：探索生物演化的历程
生命的本能是指生物在生存和繁衍中所表现出来的一种本能。这种本能是生物长期演化的结果，是各种适应环境的生物特性在进化中的保留和发展。从单细胞到多细胞，从原始生物到高等生物，生命的本能在生物演化的历程中扮演着重要的角色。
生命的本能：探索生物演化的历程
从进化的角度来看，生命的本能是由基因所决定的。基因是生物体内信息的载体，是生物遗传和进化的基础。基因的变异是生物进化的源泉，而基因的选择则是生物进化的推动力。这种推动力使得生物在适应环境中发生了种种变化，从而形成了不同的物种和生态系统。
从生态的角度来看，生命的本能是生物在适应环境中所表现出来的一种行为。生物的生态行为可以分为两类：一是生物的适应行为，即生物为了适应环境而表现出来的行为；二是生物的本能行为，即生物在生存和繁衍中所表现出来的行为。这些行为包括觅食、交配、捕食、逃避等，都是生命的本能在行为上的表现。
从生理的角度来看，生命的本能是生物体内的一种生理机制。生物的生理机制与环境之间存在着一种相互作用关系。生物为了适应不同的环境，体内的生理机制也会发生相应的变化。例如，生物在寒冷的环境中会增加体内的脂肪含量，以保持体温的稳定。
总之，生命的本能是生物在生存和繁衍中所表现出来的一种本能，它是生物长期演化的结果。生命的本能在生物演化的历程中扮演着重要的角色，它是生物进化的基础和推动力，是生物适应环境的行为和生理机制。
生命的起源与演化是什么？
就是地球上的生命是由少到多，慢慢演化而来。它们有一个共同的祖先，这个祖先就是一，而这个一是由天地而生，用今天的话说，可能就是由无机界所形成。 生命的起源应当追溯到与生命有关的元素及化学分子的起源。因而，生命的起源过程应当从宇宙形成之初、通过所谓的“大爆炸”产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素谈起。 大约在66亿年前，银河系内发生过一次大爆炸，其碎片和散漫物质经过长时间的凝集，大约在46亿年前形成了太阳系。作为太阳系一员的地球也在46亿年前形成了。接着，冰冷的星云物质释放出大量的引力势能，再转化为动能、热能，致使温度升高，加上地球内部元素的放射性热能也发生增温作用，故初期的地球呈熔融状态。高温的地球在旋转过程中其中的物质发生分异，重的元素下沉到中心凝聚为地核，较轻的物质构成地幔和地壳，逐渐出现了圈层结构。这个过程经过了漫长的时间，大约在38亿年前出现原始地壳，这个时间与多数月球表面的岩石年龄一致。 生命的起源与演化是和宇宙的起源与演化密切相关的。生命的构成元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫等是来自“大爆炸”后元素的演化。资料表明前生物阶段的化学演化并不局限于地球，在宇宙空间中广泛地存在着化学演化的产物。在星际演化中，某些生物单分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中，接着在行星表面的一定条件下产生了象多肽、多聚核苷酸等生物高分子。通过若干前生物演化的过渡形式最终在地球上形成了最原始的生物系统，即具有原始细胞结构的生命。至此，生物学的演化开始，直到今天地球上产生了无数复杂的生命形式。 38亿年前，地球上形成了稳定的陆块，各种证据表明液态的水圈是热的，甚至是沸腾的。现生的一些极端嗜热的古细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式，其代谢方式可能是化学无机自养。澳大利亚西部瓦拉伍那群中35亿年前的微生物可能是地球上最早的生命证据。 原始地壳的出现，标志着地球由天文行星时代进入地质发展时代，具有原始细胞结构的生命也开始逐渐形成。但是在很长的时间内尚无较多的生物出现，一直到距今5.4亿年前的寒武纪，带壳的后生动物才大量出现，故把寒武纪以后的地质时代称为显生宙。 在中世纪的西方，《圣经》上描绘的上帝，在七天之内造就万物之说，也是非常流行。今天看来，生命起源并不像这些古老传说，或神话描绘的那样，但表明了人类长期以来，对生命起源之谜倾注了极大地热情和关注。但生命起源应该是怎样发生的？科学又是怎样对这一千古之谜进行探索的？我们已经取得了哪些进展？还有哪些问题没有解决？ 首先，生命起源之说，第一个谜是生命的时间，起源的时间问题。在中世纪的西方，人们对《圣经》的上帝造人的故事是深信不疑的，在1650年，一位爱尔兰大主教根据圣经上所描述的，计算出上帝创世的确切时间是公元前4004年，而另一位牧师甚至把创世时间更加精确地计算到公元前4004年10月23号上午九点钟。也就是说，生命起源距今的话，是六千年前，这当然不是真的，而真的是什么呢？真的就是用科学的回答，科学是怎么回答这个生命起源的时间呢？那就是说用化石，是保存在岩石中的化石来回答。我们知道，生物死亡后，它们的遗迹在适当的条件下，就保存在岩石之中，我们把它们称作化石。地质历史中形成的岩层，就像一部编年史书，地球生物的演化历史，就深深埋藏在这些岩石之中，年代越久远的生物化石，就保存在岩层的最底层。 迄今为止，我们发现了最古老的生物化石是来自澳大利亚西部，距今约三十五亿年前的岩石，这些化石类似于现在的蓝藻，它是一些原始的生命，是肉眼看不见的。它的大小只有几个微米，到几十个微米，因此我们可以说，生命起源它不晚于三十五亿年。同时我们知道地球的形成年龄大约在46亿年前，有这两个数据我们就可以看到生命起源的年龄，大致可以界定在46亿年到35亿年之间。今天，随着科学的发展，地质学家认为，在地球形成的早期，地球受到了大量的小行星和陨石的撞击，它是不适合生命的生存。与其说当时地球上有生命，还不如说它在毁灭生命，因此地球上生命起源的时间，它不早于40亿年。另外，在格陵兰的38.5亿年的岩石中发现了碳，这个碳的话，我们知道，碳分两种，一个无机碳，一个有机碳。另外，这个碳的话，它有重碳和轻碳之分，因此我们可以根据这个碳之中的轻碳和重碳之比，就来可以推测这些碳的来源。科学家根据碳的同位素分析，推测这些碳它是有机碳，是来源于生物体。也就是说，这样我们把生命起源的时间大大缩短了，也就是在距今40亿年到38亿年之间，自从地球上生命起源之后，一直到现在45亿年，就是生生不息的生命演化史
生命的起源与生物演化
生物圈在大气圈和水圈的发展过程中也开始了自己的演化历史，在已发现的所有最古老的地层中都发现有原始植物遗留的残迹，所以说生命的开始也应该是很早的。所有的有机体都是由化学元素组成的，构成细胞质的95%是C，H，O，N，P，S，K，Na，Ca，Mn，Cl等，还有微量的Fe，Cu，Zn，Mo，B，F，Si和I等，这些元素也是水圈和大气圈的重要组成部分。在过热或过冷的温度下，不适合于生命生存。在其他星体上，水或汽化或冻结，不利于生命的形成。最初的生命是在水圈中产生的，在液体水温0～100 ℃范围内是生命繁殖的良好环境。由于地球在太阳系中的位置，恰好具有这样的温度条件。地球上还存在着多种能量形式，如紫外线、闪电、陨石冲击、放射性活动、火山和温泉等，从化学观点看，上述能源中只要有很少部分有效地运用于适当的场所，便足以供给形成生命的需要。生命是从无机界中产生的，这早已被人们接受。S.L.Miller（1957）将CH4，NH3，H2 等气体混合，利用电子放电，在实验室中获取了氨基酸和其他有机化合物，其中氨基酸为地球上生物的基础物质。很多人认为早期的大气圈中含有CH4，NH3，H2 等强还原物质（K.B.Krauskopf，1979），生物很可能在这样的大气圈中产生。
由无机物转化到有机物组成的原始生命，再由原始生命发展成细胞是一个复杂的物理化学和生物化学作用过程，要经历数亿年的时间。生物从原核细胞发展到真核细胞则需要更长的时间。在地质历史漫长的岁月中，生物由简单到复杂，由低级到高级，由水生到陆生，适应能力越来越强，最后形成繁盛的生物圈（图11-20）。
图11-20 生命演化的主要阶段
（据张昀，1998）
迄今为止所发现的最早的生命记录，是保存在格陵兰西部的古老沉积变质岩中的一些生物合成的有机碳，其年龄约为38亿年，它代表了生命演化的第一次重要突破，表明大约在冥古宙末期-太古宙初期，地球已完成了前生命演化的化学阶段，产生了原始生命。
真正的最古老的生物化石记录是发现于澳大利亚西部地台区的蓝绿藻形成的叠层石，年代为距今35亿年；南非发现的类似叠层石形成于距今34亿年前。人们根据这些古老的生物化石推测，生活在古海洋中、具有光合作用功能、能沉淀碳酸盐并建造叠层石的菌藻类原核细胞生物在35亿年以前至20亿年前一直在生物圈中占统治地位，并可能是唯一的生命类型。也就是说它们贯穿了整个漫长的太古宙，并延续到元古宙，只是越到后期越繁盛而已。元古宙时期菌藻类空前繁盛，被称为菌藻植物时代。此时期，除了低等的蓝绿藻，还出现了大量繁殖的褐藻、红藻等高级藻类植物。在距今19亿～20亿年前开始出现真核细胞生物，这是生物演化史上的第二次重大事件。生物演化中的第三次重要飞跃是多细胞生物的出现，一般认为多细胞植物出现在新元古代早期的9 亿～10 亿年前，而多细胞动物（也称后生动物）出现在新元古代中期的8亿年前。在新元古代晚期的7亿～6亿年前，多细胞动物发生第一次大发展，出现了很多的门类（图11-21），如产于澳大利亚的伊迪卡拉（Ediacara）动物群可作为其典型代表，这些动物主要是多细胞软体动物。到了新元古代末期，一些具有硬壳的小型动物开始出现，标志着生物发展即将进入一个新的阶段。
图11-21 动物进化图解
（据苏文才，1987）
显生宙（最近5.42亿年以来）生物演化迅速进入了繁盛阶段，生物逐渐占领了海、陆、空领域，形成完整而连续的生物圈和变化多样的生态环境。在该阶段中，生物的进化往往以大爆发的方式出现，几乎每个门类都是通过大爆发的方式进入繁盛期的，其中由辐射演化所产生的许多分枝，有的延续下来，有的则先后绝灭了。最为突出的是刚进入显生宙时的“寒武纪生物大爆发”，多种较高级的生物突发性大量繁盛。据研究，早寒武世期间的动物化石达900多种，有9个门类的海洋生物是首次出现。我国云南澄江地区发现的“澄江动物群”化石（5.3亿年）就是其典型代表。如同爆发性的进化一样，生物绝灭也呈现突发性，老物种的绝灭为新物种的爆发性发展留下了广阔的空间。显生宙以来至少有五次重大的生物绝灭事件，分别发生在寒武纪末、泥盆纪末、二叠纪末、三叠纪末和白垩纪末。
在早古生代的海洋中，各种海生藻类仍在继续发展，但海生动物的发展更为突出。早古生代是海洋无脊椎动物的空前繁盛时期。寒武纪和奥陶纪三叶虫最盛，奥陶纪和志留纪笔石最盛，志留纪末三叶虫和笔石多已绝灭。这一时期，原始脊椎动物开始出现。
到了早古生代末-晚古生代初期，植物开始率先登上陆地，第一次出现了半水半陆的低等陆生植物。泥盆纪时，主要以低等的裸蕨植物和石松植物为主，一般距水边较近的地区比较繁盛。石炭纪时，植物已基本完成了向内陆腹地的大规模扩展，鳞木、芦木等繁盛，当时森林茂密，万木参天。晚古生代末孢子植物衰退，代之而起的是裸子植物。晚古生代脊椎动物兴起，并产生了从水到陆的飞跃。泥盆纪鱼类昌盛，在其演化过程中，一部分鱼类为了适应陆地环境，身体构造发生了变化，总鳍鱼类的一支演化为最早的两栖类，这是脊椎动物登陆的重要事件，大约发生在泥盆纪晚期；而无脊椎动物登陆的时间要略早一些（但晚于植物登陆），可能发生在泥盆纪早-中期。石炭纪-二叠纪时期，由于植物茂盛，昆虫繁多，两栖类空前发展。二叠纪末两栖类又进一步发展成为爬行类，完全摆脱了对水的依赖。晚古生代海生无脊椎动物继续发展，以珊瑚、腕足类和菊石类最为繁盛。
中生代的植物界以裸子植物发展为特征，苏铁类、银杏类和松柏类是其代表。这时真蕨和节蕨仍继续发展，到中生代晚期被子植物开始出现。中生代是爬行动物的时代，特别是在三叠纪中期出现了恐龙，种类繁多。中生代恐龙称霸一时，成为地球上占绝对优势的陆生动物，还有一些成功地适应了海洋和空中的环境；白垩纪末，恐龙绝灭。中生代晚期鸟类和哺乳类开始出现。
新生代裸子植物退居次要地位，被子植物繁茂；无脊椎动物继续演化，门类很多。哺乳动物大发展是新生代生物界的重要特征。哺乳类为恒温热血动物，由卵生变为胎生，对环境有更广泛的适应性。新生代生命演化的最重大事件是人类的出现与进化（图11-22）。
图11-22 人类进化阶段图解
（引自陶世龙等，2010）
人是从灵长类中的猿类逐步进化而来的，经历了从树栖到陆地生活、从四肢行走到两足行走、脑容量由小变大的演变过程。一般认为史前人类的进化序列是从腊玛古猿、南方古猿到能人、直立人、早期智人和晚期智人的顺序，史后人类则称为现代人（图11-22）。始新世至渐新世出现了最早的猿类，它们过着栖树的生活。在发展中，由于气候和植被的变化，有些绝灭了，其中有一支发展成为古猿，具有地面和树上生活的双重能力；中新世-上新世时，古猿中的一支发展成为类人猿，如东非南方古猿化石的年代为400多万年。上新世晚期至第四纪初出现了最早的人类，这就是能人阶段，如产自东非的埃塞俄比亚和肯尼亚的能人化石的年代约为300 万年前。直立人最早约在200 万年前出现于非洲、亚洲和欧洲等地，如我国云南发现的“元谋人”年代约为175 万年前，而北京周口店发现的“北京人”要晚得多（约为50万年前）。早期智人大约在距今30万年前出现，晚期智人大约在距今5万年前出现。所以，第四纪是以人类的出现和发展为标志的，他们在劳动中创造工具，发展语言，逐渐演变成现代的人类。
地球在发展演化过程中，内部层圈和外部层圈的发展总是相互关联、相互影响和相互促进的。例如，地球演化早期曾发生广泛的层圈分异、岩浆活动，它一方面建造了早期的原始地壳，另一方面也是早期大气圈和水圈的主要来源。元古宙海生低等植物的逐渐大规模繁盛，它一方面推动了生物圈的演化，同时其广泛的光合作用使海洋中的游离O2 迅速增加到过饱和，从而大量地进入到大气圈中；另一方面又促进了CO2 的吸收，使古海洋中形成大量的碳酸盐岩沉积，造成大气层中CO2 的大量减少，有人还推测这可能是元古宙晚期产生大冰期的重要原因，因为大气层中CO2 的持续减少使温室效应减弱。显生宙由于板块运动促使大陆经历了分裂-联合-再分裂的过程，同时也使海陆格局、洋流状况、地表形态等发生大规模的变化，并可能引起大气环流和气候环境的变化，进而影响到生物圈的繁盛与绝灭，如有人认为二叠纪末期联合古陆的形成与陆地的抬升所导致的海退现象，使得许多海生生物的栖息地遭到破坏，可能是该时期海生无脊椎动物大量灭绝的重要原因。地球系统形成演化的简要历史梗概可归纳如下（表11-3）。
表11-3 地球系统的历史梗概
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