物種演化:地球歷史的24個轉折點

2021-02-15 大自然與人生

    地球已經存在了45.4億年,這是漫長而又忙碌的幾十億年。在這段時間內發生了數不盡的事件,其中有些事件成為了影響地球歷史和生命進程的裡程碑。今天,我們就來看看,塑造了這個世界的24個重大轉折點。

    當太陽還是一顆年輕的恆星時,在它的周圍圍繞著由塵埃、氣體和巖石形成的雲,這便是地球的誕生之地。一些巖石會發生碰撞,最終,它們的質量大到足以通過引力吸引其他巖石,或周圍其他的物質,從而形成了地球。月球可能是在不久之後形成的,我們普遍認為當時有一塊行星大小的巖石撞擊地球,產生了巨大的碎片,凝結成了月球。

    沒有人確切地知道生命是從什麼時候開始的。目前已確認的最古老的單細胞微生物化石大約存活於42億到37億年前。生命有可能起源於深海熱泉,也有可能起源於火山口附近的淡水泥坑,又或是來自地球之外。

    所有的生命都需要能量才能生存,而地球上生命的最大能量來源就是太陽。一些早期的微生物進化出了一種利用陽光的能量從簡單分子中製造葡萄糖的方法,這個過程就是光合作用。但有別於現代植物的是,最早進行光合作用的生物體並不能將氧氣當成廢棄物排出,因此當時的空氣中並沒有氧氣。

    現在,地球的表面被分成幾十塊巖石板塊,其中有的板塊有時會撞擊到另一塊,在地球熔融的中心被摧毀。這個過程被稱為板塊構造,地質學家猜測它大約始於30億年前。只有當板塊構造開始運作時,第一塊大陸才得以形成。

    在地球歷史的前半部分中,空氣中是幾乎沒有氧氣的。後來,一些細菌開始像現在的綠色植物那樣,利用陽光從二氧化碳和水中製造糖分。它們把氧氣作為廢棄物排出體外,創造出了我們今天所擁有的富氧大氣。但由於第一次氧化事件可能將溫室氣體——甲烷,從空氣中剝離,導致整個地球凍結成了一個「雪球地球」。

    最早的一批生物體是像現代細菌一樣的簡單細胞,但其中一些細胞的內部開始變得非常複雜。這些「真核生物」在它們的細胞內部發展出了許多專門的「設備」,它們也有了一種新的能量來源——線粒體。線粒體曾是一種自由生存的細菌,但通過一種名為內共生的過程被吸收。我們所見過的每一種動植物都是真核生物。

    在18億~8億年前這段時間內的化石記錄看上去都沒有太大亮點,這段時期甚至被稱為「枯燥的十億年」。但在枯燥的外表背後,實則發生了許許多多的事件。首先,性的最早進化可能就發生在這段時間之內。目前,我們還不清楚從什麼時候起,為什麼有些生物體開始不再簡單地遵循一分為二的生殖方式,而是開始進行混亂的有性生殖。但這肯定發生在12億年前,因為從那時起就有了紅藻化石,它們顯然正在形成特殊的生殖細胞,比如孢子。

    第一次,生命不再僅僅是由單個細胞組成,這時候,細胞開始結合在一起形成了有嘴巴、四肢和感覺器官的更大的生物體。很難說這具體發生在什麼時候:大型生物體的化石可以追溯到21億年前,但這些可能只是菌落。不同的生物群體可能獨立地進化成多細胞生物,植物先於動物。

    地球再次被凍結,這次的冰期時長近2億年,冰雪可能從兩極一直延伸到赤道。這次的冰期可能觸發了第一批覆雜動物的進化。很快,出現了最早的複雜生物體——埃迪卡拉動物群,它們是一種奇怪的管狀和葉狀生物。

    在動物進化不久之後,進化經歷了兩次重大的增長高峰。在寒武紀大爆發中,數千萬年的時間內出現了大量的現代動物種群。這種明顯的「爆發」或與這時的許多動物都擁有堅硬的外殼有關,因為它們可以更好地變成化石。接著在4.89億年前,每一個動物種群都在奧陶紀生物大輻射事件中得到擴張。

    早在5億年前,有一些動物就已經離開海洋,踏上了陸地,但它們只是短暫地造訪——也許是為了在沒有天敵的地方產卵。最早在陸地上定居的是植物,而最早一批陸地植物是綠藻的近親,但它們很快就多樣化了。

    奧陶紀是一個生命繁盛的時期,但在它的盡頭,世界的溫度急劇下降,冰原從兩極迅速擴散開來。隨之而來的冰河時代被稱為安第斯-撒哈拉冰期,因為人們是在安第斯山脈和撒哈拉沙漠發現了這一冰期的證據。深度的冰凍導致了歷史上第二嚴重的物種滅絕,即奧陶紀物種滅絕事件。當時,大多數的生命仍在海洋之中,而85%的海洋物種在這次滅絕事件中被抹去。在此之後,魚類變得更加常見。

    當植物在陸地上良好生長之後,下一步就是動物也開始從水中向陸地遷徙。最早離開水的物種包括昆蟲,這大約發生在4億年前。但不久之後,一些大型的脊椎動物也加入了遷移行列,例如提塔利克魚。外表與蠑螈相似的提塔利克魚最終進化出了四肢,之後,兩棲動物、爬行動物和哺乳動物開始陸續出現。泥盆紀晚期的大滅絕導致了許多海洋動物的消失,其中包括一些看起來很非常可怕的甲殼類魚類。

    當第一批爬行動物出現時,地球正處於一場被稱為晚古生代大冰期的漫長寒流中。爬行動物是從類似蠑螈的兩棲動物進化而來的。與它們的祖先不同的是,它們具有堅硬的鱗片狀皮膚,並且產下的蛋具有堅硬的外殼,無需放在水中。這讓它們很快在陸地上成為優勢動物。長得像爬行動物的異齒龍身長4.5米,但它們並不是恐龍。

    所有的大陸聚集在一起形成了一個巨大的超大陸,它被稱為盤古大陸(泛大陸),包圍在它周圍的是一個橫跨世界所有海洋的泛大洋。這一直持續到1.75億年前,在幾千萬年的時間內開始分裂。它破碎的殘骸變成了我們熟悉的現代大陸。

    正當爬行動物進入繁盛期時,地球上的生命面臨了最大的挑戰。二疊紀大滅絕是地球歷史上最嚴重的一次大規模滅絕事件,96%的海洋物種和數量相近的陸地動物慘遭滅絕。我們不確定這是由什麼引起的,但是大規模的火山爆發可能是罪魁禍首。在此之後,最早的恐龍登場了。

    在恐龍經歷擴張和多樣化的同時,第一批哺乳動物也在進化。它們的祖先是一種名為犬齒獸的爬行動物,它們的臉看起來和狗有點相像,並且有可能有皮毛或鬍鬚。早期的哺乳動物,如摩爾根獸,體型都比較小,有點像鼩鼱,可能只在夜間活動。這些特徵或許促使了它們進化成為溫血動物,擁有了維持恆定體溫的能力。

    恐龍在陸地上繁衍生息,而在海洋中,在食物鏈最頂端的是被稱為魚龍的巨型爬行動物。接著,另一場災難又發生了——三疊紀大滅絕事件。我們知道它大約殺死了80%的物種,但並不確定是什麼導致了這場災難。之後,恐龍成為了陸地上的主要動物,並且最終達到了巨大的體型。

    鳥類是從有羽毛的恐龍進化而來的,現代鳥類從本質上其實是迅猛龍,只是對鳥類來,嘴巴被喙取代了,臂膀被翅膀取代了。最著名的早期鳥類是始祖鳥,它們生活在1.5億年前。但近年來,在中國發現了一些年代更早的化石,如鄭氏曉廷鳥和曙光鳥。

    花的出現時間其實相對較近,這聽起來或許有些奇怪。陸地植物已經有4.65億年的歷史,但其中三分之二以上的時間都沒有綻放出花朵。開花植物是在恐龍時代的中期才出現的。同樣,我們熟悉的草是在更近的時間才出現的。最古老的草的化石只有7000萬年的歷史,雖然草的真實進化時間有可能比這要早一點。

    稱霸地球的恐龍滅絕了。6500萬年前,一大塊來自外太空的巨大巖石撞擊了現在的墨西哥。不僅引發了毀滅性的爆炸,而且帶來了更糟糕的長期影響。塵埃被拋向高層大氣,阻隔了陽光,隨之而來的是寒冷與黑暗,地球經歷了第五次也是目前為止最後一次大規模滅絕。陸地上的恐龍是最大的受害者,翼龍和巨大的海洋爬行動物也都因此消亡。

    幾乎就在恐龍滅絕不久之後,哺乳動物就進化出了一種與現代人類一樣的能力,那就是能利用胎盤在子宮內哺育幼崽。不久,這些早期胎盤哺乳動物中的一些就進化成了最早的靈長類動物。它們最終成為了猴子、猿和人。但最早的是一些小小的動物。目前已知的最古老的靈長類骨骼屬於一種名為阿喀琉斯基猴的物種,它們的重量不超過30克,生活在亞洲炎熱且潮溼的熱帶雨林中。

    最早的類人猿大約出現在2500萬年前的非洲。然後在某個時刻,這個群體分裂成現代人的祖先和現代猿的祖先。我們很難說出確切的時間,但根據對現代遺傳學和大量化石的研究,我們有了一個大致的概念。已知最古老的古人類是查德沙赫人,大約生活在700萬年前。

    在地球漫長的演化歲月中,智人出現的時間是非常晚的。然而,就在這短短的時間內,智人卻以令人難以置信的速度在發展。 我們不僅拼湊出了地球的歷史,還勾勒了整個宇宙的演化。成為了迄今為止唯一一個高智慧物種。(來源:原理)

相關焦點

  • 地球歷史的24個轉折點!
    在這段時間內發生了數不盡的事件,其中有些事件成為了影響地球歷史和生命進程的裡程碑。今天,我們就來看看,塑造了這個世界的24個重大轉折點。當太陽還是一顆年輕的恆星時,在它的周圍圍繞著由塵埃、氣體和巖石形成的雲,這便是地球的誕生之地。一些巖石會發生碰撞,最終,它們的質量大到足以通過引力吸引其他巖石,或周圍其他的物質,從而形成了地球。
  • 地球歷史的24個轉折點
    今天,我們就來看看,塑造了這個世界的24個重大轉折點。當太陽還是一顆年輕的恆星時,在它的周圍圍繞著由塵埃、氣體和巖石形成的雲,這便是地球的誕生之地。一些巖石會發生碰撞,最終,它們的質量大到足以通過引力吸引其他巖石,或周圍其他的物質,從而形成了地球。
  • 歷史連載——地球生命演化歷程(4)
    前文簡介:之前的章節講述了地球最初的地質紀元——冥古宙時期的大致狀況,以及地球生命從誕生到演化出細胞生物的基本歷程。地球至此也迎來了第二個地質紀元——太古宙,本章的內容便從太古宙開始。太古宙始於38億年前,也就是內太陽系大撞擊結束之後。地球上在此時已經出現了一些簡單的原核生物,如細菌和可以進行光合作用的藍藻菌等。
  • 鐵樹興衰表述著地球演化的一段過程
    科學猜想文集(283) 《鐵樹興衰表述著地球演化的一段過程》蘇鐵,又名鐵樹,喜熱環境的裸子植物物種,忌嚴寒,其生長適溫為20~30℃,最低溫度不宜低於5℃。蘇鐵起源於二疊紀末,三疊紀開始繁盛,侏羅紀進入頂盛期,幾乎遍布整個地球,白堊紀逐漸走向衰落。現在廣泛分布於中國海南、南部省份及臺灣省、日本、菲律賓和印度尼西亞等國家。蘇鐵對生長環境要求比較特殊,蘇鐵的興衰史能告訴我們生態環境的一段演化過程與地球的演化歷史。
  • 必修一知識點總結 | 地球的形成與演化
    描述地球歷史事件發生早晚或者先後順序的時間單位,由大到小依次是宙、代、紀等,分別對應於地層單位宇、界、系等。新生第四新古紀,中生白堊侏疊三;古生二疊石炭泥,志留奧陶寒武紀;(1)原始地球:地球起源於大約46億年以前的原始太陽星雲。星雲盤內的物質經碰撞吸積,逐漸演化成原始地球。
  • 地球的歷史
    【關鍵術語】地層、層理構造、化石、地質年代、前寒武紀、古生代、中生代、新生代、地殼運動【學習重點】1.地層與化石研究對認識地球演化的主要作用。2.地球地質歷史的年代劃分。3.地質年代表與地球的演化過程。【知識梳理】一、化石和地質年代表1.地球的歷史:約46億年,研究地層是認識地球歷史的主要途徑。
  • 通過歷代地球霸主的興衰,了解地質環境演化過程
    為了更好的理解和分析地球演化的過程,地質學家們依據不同歷史時期的地質生態將地球按照宙、代、紀、世的單位進行了劃分。「顯生宙」一共分為三個代,即古生代、中生代和新生代,這其中新生代正是我們人類生存的時期,而中生代便是恐龍橫行的年代了。古生代的第一個紀元——寒武紀時期,地球上出現了最大的一次物種大爆發,大量的無脊椎動物開始出現,並逐漸瀰漫至海洋的每一處角落。
  • 演化皆因緣:物理定律雖然根本,但偶然性才是物種進化的關鍵
    如果宇宙中有一個和我們40億年前完全一樣的初始地球和太陽系,在那個地球上會演化出和我們長的一樣的外星人類嗎?雖然宗教通常都認為人是神按照自己的形象來創造的,各種科幻小說中外星人也都有和我們相似的身體結構,但這種相似的類比,在我看來就過於簡單了。
  • 超算揭秘古生代海洋生物多樣性演化《Science》刊登南大地球科學與...
    該研究利用古生物大數據、超算和遺傳算法等全新的方法和手段,基於化石記錄重現了生命演化歷史,改變了當前對古生代海洋生物多樣性演化的認知。   生命起源與演化是世界十大科學之謎,也是《Science》雜誌列出的125個重大科學問題之一。了解地球上生命的演化歷程,是人類了解自身由來、以及未來演化的重要手段。
  • 曾經地球上的霸主,統治1.4億年,恐龍為何沒演化出文明?
    時至今日,人類對這個世界的了解越來越深刻,也明白在地球上經歷過5次極為慘烈的物種大滅絕事件。不過與整個宇宙相比,人類的文明依舊處於非常弱小的結果。但是地球的壽命已經46億歲,而人類成為地球上的霸主,也不過才數10萬年的時間。
  • 尋獲生命和地球歷史演化的密碼
    做客直播間,通過恐龍的歷史為你揭開古生物學的神秘面紗。 古生物學是研究古代(地質歷史時期的)生物界及其發生、發展的科學,它不僅要研究生物本身,而且要研究一切與生物活動有關的資料。 古生物學幫助我們尋獲生命和地球歷史演化的密碼,進而探討生命的自然本質。 NO2. 北大的古生物學?
  • 如何推測地球溫度和大氣的演化歷史
    通常,氧原子帶有8個質子、8個中子和8個電子,即16O,其左上角的「16」,一定程度代表了這個氧原子的質量(原子的質量主要由中子和質子決定,電子質量微乎其微)。氧原子有一個同胞弟弟18O,它們有相同數目的質子和電子數。但18O的原子核裡有10個中子,這個被稱為"16O」的氧同位素,因為多了2個中子,體重更大。
  • 西湖大學甄瑩博士重新評估不同物種間適應性演化的差異
    ,主要受隨機因素和物種種群歷史的影響。與「有益」的突變相關的適應性演化讓一個物種「更好」地存活繁衍、更適應環境、也更大可能把自己的基因傳遞下去,因此,適應性演化是很多科學家關注的熱點。為什麼不同物種會有這麼大差異?為什麼人與黑猩猩的適應性演化會如此少?科學家一直在試圖優化模型以解釋這個現象,然而,截止目前還是沒有得到一個準確的答案。甄瑩博士和合作者們發現,這其中遺漏了一個重要的影響因素——共同祖先種群的歷史信息。
  • 地球生物界發現的新物種,你認識幾個?每一個都造型獨特
    地球有著46億年的歷史,而地球早期生命大約出現在40億年前。早期生命誕生之後,經過數十億年漫長的進化演化,才有了現在豐富多彩的生物世界。不僅有智慧生命人類的存在,而且還有數百萬種以上的各種生命。在人類沒有走進科技時代之前,由於各種條件的限制,人類對地球生物界的各種生物了解是極其有限的,大量的生物我們是不知道的。
  • 恐狼物種源自美洲,而灰狼、郊狼、豺的祖先先在歐亞演化
    恐狼物種源自美洲,而灰狼、郊狼、豺的祖先先在歐亞演化 來源:中國新聞網時間:2021-01-15 11:34:44
  • 簡述:地球的起源與演化
    地球和其他行星一樣,經歷了吸積、碰撞這樣共同的物理演化過程。形成原始地球的物質主要是星雲盤的原始物質。此外,還有固體塵埃和太陽早期收縮演化階段拋出的物質。在地球的形成過程中,由於物質的分化作用,不斷有輕物質隨氫和氦等揮發性物質分離出來,並被太陽光壓和太陽拋出的物質帶到太陽系的外部,因此,只有重物質或土物質凝聚起來逐漸形成了原始的地球。
  • 我科學家揭秘古生代海洋生物多樣性演化
    日前,南京大學教授樊雋軒,中國科學院院士、南京大學教授沈樹忠等在《科學》雜誌發表了題為《寒武紀至早三疊世高解析度海洋生物多樣性演化》的論文。該研究利用古生物大數據、超算和遺傳算法等全新的方法和手段,基於化石記錄重現了生命演化歷史,改變了當前對古生代海洋生物多樣性演化的認知。
  • 近14萬年前滅絕的物種,在地球上重新「復活」,原因至今未有定論
    一種已經被科學家認定滅絕了近14萬年的物種,居然在地球上重新「復活」了,而且原因至今未能有準確定論,正所謂物競天擇適者生存,在地球漫長的文明歲月中,曾經在不同的時期出現了眾多不同的主宰者,而後來由於種種原因大部分物種走向滅絕,而被認定為滅絕的物種正是指在地球上已經完全不存在其生命痕跡
  • 地球的歷史 | 探索發現自然科學的奧妙
    前寒武紀是自地球誕生到距今5.4億年前這段時間,包括了冥古宙、太古宙和元古宙,約古地球歷史的90%。在此期間,地球的大氣層、海洋和陸地慢慢形成,地球也從一個毫無生機的星球變成多種原始生命的家園。生命的出現和演化與大氣層中氧氣的增多密不可分。地球形成之初,大氣的主要成分是二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨, 缺少氧氣。
  • 涅墨西斯的天譴:地球物種的滅絕與神秘的復仇女神星
    縱觀地球漫長的演化歷史,考古學家對各個時期的古生物化石分析的結果證明,人類目前所知的很多曾地球上生活過物種都在某幾個集中的時間點,同時因不明原因集體滅絕。針對這一周期性現象,1985年,古生物學家賽普科斯基提出了一項毀滅理論,理論認為,在地球過去的2.5億年間,每隔2600萬年就會發生一次生物滅絕,包括白堊紀的恐龍滅絕在內,目前可以推想的出生物種群大滅絕事件共有五次,這些滅絕事件都與地球生態以及氣候的變化有密切的關係。