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标题:从地球环境解读生命进化史-生物是怎样诞生的-

  • 潘琳 登山者
  • 加入时间:2015-10-08 积分:3710

本文于 2016-04-11 09:04 提交 | 评分:15 | 已有 452 人浏览

生命是如何诞生的?(图片:teddycookswell / PIXTA)


生命是如何诞生、进化而来的呢?这是谁都感兴趣的题目。人们是无法完全知晓这些的。但是随着新技术的开发及新的发现,使得讨论范围逐渐收敛。

提倡全地球冻结=雪球假说(the Snowball Earth hypothesis)的地质生物学家、作者约瑟夫·科奇文克(Joseph L. Kirschvink)与古生物学家皮特·沃德(Peter D. Ward)合著的这本《为何诞生了生物:生命起源与进化的最新科学》(A New History of Life: The radical new discoveries about the origins and evolution of life on Earth, Bloomsbury Press,N.Y.,2015,译者注),正是网罗最新数据总结这一题目的上品。


从3个视点来描写生命的诞生与进化

原题是A New History of Life。作为生命的“新的”历史,从3个视点来描写生命的诞生与进化。这3个视点是“环境激变”“单纯的3种气体分子(氧气、二氧化碳、硫化氢)”“不是生物自身,而是生态的进化”,比起生物,而是从环境来阐明生命的历史。
我们的考虑方式是保守的,所以喜欢以现在公认的过程去理解过去,即“统一说法”。然而,这种先入为主的观念如碎木片般被刮跑。大进化是难以置信的事情,这也可以说是一场意想不到的惨剧,带来“灾变论”的正确性。
雪球现象如今已不是假说而是现象,正是这一典型案例。地球至今经历过两次冰封全球。第一次是在进行光合作用的细菌蓝藻类(Cyanobacterium)全盛时期发生的。二氧化碳的浓度与氧气是呈反比的,大量蓝藻类向大气中排放氧气导致二氧化碳减少,地球变暖的相反过程就是冻结了。氧气真是可怕。
那么第二次冰封全球的原因是地球的自转幅度大幅增加,即“真极移”。无论是哪个冰封全球,都是统一说法式的考虑方式所无法理解的,产生了环境激变,发生生物的大灭绝。然后在一切都结束以后有了大进化。


冈本太郎也会吓得脸色刷白的寒武纪生命大爆发

在生命的历史上发生过的大事件有:生命的诞生、生命适应氧气、真核生物登场,然后是寒武纪生命大爆发(Cambrian Explosion)。在分类学中,从下起按顺序是:种、属、科、目、门、界等,动物界中有32门。寒武纪不仅出现了所有32门,而且在5亿3000万年前到5亿2000万年前这“区区”1000万年间,这些全部登场了。冈本太郎也会吓得脸色刷白的爆发。
一般认为寒武纪生命大爆发也是由“真极移”产生的。在极移过程中,包含甲烷(methane)的海底和永久冻土,即甲烷水合物(methane hydrate)从高纬度向赤道方向移动,温室气体甲烷被放出进入大气,产生温室效应。结果是,进化和物种的多样性呈爆发式推进。从分子生物学解析得知,进化所必须的“基因道具箱”在5000万年以前就已具备。可是在具备了进化环境的寒武纪,终于使用了这“基因道具箱”,发生了爆发式的进化。
毋庸置疑,生命的历史中最大的事件是生命的诞生。可是,关于这一点,存在几种学说。换句话说,很遗憾,哪种学说都不十分充分。这当中最有力且最有名的当属将海底的热水喷出孔作为生命诞生的候选地这一学说。但由于应该是担任原始生命的遗传信息的核酸RNA在高温中不稳定,所以还是不容易能够接受这种说法。
下面介绍生命的起源源于火星这一学说。你可能感觉这真是荒唐的想法,目前为止的证据来看,真是不可思议。到底哪个是正确的,或者说哪个都不正确,我们谁也不清楚。这确实是相当复杂的讨论,在听取几乎拥有相同正确性的对立学说的时候,真是一场惊险紧张的智力冒险。
论重要性要低于前面4个大事件,但却很有人气,那就是恐龙。6500万年前直径为10~15km的非常巨大的陨石撞击尤卡坦半岛(Yucatan Peninsula),使得恐龙灭绝。在这个K-T边界(K-T boundary,即白垩纪-第三纪界限,译者注)灭绝当中全物种的75%都消失了,结果促进了哺乳类的兴起。
陨石的撞击使得恐龙等多数生物从地球上消失,这是事实。可是,在此之前,由于“真极移动”导致大量灭绝的预兆已被承认。所以,K-T边界灭绝的唯一原因不是陨石撞击,而是在已经开始的灭绝过程中,陨石造成了大量灭绝。怎么看这个说法都是正确的。


为何会进化出恐龙

关于为何会进化出恐龙这一话题也很有意思。大家可能知道,像蜥蜴和鳄鱼这样现存的爬行类,由于骨骼构造的原因,运动当中是无法呼吸的。呼吸困难的话,对氧气的摄取相当不利。
可是变成两足行走以后,就能从这样的制约中解放出来。恐龙是在三叠纪(约2亿~2亿5000万年前)的后期登场的,在这一时期,氧气浓度只有现在的一半。为了适应这样的低浓度氧气环境,首先进化出了两足行走的小型恐龙。
另一重要的是肺的构造。鸟类被认为是恐龙的子孙,鸟类的肺的构造与哺乳类不同。哺乳类的肺能像气球一样膨胀和收缩,但没有完全收缩的情况。所以在呼气后依然在肺中残留富含二氧化碳的空气。但鸟类的肺是空气单向通行,没有那样的浪费,论换气效率比哺乳类更优秀。所以,如黑颈鹤从珠穆朗玛峰上空越过的绝技也是可能的。
已知进化为鸟类以前的恐龙,为了适应三叠纪后期的低氧环境,拥有与现代鸟类相似构造的呼吸器。然后,三叠纪结束进入侏罗纪,氧气浓度上升到与现在几乎相同的水平。这对于已经适应低氧环境的恐龙来讲是很大的优势。由于有效摄取氧气,使得恐龙向大型化、多样化发展。在这里也可以说,氧气真是可怕。


在这里只介绍了很小一部分,全篇持续着爆发性的知识兴奋,有趣的话题一个接着一个。读了这本书,在没有相当大的发现的情况下,今后10年出版的同内容书籍都没必要读了。这决不是一本容易理解的书,但有足够的阅读价值,不读才是损失。

根据报纸的广告说,该书在出版一个月后即重印。这么说起来,一定是相当畅销的吧。然而,我还想说,这本书拥有更加爆发性畅销的潜力。



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评论

回复 支持(2) 反对(0)枫凌 发表于 2016-04-13 22:50 
林敏 发表于 2016-04-15 18:04 
このK-T境界絶滅では、恐竜の絶滅だけでなく、全生物種の75%もが消失し、その結果生じたニッチがほ乳類の台頭を促した。在这个K-T边界(K-T  boundary,即白垩纪-第三纪界限,译者注)灭绝当中全物种的75%都消失了,结果促进了哺乳类的兴起。——试译:在这个K-T(K-T  boundary,即白垩纪-第三纪界限,译者注)灭绝当中全物种的75%都消失了,结果所产生的小生态环境促进了哺乳类的兴起。
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