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第2章 生物的起源

生物是怎样起源的呢?关于这个问题,历史上出现过各种解释,有主张一切生物来自神创的“神创论”;有认为生物是由某种“活力”的激发而产生于死物的“活力论”或“自生论”;有提倡“一切生命来自生命”,认为地球上的生命是宇宙空间其他天体飞来的“宇宙生命论”;还有坚持生物只能由同类生物产生的“生源论”等等。随着辩证唯物主义宇宙观的发展和自然科学的进步,实践和理论都已证明了这些观点的谬误。地球上存在着形形色色、种类繁多的生物它们存在于诸如严寒的极地和高山、热带的丛林、荒芜的沙漠、较深的海洋。在生物调查还很不全面的前提下,根据调查:目前已知有三十多万种植物,一百五十万种动物,十万种微生物。随着生物学的发展,逐年都有新种发现,每年五千种植物,一万个新种及亚种的动物被发现。

动植物起源的神话传说

在原始渔猎和采集经济时代,人类生产力水平极其低下,还不能把自己同自然界和氏族集体严格区别开来。人们往往认为周围的动植物也像自身一样具有知觉、感情和生活历程,特别是对于那些同人的生活、生产有直接利害关系的动植物,则运用形象化的幻想手法去说明它们的来源或特征,这便是动植物起源神话的原因。在中国流传至今的神话作品中,单独讲述动植物起源的神话比较少见,大多作为局部的情节存在于一些原始神话和创世史诗之中。如在布依族的神话史诗《开天辟地》中讲森林和珍禽异兽是由翁戛神的头发和身上的虱子变的。《夸父神话》中讲桃林是夸父在逐日途中渴死后弃下的手杖变成的。

这一类神话认为动植物是由神体的某一部分或神的器物变化而来的。此外,有的神话认为动植物是神创造的。如彝族史诗《勒俄特依》讲阿俄暑补神到人间创造生物,他把三种树栽在地上,从此,有了树;他把花鹿放在森林里,从此,有了动物。还有一些神话认为神、人、动植物是互生的。这种由植物生人、人生动物、动物生人或植物生动物等起源说都反映了在原始人的观念里,神、人、动物、植物之间是没有明显界限的。人们在和自然界接触中逐渐对自然界有了进一步的认识,在这种情况下产生的动植物传说比神话更富有社会性,它们往往是借解释某些动植物的由来和特点,越来越多地融进社会内容和人们的爱憎褒贬态度。

生命的产生过程

恩格斯曾经提出:“生命的起源必然是通过化学的途径实现的。”目前,探索生命起源的科学家们通过生物学、古生物学、古生物化学、化学、物理学、地质学和天文学等方面的综合研究,证明了恩格斯这一预见的正确性。我们已知道化学分无机化学和有机化学两种,生命是有机质,必然是通过有机化学实现的。宇宙大爆炸产生了宇宙后,银河系、太阳系、地球相继形成。当地球这个星体稳定后渐渐冷却,地表开始划分出了岩石圈、水圈和大气圈。那时大气圈中没有氧气,宇宙紫外线辐射是产生化学作用的主要能源,化学反应就在这样的条件下不断地进行着。由于缺氧,合成的有机分子不会遭受氧化的破坏,得以进化出具有生命现象的物质,最终产生了生命。

根据推算,生命的产生过程可以概括为四个阶段。第一阶段,原始海洋中的氮、氢、氨、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氯化氢、甲烷和水等无机物,在紫外线、电离辐射、高温、高压等一定条件影响和作用下,形成了氨基酸、核苷酸及单糖等有机化合物。科学家们所做的模拟试验也表明,无机物在合适条件下能够变成有机物。第二阶段,氨基酸、核苷酸等有机物在原始海洋中聚合成复杂的有机物,如甘氨酸、蛋白质及核酸等,被称为“生物大分子”。第三阶段,许多生物大分子聚集、浓缩形成以蛋白质和核酸为基础的多分子体系,它既能从周围环境中吸取营养,又能将废物排出体系之外,这就构成原始的物质交换活动。第四阶段,在多分子体系的界膜内,蛋白质与核酸的长期作用下,终于将物质交换活动演变成新陈代谢作用并能够进行自身繁殖,这是生命起源中最复杂和最有决定意义的阶段。技术改造构成的生命体,被称为“原生体”。这种原生体的出现使地球上产生了生命,把地球的历史从化学进化阶段推向了生物进化阶段,对于生物界来说更是开天辟地的第一件大事,没有这件大事,就不可能有生物界。

大量研究成果表明,生命是由无机物经历了漫长时间而发展产生的,自从生命在地球上出现了以后,又经历了几十亿年的时间,才由生命逐渐发展成为生物界。生物界发展的历史是与地球发展的历史密切相关、不可分割的。但值得一提的是:有的原生体是一种非细胞的生命物质,有些类似于现代的病毒,它出现以后,随着地球的发展而逐步复杂化和完善化,演变成为具有较完备的生命特征的细胞,到此时才产生了原核单细胞生物。最早的原核单细胞细菌化石发现是在距今32亿年前的地层中,那就是说非细胞生命物质出现的时间,还要远远早于32亿年以前。

最早的单细胞动物

最早的动物叫原生动物,亦称之为单细胞动物,它们生来就具备部分分化和必要的生活机能,是最低等的一类动物,它的个体是由一个细胞构成的。尽管如此,“麻雀虽小却五脏俱全”,这是一个完整的生命活动体,拥有作为一个动物应具备的主要生活机能,如新陈代谢、刺激感应、运动和繁殖等,它的体内有了原始的分化,各具一定功能,形成了类器官。原生动物身体微小,一般在250微米以下,需要在显微镜下才能看到。本门动物分布广泛,既有绝灭的,也有生活在现代的;既可以生活在水里、土里,也可以生活在动植物身体里。根据运动“器官”的有无,本门动物一般可以划分为鞭毛虫纲、纤毛虫纲、孢子虫纲和肉足纲。让我们看看其中的几个代表性动物。

有孔虫:自我保护方面较好,体内分泌黏液粘住沙粒,在体外形成一个硬壳。壳口伸出许多丝状的肉足,生物学上称为伪足,其形状是可以变化的,当触到一块食物,伪足就包围住送进“口”吃掉,伪足还能排出废物,使虫体移动。有孔虫通常有两种生殖方式,在发育过程中交替进行,即世代交替。无性生殖是由成熟的裂殖体向外放出大量的配子母体,配子母体成熟后又大量放出带鞭毛能游动的配子,两个配子形成合子就是有性生殖,合子再发育长大成为新的裂殖体。有孔虫在地史时期中出现过几次繁盛期,尤其在白垩纪时出现了特殊种类,成为地质学家们划分对比白垩纪海相地层的重要依据。白垩纪时有孔虫的数量也是极大的,甚至在白垩纪形成的岩石中都占有很高的比率,专家们管这种有大量生物参与形成的岩石叫生物礁。

眼虫:身体呈梭形能分出前后来,前端有一根鞭毛,靠其搅动能在水中游泳,它最明显的特征是有一个能感光的眼点,故名眼虫。它有两种生活方式:一种是寻找泥里的有机物为食;另一种是依靠自己体内的叶绿素,和植物一样进行光合作用为自己制造食物。后一种生活方式表明了在某些环境下它是植物,这说明在原始最低等动物中,动植物之间的界限还并不明显。

纺锤虫:一种已经绝灭的动物,生活在大约100米深的热带或亚热带海底。它有钙质壳,壳体随着虫子的长大不断增多,并随着它的演化而不断增大,从发现的化石来看,最小的不足1毫米,而大者可达到20~30毫米。它最早出现在早石炭世晚期,早二叠纪时极盛,不仅数量丰富且种类繁多,构造也变得复杂,但到了二叠纪末期就全部绝灭了。此类动物分布时间短,演化迅速,地理分布十分广泛,更因其体形小,在二叠纪地层划分上已成为十分重要的化石门类。

最早的多细胞动物

最原始的多细胞动物是两胚层动物,即它们身体是由两层细胞组成的,一是表皮细胞层,二是襟细胞层,两层细胞之间填以胶状物质称中胶层。这类动物分为三个门,即海绵动物门、古杯动物门和腔肠动物门。

海绵动物:从距今6亿年的寒武纪以前开始出现并一直延续到现代,它的细胞虽分化为两层,但无器官和组织。海绵动物体壁多,也为入水孔,体腔是空的,上端开口为出水口,水从入孔流进体内,海绵动物吸收水中有机质后再将水由出口排出体外。海绵动物多为群体生活,彼此用胶质连接,生活在海底,专家称为底栖生活。难怪从海里出来的海绵都是一块块的,用力一捏水都流了出来,放进水里又吸满了水。海绵体有骨骼支撑,按其大小分别叫骨针和骨丝,只有骨针才能形成化石,有的地层中可以形成几厘米厚的海绵骨针灰岩,但总的来说海绵动物造岩的能力很弱,这与它体内不保存无机质(如硅、钙等元素)有关。

古杯动物:是一种绝灭了的海底动物,形状如同酒杯,其生活方式和新陈代谢基本与海绵类相同,但它是个体动物,一般生活在蓝绿藻当中,最合适的生长环境是在水深20~30米的海底。它从早寒武纪开始出现,到了中寒武纪就灭绝了。因它对生活环境要求很严,不能在海水浑浊的地方生长,故不用它作为划分对比地层的标准化石。

腔肠动物:尽管它也是两胚层动物,但要比前两门动物高等,即开始了神经细胞和原始肌肉细胞的分工并具有消化腔,所以叫它腔肠动物。它的身体多为辐射对称,在消化腔口处有一圈或多圈触手。本门动物自寒武纪后期出现至现代,种类繁多,化石丰富,其现在动物代表有我们大家熟悉的海葵和水母。有人喜欢吃的海蜇皮,就是水母,一种大型的腔肠动物。

化石的产生

我们去自然博物馆参观时,讲解员总是告诉我们,在人类还未诞生之前,地球上还存在过什么动植物,它们是怎样生活的,形状是什么样子,是生活在什么环境中的……这些死去的生物被他们讲得活灵活现,就仿佛是他们亲眼看到似的。他们是怎么知道地球上曾存在过这些生物的呢?是根据化石。那么化石是什么呢?简单地说,化石是动植物死亡后被埋藏于地下,经过地质作用所变成的石头。但这些石头保留了动植物的形状特征,古生物学家们便是根据这些特征确定出它们是何种动植物的。若是动物,则还要运用解剖学的原理,勾画出它们的骨骼,补充上它们的肌肉和皮肤,这也就画出了它们的体形图或雕塑成模型了。

在地球历史中存在过的生物之所以能够保存成为化石,要有生物本身和地质环境两方面的条件。首先生物本身必须具有一定的硬体,如无脊椎动物中各种贝壳、脊椎动物的骨骼等,它们是由无机物组成的壳体,与皮肉、内脏等软组织相比,不易遭受氧化或腐烂而消失,因此成为化石的可能性较大。而那些软组织易遭氧化或腐烂,成为化石的可能性就小得多,这就是为什么大多数化石都是骨骼或贝壳的原因。第二个条件是生物死后要有它们被迅速埋葬起来的地质环境。如海洋或湖泊中泥沙沉积迅速的地方,生物保存为化石的机会就多,否则即使生物有硬体,如果死后长期暴露在地表或泡于水中,即使不被泥沙所掩埋,也会被风化作用破坏或被其他动物吞食,不能形成化石。

化石有不同类型,这是由于埋藏环境不同而形成的,大致可以分为四种:实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。

另外,还需要指出的是,一些无机物的形态类似生物形状(如海底锰结核、树枝状痕迹等),但它们并不是化石,因为它们不是生物;而现代才被泥沙埋藏的生物遗体,如动物,即便皮肉烂掉,仅有白色的骨头,也不能称为化石,必须经过沉积物形成岩石的过程,使骨头也变得坚硬如石,这才能叫化石,而这一过程至少需要三四千年以上的时间。从以上可以看出化石保存需要种种条件,各时代的古生物只能有一小部分由于条件适宜而成为化石,再考虑到成为化石期间遭受的种种破坏作用及现在还没有发现到的化石,已收集到的化石仅占当时古生物数量的很少一部分,它们对古生物的记录是很不连贯、很不完整的,致使有些生物绝灭之谜直到现在我们还是不清楚的。

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