浅谈生物进化不可或缺的重要阶段

浅谈生物进化的几个阶段生物进化作业学院：**********班级：**********姓名：**********学号：**********浅谈生物进化的几个阶段进化生物学作业-1--1-浅谈生物进化不可或缺的重要阶段****（******大学，生命科学学院）摘要：在我们眼中这个巍然庞大而倍显活力的地球，已在我们不知道的时候存在了将近45。4亿年了（加减1%，科学家花了300年时间才得以确定地球的年龄）[1]，在这漫长的历史岁月里生命的出现让地球活力四射从此无限精彩，所以探究生命出现的历程是很有必要的。根据地壳运动以及生物发展的情况,一般地把地球的历史分成太古代、元古代、古生代、中生代、新生代。有的“代”的时简单位以下还可以分成若干“纪”。比如靓,古生代就包括寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二迭纪。中生代包括三迭纪、侏罗纪、白奎纪。新生代包括第三纪和第四纪[2]。生命的出现对于地球君来说是一件惊天动地的大事，像是每个大事件的产生过程总会有那么几个扣人心弦的故事一样，生命的发展也有其自己的脉搏，每一次跳动都是一次创新，它推动着地球的生命之旅迈向更远的地方！譬如，从最初的非细胞生命向细胞形态的过程，就是一次巨大突破;从原细胞到真核细胞,从无性生殖到有性生殖等等,都是生物大踏步向前的标志性阶段。关键字：生命历程，标志阶段,物种进化1.引言本文的目的就是要将生命出现的这段时间拉出来，细数那些精妙绝伦的时刻，品味生命艰难。在整个进化历史中,究竟出现过哪些重大创新,推动历史的不断跃进。有人曾经作过尝试,推考生物历史的前进发展,列举其经历的主要步骤。但是,当他开列到第四十步的时候,不得不予放弃,因为步骤达到四十,便不成其为“主要”了（Huxley）[3]。我们都知道生命的出现对于地球史来说，说他是昙花一现都算是夸赞他了，在此我们将从是个重要的阶段对生命历程进行总结，算是对短暂而伟大的祭奠吧。2.生物进化历程——璀花璨开几度欢2.1从无机到有机——生命起源生命是地球史上最大的创新。“新”,究竟表现在哪里呢?生命的新主要表现在以下三个方面:第一,它不断新陈代谢;第二,它进行自我繁殖;第三,它实行自动控制。新陈代谢是同化与异化的统一过程。生命活动需要从周围环境吸取营养物质,通过分解与合成,不断地进行同化与异化,从而不断的自我更新。一切生命活动都是代谢的过程,一切生命物质都是代谢的产物。新陈代谢是生命的特征,一旦新陈代谢停止,生命就随着停止。正如恩格斯所指出“生命是蛋白体的存在方式,这个存在方式的基本因素在于和它周围的外部自然界的不断的新陈代谢,而且这种新陈代谢一停止,生命就防之停止,结果便是蛋白质的分解。”新陈代谢是一种自我完成的过程。[4]-[5]自我繁殖是遗传与变异的统一过程。一切生物都能繁殖其类,这就是遗传。但子代和亲代又往往不完全相像,而是有所不同,这就是变异。由此可见,自我繁殖,从上代到下代的传衍,是遗传与变异的对立统一,它使生物在又变又不变的矛盾中不断繁衍,不断演变,不断进化。遗传与代谢,表现为核酸与蛋白质之间的关系,又是相互依存、相互制约的。核酸的遗传信息决定蛋白质的性质,蛋白质的催化浅谈生物进化的几个阶段进化生物学作业-2--2-作用又控制着核酸的代谢。上面指出,一切生命活动都是新陈代谢的过程,新陈代谢都要有酶的催化,所有的酶都是蛋白质。核酸密码的复制、转录、翻译等过程,都需要有关的酶参加,没有酶,核酸便不能有所作为。所以核酸决定蛋白质的性质,蛋白质(酶)控制核酸的代谢,两者之间的相互作用,形成为一个自动控制体系,是生命活动的主要内容。这就是生命的新,生命的特殊的运动形式。最重要的是,无论是蛋白质还是核酸[6]，它们作为生命物质的特殊结构和特殊运动形式使它既有高度的稳定性,又有无限的可变性,使它能够在生存斗争中不断适应环境和占领环境,不断演变和不断前进。因此有机物质产生对于生命的出现是不可或缺的一个重要环节，是后面所有一切的基石。2.2非细胞向细胞状态进化——功能的区域化最初的生命应是非细胞形态的生命。现今生存的病毒就是一类非细胞形态的生物,只是关于它们的来历,是原始类型,还是次生类型,目前还未有定论。可以设想,在混沌初开的原始海洋里，各种有机物质在不同的温度压力环流里，有机物质在这种原始的环境里，通过碰撞形成了各种排列组合状态的分子链，其中有一些就是像病毒一样具有扩张性和合并性的组合，这就是非细胞状态的原始生命吧，这类原始的、营自由生活的原病毒演变产生的。此外,还有主张病毒是次生类型,并提出两种假设:一种认为病毒是退化生物,是由细菌逐渐退化而来[7](细菌”立克次体”病毒);一种认为病毒是逃逸生物,是细胞内逸出的染色体物质或核酸片断。按照上面两种假设,非细胞阶段的生命类型看来已经灭绝,没有留下后代。直到细胞膜的出现,生物体才筑起了一道有效的界膜,由于它的特殊结构,能够控制物质的进出,让养料流入和废物排出,才使生命从原始海洋内解放出来，于是生物体才真正像是一个个体而独立。[8]生命是自动体系,又是开放体系,它和周围环境既要进行物质交流,细胞膜保证了独立和稳定。生命有机体只有进展到细胞形态,才能成为独立的自动体系和稳定的开放体系,而才有发展前途。我们看到,现代生物都是以细胞形态存在的,非细胞形态的病毒亦必须侵入细胞,才能繁殖。细胞是生命的结构单元、功能单元和生殖单元,是生命史上的一个巨大创新。没有细胞,早期的生命是否能长期延续,便很成问题。因此,细胞形态的出现是早期进化的第二件大事。2.3从异养到自养生命从异养到自养,是早期进化的第三件大事。最初的生物构造简单,它们以周围环境的有机物质为养料,而当时的大气多以二氧化碳等居多，只有较少或者不含氧气，所以生命也只能依靠无氧呼吸[9](发酵)获得供以它们生存的能量它们是嫌氧生物,又是异养生物，原是海洋中的简单的营养赖以度日，但原始海洋内有机物的生产毕竟有限度,当生产与消费达到一定平衡,异养生物就很难发展下去。可是生命物质具有无限的变异潜能力,细胞生命的不断变化突变、不断分化,不断创新,终于又出现了具有叶绿素的蓝藻[10]-[11],能够利用光能,进行光合作用,从无机物合成有机养料,从而突破了环境的限制,使得生物的生存能力进一步加强，从此环境的限制性降低，生物对环境的依赖性也在逐步降低。随之而来的是生物界的生产者的产生，生态结构在此将趋于完整，因此这是生物进化的一大创举，解决了一部分的“饮食”问题，提高了生存能力。2.4原核到真核——细胞结构的复杂化在距今38亿年前的冥古代晚期，地球上最早的生命诞生于海洋，并开始了缓慢的进化与发展的历程。最初。这些原核生物只能从无机物硫化氢获取能量，从海水中获取氧制造有机物维持生命活动。但是，正是这些地球上最早的生命承载着地球最远古的信息生存繁衍至今，也只有它们才能正确解浅谈生物进化的几个阶段进化生物学作业-3--3-读地球与生命进化过程中的印迹。[12]距今21亿年前的元古代早期[13]，更为复杂的细胞开始形成，这种细胞被称为真核细胞，其遗传物质被一层隔膜包裹形成细胞核。最早的真核细胞(单细胞)是生活在浅海水域。从原核生物到真核生物，细胞从只有DNA存在集中区的拟核区和和糖体结构的细胞一举变为有以核膜为界的的细胞核以及众多的细胞器的细胞结构，从此所有的一切都被区域化与功能化起来，细胞由粗放式的变成了集约精细的发展，这是生物进化的第四次绽放——精细化生命。2.5从无性到有性—变异机制的发展变异与遗传是进化的基本动力,但是,只有在有性生殖出现以后,通过两组染色体的分离组合,生物的变异潜能才能充分发挥出来。因此对进化动力来讲,有性生殖是一个最大的创新和突破。有性生殖的最早纪录见于澳大利亚中部的苦泉层黑色缝石中[14],人们在这里发现有四分孢子体的化石,这是植物减数分裂的结果,是有性生殖的证据。有性生殖是真核细胞出现后的自然发展。真核细胞进行有丝分裂,而有性生殖的特点,减数分裂,实质上是有丝分裂的一种特殊形式。两者的差别主要在于:在有丝分裂中,染色体各自独立行动,每增殖一次(即复制一次),细胞分裂一次,因而在一般情况下,子细胞得到相等的染色体(数目相等,内容相同);在减数分裂中,染色体首先要配对(来自两个亲本的同源染色体配对),然后再增殖,增殖一次,细胞分裂两次,结果第一次分裂是染色体拆对(复制后的拆对),第二次分裂是染色体减数。有性生殖提高了物种的变异性,它使同种个体个个不同,代代不同,有利于“应付”环境的变化,适应和占领新的环境。如果把生命的三十亿年历史,按无性与有性划分为两个时期,那么,这部历史的前期,将近二十亿年之久是无性生物的历史,生命长期停留在单细胞阶段,进化缓慢;直到近十来亿年前,有性生殖出现,这个简单的事实,有力地说明了有性机制对加速进化的重大意义。2.6从单细胞到多细胞单细胞到多细胞是生物机体结构从低级到高级发展的又一重要过程,代表生物进化史上的一个极其重要的阶段。上面提到,有性生殖提高了物种的变异性,加速了生物的进化步伐,多细胞体型正是在这个基础上产生的,它的出现给进化开辟了新的途径,进入到高级的阶段。单细胞到多细胞生物进化过程的特点主要表现在：1.进步性：由少到多、由低级到高级、由简单到复杂的进步性发展。物种新旧更替的过程，也是进步性发展的一种形式。2.阶段性：生物进化是阶段性与连续性相结合的一种阶段性发展，也是量变与质变的统一。3.适应性：（1）生物适应环境的方式：形态上、生理上和行为上的适应（2）生物适应的普遍性：花对昆虫采粉的适应、保护色、恶嗅、警戒色、拟态等（3）生物适应的相对性：有的适合当前环境有的不适合。多细胞总的来说在提高了生物的自身的可替代性，损伤不再是致命的，单一细胞变异已经不能引起机体死亡，这在多变的环境中是必要的。2.8从水到陆—生物占领陆地水域和陆地是两类很不同的生态环境,从水到陆包含一系列的演化发展,是生物进化史上最繁荣的时期。陆地上最进化的类型无疑地应推恒温动物。生命有机体是一个自动控制体系,生命活动要求内部环境稳定,温度控制是稳定内部环境的一个重要环节。我们知道,代谢活动浅谈生物进化的几个阶段进化生物学作业-4--4-是在常温中进行的,温度太低或太高都不利于代谢,太低会抑止酶的活动,太高会破坏酶的活动。可是陆地的气候变化很大,一切变温动物,如昆虫、两栖类、爬行类等等,它们的代谢活动受到季节变化的很大限制,一般都要进行冬眠,有的甚至进行夏蛰。只有恒温动物,保持一定的正常体温,进行经常的代谢活动,才是真正的陆地动物,真正地占领了陆地。[15]水生到陆生是生物生存领域的扩大，这对生物的食物来源以及种族繁殖领地的扩大都起到了积极的作用，进一步提高了生物的适应性。2.9从猿到人—劳动创造人类人类是最年青的生物,进化的最新成果,它的出现,给生命历史展开了最壮丽的一幕,产生了巨大的质变。人类起源于猿类,他是动物,又不是动物。他是动物,因为从亲缘关系(系统地位)来讲,他是动物的一支,是古猿的后代,他的身体构造与生理机能和猿类有很多相类似的地方;但他又不是动物,因为从生活关系(空间地位)来讲,他在自然界中的作用和猿类及一切其他生物根本不同,其他生物只能以其自身的存在改变环境,影响环境,而人类则以有意识的劳动创造,改造世界,干预进化。因此,人类和动物有本质的不同,不认识这点,就会得出错误的概念和结论。所以人类的起源和发展,有其自己的规律,不同于其他生物。恩格斯指出:“人是唯一能够由劳动而摆脱纯粹的动物状态的动物。”[16]劳动在从猿到人的转变过程中起着决定性的作用,“它是整个人类生活的第一个甚本条件,而且达到这样的程度,以致我们在某种意义上不得不说：劳动创造了人。”在非洲肯尼亚发现的、生活在二、三百万年前的更早猿人,也已有简单的石器。一切说明,人类是在劳动中进化的。正是在劳动过程中,人体的四肢分化发展,形成了直立行走的足和灵活多能的手。[17]-[19]正是由于人的空前的灵活性和创造性的出现使得，生物进化以及文明历史也出现了空前的发展，让这个安静的地球快速的繁茂起来了。3.展望古生物学家在研究化石的过程中,发