生物的進(jìn)化

生物進(jìn)化歷程圖

細(xì)胞的形成標(biāo)志著生命的化學(xué)進(jìn)化的結(jié)束，生物從此進(jìn)入了生物進(jìn)化時(shí)期，生物是如何進(jìn)化的？生物進(jìn)化的理論是如何產(chǎn)生的？這要從達(dá)爾文的生物進(jìn)化理論談起。

一、達(dá)爾文生物進(jìn)化理論的提出

在生物是從哪里來的，人類又是如何產(chǎn)生這個(gè)課題上，曾有無數(shù)科學(xué)家作了大量的探索。林耐、布豐、居維葉、拉馬克四位科學(xué)家就是杰出的代表人物，他們?cè)谏鹪吹难芯恐卸甲鞒隽瞬恍嗟呢暙I(xiàn)，而最后取得成功的，是英國(guó)生物學(xué)家達(dá)爾文。

達(dá)爾文

達(dá)爾文從小就熱愛自然，喜歡研究生物，對(duì)數(shù)學(xué)不感興趣，由于數(shù)學(xué)成績(jī)較差，他的父親把他送到劍橋大學(xué)學(xué)神學(xué)。但達(dá)爾文對(duì)神學(xué)課程也不感興趣，仍“不務(wù)正業(yè)”地研究生物，把大部分精力放在博物學(xué)上，他在大學(xué)里常去聽生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)課，研究化石。大學(xué)畢業(yè)后，達(dá)爾文并沒有按他父親的意愿去當(dāng)一名高貴的牧師，而去了一家博物館工作，專門研究地質(zhì)和生物。

一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，使達(dá)爾文成為著名的生物學(xué)家。1831年經(jīng)人推薦達(dá)爾文參加了一次為期五年的環(huán)球旅行，達(dá)爾文乘“貝格爾艦”航行了五年，勘查了南美洲東西兩海岸和附近的島嶼，并且進(jìn)行環(huán)球各地的考察，搜集了大量的生物標(biāo)本。本來達(dá)爾文是帶著《圣經(jīng)》登上貝格爾艦的，那時(shí)的他對(duì)上帝創(chuàng)造了萬事萬物和人類是深信不疑的。旅行中他發(fā)現(xiàn)的各種生物的變化，他開始想到各種生物也是自然界發(fā)展變化的產(chǎn)物。動(dòng)搖了對(duì)神創(chuàng)論的信念。例如：在南美洲發(fā)現(xiàn)的一些動(dòng)物化石和現(xiàn)代動(dòng)物雖然有區(qū)別，但又基本相似。雖然同一種動(dòng)物在美洲從南到北都有一定差別，距離越大，差別也越大。這些事實(shí)用神創(chuàng)論是無法解釋的。從此，達(dá)爾文一直在思考著“物種變化”這個(gè)問題。1836年達(dá)爾文回到英國(guó)后，就開始研究生物進(jìn)化的問題。

經(jīng)過長(zhǎng)期研究，達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)，動(dòng)植物的進(jìn)化與自然選擇有很大關(guān)系?，F(xiàn)代的動(dòng)植物是遠(yuǎn)古為數(shù)不多的原始生物，經(jīng)過長(zhǎng)期的自然選擇，逐步淘汰、演化、發(fā)展而來的。1859年11月，達(dá)爾文終于寫出了《物種起源》這一劃時(shí)代的不朽著作。恩格斯把進(jìn)化論、能量守恒和轉(zhuǎn)化定律、細(xì)胞學(xué)并列為19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)。從此，把人們從對(duì)生物的迷信和無知中解放出來，徹底粉碎了上帝神創(chuàng)論和形而上學(xué)的物種不變論的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。

二、生物的進(jìn)化歷程

生物進(jìn)化到了形成細(xì)胞的階段，就出現(xiàn)了單細(xì)胞的原始生物，這就是微生物。

開始時(shí)，原始微生物過著異養(yǎng)的生活，單細(xì)胞微生物在缺氧的大氣里生活，是用發(fā)酵的方式攝取食物。后來出現(xiàn)了含有色素的單細(xì)胞的微生物，會(huì)在太陽(yáng)光作用下進(jìn)行光合作用，自己利用無機(jī)物直接合成養(yǎng)料，開始了用自養(yǎng)的方式生活。原始單細(xì)胞生物有自養(yǎng)，也有異養(yǎng)的，這時(shí)候的原始微生物還沒有進(jìn)化為動(dòng)物或植物。

原始微生物主要是生活在原始海洋里，隨著地球的變化，原始微生物的生存環(huán)境也不斷變化。隨著海洋里原始微生物的不斷增加，有機(jī)食物也不斷減少，為了適應(yīng)這種有機(jī)食物緊張的生活環(huán)境，原始生活開始向兩種攝物方式分化。一種由于加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)器官和運(yùn)動(dòng)機(jī)能，使它們?cè)跔?zhēng)奪食物和生存斗爭(zhēng)處在有利地位，逐漸向異養(yǎng)的方向發(fā)展。另一種由于運(yùn)動(dòng)器官和運(yùn)動(dòng)機(jī)能較弱，向加強(qiáng)光合作用的器官和機(jī)能方向發(fā)展，成為自養(yǎng)生物，隨著運(yùn)動(dòng)機(jī)能的逐漸衰退，慢慢就成了完全自養(yǎng)方式的植物的一支。

自養(yǎng)的方式和異養(yǎng)的方式，是區(qū)別植物和動(dòng)物的重要標(biāo)志。原始微生物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程中，一種微生物仍保留原來的特征，處在動(dòng)物和植物沒有分化的階段，進(jìn)化為現(xiàn)代微生物；另一種原始微生物由于完全發(fā)展為異養(yǎng)而成為動(dòng)物，還有一種則進(jìn)化為植物。原始微生物的不斷進(jìn)化，發(fā)展成為千姿百態(tài)的動(dòng)物和植物，才有今天生機(jī)勃勃的自然界。

三、生物進(jìn)化的年代

水母

三葉蟲

在太古代，地球的生命開始孕育，到距今35億年前的太古晚期有原始微生物形成。

在太古代之后的元古代，原始微生物進(jìn)化、繁殖。到元古代末期，出現(xiàn)了原生動(dòng)物，如海綿、水母和水螅等。

在古生代，生物界開始發(fā)展。早期有水生無脊椎動(dòng)物三葉蟲等，植物仍以藻類為主。古生代中期，發(fā)生強(qiáng)烈的造山運(yùn)動(dòng)，植物界出現(xiàn)了原始陸生植物裸蕨，原始魚類開始繁盛。在古生代晚期，地球氣候濕熱，陸地植物有了大發(fā)展，出現(xiàn)大片造煤森林。這時(shí)兩棲動(dòng)物形成，出現(xiàn)了原始爬行類。后來，爬行動(dòng)物開始由兩棲開始征服陸地，產(chǎn)生了陸地動(dòng)物。

中生代，地殼開始穩(wěn)定，氣候溫暖濕潤(rùn)，裸子植物和爬行動(dòng)物十分繁盛。中期出現(xiàn)了哺乳動(dòng)物。這時(shí)，恐龍是世界霸主，鳥類開始出現(xiàn)。后期，被子植物出現(xiàn)，動(dòng)物界爬行類恐龍絕滅，哺乳類開始興起。

新生代，地殼又趨向活動(dòng)，陸海又重新分布，氣候開始變冷。植物中被子植物迅速發(fā)展，動(dòng)物界鳥類和哺乳類繁殖迅速。

第三紀(jì)，被子植物迅速發(fā)展形成森林。動(dòng)物類開始向適應(yīng)不同環(huán)境的種類發(fā)展。

第四紀(jì)是人類時(shí)代，這時(shí)地球出現(xiàn)了大冰川，各類動(dòng)物遷移頻繁。變化很大。古猿的一支進(jìn)化為人類。

四、植物進(jìn)化的大概歷程

木賊

單細(xì)胞生物發(fā)生在太古代。到元古代，其中一支發(fā)展成構(gòu)造簡(jiǎn)單的菌藻類植物，菌藻類植物沒有根、莖、葉組織，生活在水中。這是最早的水生植物。后來，苔鮮植物從古代的菌藻類植物中演變產(chǎn)生，這類植物構(gòu)造簡(jiǎn)單，有葉狀體和假根，但這類植物還沒有完全走向陸地，只能生活在水邊潮濕的地方。受精作用還離不開水。其次出現(xiàn)的是古蕨類植物，如石松、木賊等。這時(shí)植物已由水生到陸生。裸蕨類是最早登上陸地植物的代表，后來蕨類的一支進(jìn)化為現(xiàn)代的被子植物。蕨類植物構(gòu)造已比較復(fù)雜，逐漸有了根、莖、葉的分化。但還沒有完全脫離水生的特性，受精仍離不開水。再次出現(xiàn)的是裸子植物。裸子植物構(gòu)造復(fù)雜，受精已不需要水，已完全適應(yīng)陸地生活。而且有了種子，種子比孢子有更強(qiáng)的耐早能力。最后出現(xiàn)的是被子植物。被子植物構(gòu)造比裸子植物更復(fù)雜，更完善，能夠適應(yīng)多種不同的陸地環(huán)境。干寒的山地、濕熱的沼澤、烈日炎炎的沙漠都有被子植物的蹤跡，被子植物的出現(xiàn)，使大自然變得更加多彩多姿。

五、動(dòng)物進(jìn)化的大概歷程

水生動(dòng)物是由單細(xì)胞的原始單細(xì)胞生物中另一支和植物分道揚(yáng)鑣進(jìn)化來的。一般地說動(dòng)物和植物是基本同時(shí)出現(xiàn)的，但陸地的動(dòng)物和植物的出現(xiàn)卻是先有陸生植物，后有陸生動(dòng)物。水生動(dòng)物開始是由水生的原始生物進(jìn)化來的原生動(dòng)物。原生動(dòng)物由單細(xì)胞組成，是動(dòng)物界最原始、最簡(jiǎn)單的類群。后來，原生動(dòng)物的一支進(jìn)化成原始腔腸動(dòng)物。腔腸動(dòng)物的細(xì)胞開始分化，成為多細(xì)胞的后生動(dòng)物，這類動(dòng)物仍生活在水里，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)化，腔腸類動(dòng)物的一支進(jìn)化為環(huán)節(jié)動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物。環(huán)節(jié)類動(dòng)物開始登陸進(jìn)化為昆蟲類等。又經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)化，無脊椎動(dòng)物又進(jìn)化為脊椎動(dòng)物。脊椎類動(dòng)物登陸后，進(jìn)化為兩棲類，由兩棲類逐漸進(jìn)化成爬行類，最后出現(xiàn)哺乳類，哺乳類的古猿進(jìn)化為現(xiàn)代的人類。

六、達(dá)爾文生物進(jìn)化學(xué)說的內(nèi)容

生物進(jìn)化是有一定規(guī)律的進(jìn)化，并不是雜亂無章的進(jìn)化過程。生物進(jìn)化就其生物本身來說，遺傳和變異的矛盾是生物進(jìn)化的內(nèi)部根據(jù)，生物沒有遺傳，就無法保留某種生物的特點(diǎn)而亂了套，而沒有變異生物就不能演變和變化，地球的變遷，自然界的變異性以及人類對(duì)生物體的影響和選擇，則是生物進(jìn)化的外因，沒有這些外部條件，就不能使生物產(chǎn)生變異性。自然界的變化對(duì)生物的變異影響非常小，但正是這些微小的影響，才使生物能在一定方向上積累并固定下來。而對(duì)那些不適合自然界的變化或不適應(yīng)人類的選擇的變異性狀，則會(huì)被通過選擇而淘汰。選擇條件是生物進(jìn)化的重要外因。生物進(jìn)化正是內(nèi)因和外因共同起作用的結(jié)果。自然環(huán)境是條件，遺傳變異是進(jìn)化的動(dòng)力。

駝鳥

自然選擇是通過自然界本身的變化，把物種中產(chǎn)生有利變異的個(gè)體保留下來，把具有有害變異的個(gè)體淘汰掉。這就是人們常講的適者生存，不適者被淘汰，也是動(dòng)物中的生存斗爭(zhēng)的集中表現(xiàn)。自然選擇的過程在自然界生物進(jìn)化歷史中一直不間斷地進(jìn)行著。自然界的不斷變化，使生物個(gè)體也會(huì)發(fā)生一定的變異。自然界選擇了有利變異的個(gè)體，從而使生物在不斷變異中進(jìn)化。自然選擇是通過生存斗爭(zhēng)進(jìn)行的，自然選擇也通過生存斗爭(zhēng)去不斷淘汰有害變異的個(gè)體。每種生物都離不開外部環(huán)境，離不開一定的生存條件。但在有時(shí)候生物的生存條件卻是有限的。生存的條件也會(huì)有對(duì)生物的生長(zhǎng)不利的一面，這就必然要求在生物之間跟有害的因素和前來襲擊的敵害作斗爭(zhēng)。駝鳥適應(yīng)熱帶氣候而善跑，烏賊防止敵害而放出墨汁，駱駝適應(yīng)沙漠氣候而貯藏水分。斗爭(zhēng)中能勝利的個(gè)體或物種就是適者，適者就得以生存，就被大自然保留下來并逐步進(jìn)化。不適應(yīng)者就會(huì)被大自然所淘汰。如生物之間的食物鏈就是生存斗爭(zhēng)的具體表現(xiàn)，狼捕捉鹿，鹿就要和狼作斗爭(zhēng)，狼也要在捕捉鹿的斗爭(zhēng)中求得生存。就狼來說，體力強(qiáng)壯，奔跑迅速的就能生存下來，并越來越完善。而那些體力弱或不善跑的狼，就會(huì)因?yàn)椴恫坏铰苟ゐI并逐漸被自然淘汰掉。就鹿來說，鹿在防止狼的侵害中不斷求得生存，那些感覺靈敏，奔跑迅速的個(gè)體就容易逃避狼的追擊而生存下來，并逐步完善自己。而那些感覺遲鈍、行動(dòng)緩慢的個(gè)體就可能被狼所食。這種生存斗爭(zhēng)就形成了一種自然選擇，狼對(duì)鹿要進(jìn)行選擇，使適者生存。而鹿對(duì)狼也進(jìn)行選擇，使不適者被挨餓而逐漸淘汰。

自然選擇不僅表現(xiàn)在生物之間的相互選擇，也表現(xiàn)在生物和非生物之間的自然選擇。生物對(duì)陽(yáng)光、土壤、溫度等非生物因素進(jìn)行選擇。而非生物因素的環(huán)境條件對(duì)生物也要進(jìn)行選擇。如一些海島上的昆蟲，就要受海島氣候的選擇。由于海島上風(fēng)很大。昆蟲的飛行就很困難，這樣就迫使海島的昆蟲翅膀發(fā)生一系列變化。有的昆蟲的翅膀?yàn)檫m應(yīng)在大風(fēng)中飛行而變得非常發(fā)達(dá)，這些翅膀發(fā)達(dá)的昆蟲就成為海島的適者，而生存下來并不斷完善白己。另一部分則慢慢退化翅膀而適應(yīng)地面生活，這些昆蟲由于翅膀退化而適應(yīng)海島生活。還有一些昆蟲既不能完善翅膀又不能退化翅膀的昆蟲則會(huì)被淘汰。大自然中的每一種生物都是在自然選擇中得以生存，也是在自然選擇中得以進(jìn)化。海島的昆蟲要適應(yīng)大風(fēng)必須向兩個(gè)方面進(jìn)化，要么翅膀非常發(fā)達(dá)，才能保證自己不被大風(fēng)吹入大海，要么完全退化不再飛翔也能保證自己不被大風(fēng)吹入大海。而那些翅膀不強(qiáng)的昆蟲則會(huì)被淘汰。

生物鏈

自然選擇已被人工選擇充分證明是生物生存和進(jìn)化的一條重要規(guī)律。在人工的選擇下，動(dòng)植物在不同培養(yǎng)條件下產(chǎn)生變異。人們按照自己的需要按一定方向選擇生物個(gè)體，把它們培養(yǎng)在跟親代相似的生活條件下使它們進(jìn)行雜交和繁殖，又通過把各種變異和遺傳保留某種有利個(gè)體再加以培養(yǎng)而形成不同的品種。這種人工選擇的本質(zhì)就是利用自然選擇規(guī)律。例如現(xiàn)在飼養(yǎng)的家鴿起源于原來生活在地中海沿岸的巖鴿，這種巖鴿的地中海沿海還有150多個(gè)品種。這些鴿子不僅外形不同，而且生理機(jī)能和身體結(jié)構(gòu)也有一定差異，這些差異有的對(duì)巖鴿生長(zhǎng)是有利的，有些則是不利的，人們?cè)陂L(zhǎng)期的飼養(yǎng)中通過人工選擇使有利變異保存下來，淘汰了一些不良變異。這些有利變異又通過人工選擇而被遺傳下來?，F(xiàn)代生活中的人工飼養(yǎng)的狗、貓、雞、豬、馬、牛、羊等家畜和家禽原來都是野生的，通過人工選擇而使這些家畜、家禽保留了有利變異，淘汰了一些不良變異而使適者生存，不適者被淘汰。人工培育優(yōu)良植物品種，也是通過人工選擇去實(shí)現(xiàn)的。

人工選擇也再次證明：生物進(jìn)化是通過自然選擇去實(shí)現(xiàn)的，生物是在適應(yīng)自然選擇中不斷演變和進(jìn)化的。生物并不是從來就有的，也不是從來就如此，更不會(huì)永遠(yuǎn)如此，生物由進(jìn)化而來，生物也要不斷進(jìn)化和發(fā)展。

自然選擇是生物進(jìn)化的外部條件，這些外部條件迫使生物不斷進(jìn)化，否則就會(huì)被淘汰，但生物進(jìn)化的根本原因，不是自然選擇，而是生物自身的遺傳變異，通過遺傳和變異而呈現(xiàn)出適應(yīng)性。生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和機(jī)能都能適應(yīng)它的生活環(huán)境，對(duì)不適應(yīng)的環(huán)境通過變異去加以適應(yīng)，這種變異是自然選擇引起的。這樣，通過長(zhǎng)期的自然選擇和遺傳，舊的物種就能夠產(chǎn)生新的物種。有的一種物種可以進(jìn)化為另一種新的物種。有的一種物種可以變成多種物種。自然條件的多種多樣，選擇也就多種多樣。自然選擇也就從不同方面和不同方向?qū)ι镞M(jìn)行選擇。同一物種生活在不同環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)差異。如果這些差異是適應(yīng)性狀，這種適應(yīng)性就會(huì)被保留下來，并且一代代積累下去，差異也就會(huì)越來越大而形成新的物種。應(yīng)當(dāng)說，生物進(jìn)化是由自然選擇引起的，是通過生物自身的遺傳和變異實(shí)現(xiàn)的。生物進(jìn)化是內(nèi)因和外因共同起作用的結(jié)果。自然選擇和遺傳變異是缺一不可的。沒有自然選擇，生物就失去了進(jìn)化的條件，但沒有遺傳變異則就沒有進(jìn)化的動(dòng)力。

遺傳和變異是生物進(jìn)化的動(dòng)力。

生物體的遺傳和變異是生命的基本特征之一，也是生物進(jìn)化的動(dòng)力。遺傳和變異規(guī)律的發(fā)現(xiàn)為生物進(jìn)化提供了有力的證據(jù)。也是人類探索生物的起源和進(jìn)化所取得的卓越成就。

19世紀(jì)末，奧地利學(xué)者孟德爾從豌豆的自交實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了生物遺傳的分離規(guī)律和自由組合規(guī)律，提出了生物存在遺傳因子的假說。20世紀(jì)30年代，美國(guó)學(xué)者摩爾根從果蠅染色體的研究中發(fā)現(xiàn)遺傳的連鎖和互換規(guī)律，肯定基因存在于細(xì)胞的染色體上。在近20多年科學(xué)研究DNA和RNA的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的過程中，科學(xué)家又進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到基因就是具有雙鏈結(jié)構(gòu)的DNA片段，還發(fā)現(xiàn)遺傳性狀不僅受到細(xì)胞核里DNA的控制，還受到細(xì)胞質(zhì)里的RNA的控制，從而認(rèn)定DNA是承擔(dān)遺傳的物質(zhì)。

生物體通過有性繁殖或無性繁殖生出新的個(gè)體，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和一切特性上保持和親本相似的現(xiàn)象，生物學(xué)上叫遺傳，遺傳是由事物自身的矛盾特殊性決定的。沒有遺傳，生物就失去了聯(lián)系，也就不能進(jìn)化。遺傳物質(zhì)可以使生物體在繁殖中保持相對(duì)穩(wěn)定。遺傳物質(zhì)可以復(fù)制出跟親本相同的物質(zhì)。這種自我復(fù)制有利于將遺傳的性狀照原樣傳遞給后一代。正因?yàn)橛辛诉z傳，生物體的有利性特征才被傳下來，自然界中才會(huì)有種瓜得瓜，種豆得豆的規(guī)律。

孟德爾

變異是生物體在遺傳中不是全部的、絕對(duì)的復(fù)制。生物體在有性繁殖和無性繁殖中，在生出的生物體中，一方面通過遺傳使新的生物體保持親本的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和一切特性，又由于外界非生物因素等多種因素的影響而使新生物體和親本出現(xiàn)微小的差異。正是因?yàn)檫@些差異的出現(xiàn)，使生命體產(chǎn)生變化。這些變化有的是有利地適應(yīng)變化，在遺傳中被逐漸積累和固定下來，使生物得到了進(jìn)化。

變異是由環(huán)境引起的變異，是不遺傳變異。例如小麥、水稻等植物由于肥料、水分、陽(yáng)光等條件的好壞會(huì)產(chǎn)生出生長(zhǎng)差異，有的穗大，有的穗小，這是條件差異引起的，當(dāng)這些條件相同時(shí)，差異也會(huì)消失，如通常講的“南枳北柑”就是這個(gè)道理。由遺傳物質(zhì)變化引起的變異是遺傳變異。生物進(jìn)化中的變異首先是由不遺傳變異而引起生物長(zhǎng)期適應(yīng)過程中形成的微小變異，再通過遺傳變異使某些有利于適應(yīng)性的變異被保存下來，從而引起生物的不斷進(jìn)化。遺傳和變異是生物進(jìn)化的動(dòng)力和根本原因。否認(rèn)了這一點(diǎn)，我們就會(huì)陷入形而上學(xué)的生物不變論。