生命科學(xué)報課件

生命起源

生命演化歷程生物演化史生物大絕滅刊號：05年11月（下半年）純一號NO.1主編：李秋蕤

指導(dǎo)老師：景澤良退出生命起源

構(gòu)成生命的元素宇宙中的生命分子慧星和生命隕石和生命深海煙囪起源說原始生命的有機湯疊石層生物單分子粘土礦物和生命火山和生命地球上有很多種元素，但用于構(gòu)成生命的元素并不多，主要有C、H、O、N四種，此外還有S、P及其他一些微量元素。我們知道組成生命的主要物質(zhì)是蛋白質(zhì)、水分和無機鹽三大類。元素分析表明，蛋白質(zhì)一般含碳50%～55%、氧20%～23%、氮15%～18%、氫6%～8%、硫0%～4%，有些蛋白質(zhì)還含有微量的P、Fe、Zn、Cu、Mo等。返回首頁過去曾認(rèn)為，星際空間不存在任何物質(zhì)，是絕對的真空。1930年特藍普勒在測定疏散星團直徑時，發(fā)現(xiàn)星光在宇宙空間產(chǎn)生消光現(xiàn)象，由此發(fā)現(xiàn)了星際塵埃。20世紀(jì)50年代以來，由于紅外和射電觀測技術(shù)及實驗波譜研究手段的進步，越來越多的星際物質(zhì)被探測出來。特別是1969年斯奈德(L.E.Snyder)觀測到有機分子甲醛(HCHO)的6cm譜線，轟動了世界，被譽為20世紀(jì)60年代天體物理的重大發(fā)現(xiàn)，他的發(fā)現(xiàn)還激發(fā)了天文學(xué)家去探索星際分子的熱情。

到1991年，已發(fā)現(xiàn)92種星際分子，2000多條分子譜線。最新的消息是美國伊利諾斯州立大學(xué)的射電天文學(xué)家路易斯·辛德通過頻譜在靠近銀河系中心的星云中發(fā)現(xiàn)了生命分子——氨基酸，這一發(fā)現(xiàn)有可能解釋生命的起源問題。

星際有機分子的普遍存在啟示我們，在宇宙的恒星體系中，具備產(chǎn)生生命條件的行星（類地球）為數(shù)不少，在那些行星上必然會出現(xiàn)生命，乃至進化為智慧生物。因此，探索宇宙生命將是人類在搞清自己之后的下一個探求目標(biāo)。返回首頁生命起源

構(gòu)成生命的元素宇宙中的生命分子慧星和生命隕石和生命深海煙囪起源說原始生命的有機湯疊石層生物單分子粘土礦物和生命火山和生命

彗星是一種很特殊的星體，與生命的起源可能有著重要的聯(lián)系。彗星中含有很多氣體和揮發(fā)成分。根據(jù)光譜分析，主要是C2、CN、C3、另外還有OH、NH、NH2、CH、Na、C、O等原子和原子團。這說明彗星中富含有機分子。許多科學(xué)家注意到了這個現(xiàn)象：也許，生命起源于彗星！

1990年，NASA的Kevin.J.Zahule和DaidGrinspoon對白堊紀(jì)－第三紀(jì)界線附近地層的有機塵埃作了這樣的解釋：一顆或幾顆彗星掠過地球,留下的氨基酸形成了這種有機塵埃;并由此指出,在地球形成早期，彗星也能以這種方式將有機物質(zhì)像下小雨一樣灑落在地球上----這就是地球上的生命之源。返回首頁生命起源

構(gòu)成生命的元素宇宙中的生命分子慧星和生命隕石和生命深海煙囪起源說原始生命的有機湯疊石層生物單分子粘土礦物和生命火山和生命返回首頁生命起源

構(gòu)成生命的元素宇宙中的生命分子慧星和生命隕石和生命深海煙囪起源說原始生命的有機湯疊石層生物單分子粘土礦物和生命火山和生命

隕石（meteorite）是落到地面的流星體，是太陽系內(nèi)小天體的珍貴標(biāo)本。因此，研究隕石對研究太陽系的起源和演化、生命起源提供了寶貴的線索。隕石分為兩類：球粒隕石和非球粒隕石。球粒隕石對生命起源有較重要的意義。它們只可能來自宇宙，不僅含有氨基酸，還有烴類、乙醇和其他可能形成保護原始細胞膜的脂肪族化合物。生物化學(xué)家David.W.Dreamer用默奇森隕石中得到的化合物制成了球形膜即小泡，這些小泡提供了氨基酸、核苷酸和其他有機化合物，及其進行生命開始所必需的轉(zhuǎn)變環(huán)境，也就是說，當(dāng)隕石撞擊地球時，產(chǎn)生形成生命所需的有機物及必須的環(huán)境——小泡。和生命起源于彗星的理論一樣，這是一種新的天外起源說。另外，康奈爾大學(xué)的C.Hyba指出，撞擊也可以以其他方式提供生命所需的原材料：來自一次隕石撞擊的熱和沖擊波可以在原始大氣中激發(fā)起合成有機化合物的化學(xué)反應(yīng)。深海煙囪巨大的熱量，可以產(chǎn)生在大陸火山區(qū)里產(chǎn)生的那種縮合物。因此，美國霍普金斯大學(xué)的地質(zhì)古生物學(xué)家斯坦利（S.M.Stanly，1985）提出生命的深海底煙囪起源說。在洋中脊，深海煙囪與熾熱巖漿直接連通，溫度高達1000℃，使周圍海水沸騰，冒出的滾滾濃煙里富含金屬、硫化物，熱水中富含CO2、NH3、CH4和H2S，這是一個既有能量又有生命起源所必需的物質(zhì)的還原環(huán)境，于是有機化合在這里發(fā)生，并且按照溫度遞降出現(xiàn)了一系列化學(xué)反應(yīng)梯度區(qū)。由H2、CH4、NH3、H2S、CO2經(jīng)高溫化合形成氨基酸，繼而硫和其他復(fù)雜化合物形成多肽、核苷酸鏈，形成似細胞體的合成物。有趣的是，這些成分在高熱作用下化學(xué)合成了硫細菌。鑒于現(xiàn)代深海形成硫細菌的事實，斯坦利推想，在太古代綠巖帶里面也一定存在類似于現(xiàn)代深海洋中脊的地質(zhì)條件，存在深海煙囪，生命化學(xué)合成的一系列反應(yīng)就在那里發(fā)生，生物有機高分子在那里縮合而成，最后原始生命就在那里誕生。返回首頁生命起源

構(gòu)成生命的元素宇宙中的生命分子慧星和生命隕石和生命深海煙囪起源說原始生命的有機湯疊石層生物單分子粘土礦物和生命火山和生命簡單的有機合成在地球形成之初就開始了，主要發(fā)生在大氣圈中，所形成的簡單低相對分子量有機物與地殼表面的水體作用，形成含有機化合物的水溶液，在某些火山活動區(qū)域有可能形成濃的溶液。這些稀的和濃的溶液最后匯集到大的水體或原始海洋中。這就是現(xiàn)今流行的觀點：生命起源于早期地球“溫暖小水池”的“有機湯”中。返回首頁生命起源

構(gòu)成生命的元素宇宙中的生命分子慧星和生命隕石和生命深海煙囪起源說原始生命的有機湯疊石層生物單分子粘土礦物和生命火山和生命疊層石（stromatolite)是前寒武紀(jì)未變質(zhì)的碳酸鹽沉積中最常見的一種“準(zhǔn)化石”，是原核生物所建造的有機沉積結(jié)構(gòu)。由于藍藻等低等微生物的生命活動所引起的周期性礦物沉淀、沉積物的捕獲和膠結(jié)作用，從而形成了疊層狀的生物沉積構(gòu)造。根據(jù)Walter(1983)的統(tǒng)計，已知在澳大利亞、北美和南非三個不同大陸的11個地點發(fā)現(xiàn)了太古宙的疊層石，其年齡都在25億年以上。

晚元古代（20億年前到7億年前）是地史上疊層石最繁盛的時期，其分布廣泛、形態(tài)多樣。后生動物出現(xiàn)（7億年前）以后疊層石驟然衰落。古生代寒武紀(jì)至泥盆紀(jì)疊層石數(shù)量和分布范圍有限，但仍不難見到。泥盆紀(jì)以后疊層石只是殘存了。現(xiàn)代海相疊層石只分布在澳大利亞、中美洲、中東等地的少數(shù)地區(qū)的特殊環(huán)境中。通常疊層石產(chǎn)出于灰?guī)r和白云巖中，有些疊層石發(fā)育在燧石、磷酸鹽巖（膠磷礦）中，由磁鐵礦和赤鐵礦構(gòu)成的疊層石以及錳疊層石也頗為常見。返回首頁生命起源

構(gòu)成生命的元素宇宙中的生命分子慧星和生命隕石和生命深海煙囪起源說原始生命的有機湯疊石層生物單分子粘土礦物和生命火山和生命在原始地球條件下，生物單分子是從無到有創(chuàng)造出來的，即由生命元素在外動力（能源）的推動下，通過無機化合而成。生命元素在原始地球的大氣中廣泛存在，外動力無疑也是不成問題的。現(xiàn)在的研究資料表明，放電、紫外線、熱能都可以促使生命元素合成生物單分子。所以，原始大氣是生物單分子的誕生地，并使生物單分子在原始地球上普遍分布，從而能使其中一部分生物單分子在一定條件下形成生物大分子。第一個模擬原始大氣進行放電實驗獲得氨基酸的是米勒（S.L.Miller，1953）。返回首頁生命起源

構(gòu)成生命的元素宇宙中的生命分子慧星和生命隕石和生命深海煙囪起源說原始生命的有機湯疊石層生物單分子粘土礦物和生命火山和生命

粘土礦物這種地球上最常見的物質(zhì)是最初的生命物質(zhì)，這一說法已不再是西方的圣經(jīng)故事和中國的神話傳說，而是新的科學(xué)研究成果。粘土礦物是一種微小的晶體，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，粘土礦物晶體中存在一種有趣的缺陷結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可能保存相當(dāng)多的信息，從而決定晶體生長的取向和構(gòu)型。因此，對于諸如屬于“低技術(shù)”的催化劑和膜等原始控制結(jié)構(gòu)來說，這些無機晶體作為一種構(gòu)造物質(zhì)要比大的有機分子更為合適得多。

返回首頁生命起源

構(gòu)成生命的元素宇宙中的生命分子慧星和生命隕石和生命深海煙囪起源說原始生命的有機湯疊石層生物單分子粘土礦物和生命火山和生命

這一學(xué)說認(rèn)為：原始地球火山活動頻繁，形成局部高溫缺氧地區(qū)，使得附近水池里的有機物形成大量的氨基酸和核酸。當(dāng)水池由于高溫蒸發(fā)干枯時，氨基酸弱聚合脫水反應(yīng)形成多肽等高聚物，后由雨水搬運到海洋，氨基酸自我裝配形成蛋白質(zhì)。這樣，就為生命起源提供了所需的有機分子。返回首頁生命起源

構(gòu)成生命的元素宇宙中的生命分子慧星和生命隕石和生命深海煙囪起源說原始生命的有機湯疊石層生物單分子粘土礦物和生命火山和生命返回首頁廣義而言，生命起源應(yīng)當(dāng)追溯到與生命有關(guān)的元素及化學(xué)分子的起源。因而生物圈演化的歷程應(yīng)當(dāng)從宇宙形成之初，通過所謂“大爆炸”（“BigBang”）產(chǎn)生了碳、氫、氧、氮、硫、磷等構(gòu)成生命的主要元素之時起。返回

碳、氫、氧、氮、硫和磷這六種生命元素構(gòu)成了地球上生物體物質(zhì)總量的98%，而這些元素是伴隨著宇宙起源和演化過程而產(chǎn)生的。宇宙的狀態(tài)和宇宙物質(zhì)運動的基本規(guī)律法則的特殊結(jié)合造成了生命起源和演化的可能性。

宇宙中的物質(zhì)誕生在爆炸之中。氫和氦是在距今約150億年前的大爆炸強烈熱輻射中形成的。構(gòu)成我們自己的、更復(fù)雜的碳、氧、鈣、鐵原子起源于恒星的燃燒著的深處。像鈾之類的重元素是在超新星爆發(fā)的沖擊波內(nèi)合成的。形成生物原料的這些核過程發(fā)生在最不適宜于生物居住的環(huán)境中。一旦形成了元素，劇烈的爆發(fā)就把這些元素送回到恒星之間的太空中。在那里，萬有引力將這些元素鑄成新的恒星和行星，而電磁作用將它們造成生命的化學(xué)物質(zhì)。返回生物單分子是指一些與生命有著密切關(guān)系的有機低相對分子量化合物，包括氨基酸、脂肪酸、糖、嘌呤、嘧啶、單核苷酸、卟啉、ATP等高能化合物。它們是構(gòu)成生物高分子的基本成分。返回高相對分子量的生物有機化合物主要是指蛋白質(zhì)、核酸以及高相對分子量的碳氫化合物。與低相對分子量的生物有機化合物相比，高相對分子量的有機化合物具有更高級的物質(zhì)群。它們是由低相對分子量的有機化合物經(jīng)過聚合而成的多分子體系。從化學(xué)結(jié)構(gòu)而言，蛋白質(zhì)是由α-L-氨基酸脫水縮合而成的，核酸是由嘌呤和嘧啶堿基，與糖D-核糖或2-脫氧-D-核糖）、磷酸脫水縮合而成，多糖是由單糖脫水縮合而成。由此可知，由低相對分子量的生物有機化合物變?yōu)楦呦鄬Ψ肿恿康纳镉袡C化合物的化學(xué)反應(yīng)都是脫水縮合反應(yīng)。返回

最簡單的原始生命與最復(fù)雜的化學(xué)分子之間的差異仍然是極大的，主要是“組織化”水平的差異。為了填補化學(xué)演化與生物學(xué)演化之間的鴻溝，人們提出了許多介于化學(xué)分子結(jié)構(gòu)與原始生命之間的過渡形式，并給予許多不同的名稱。例如原生體protobions）、原細胞（protocells）、前生物學(xué)系統(tǒng)（prebiologicalsystems）、前生物學(xué)生命（prebiologicallife）等等。究竟是怎樣過渡的現(xiàn)在仍不甚了解，但大體上應(yīng)包含三個過程：

(1)生物大分子自我復(fù)制系統(tǒng)的建立；

(2)遺傳密碼的起源；

(3)分隔的形成。

人們通過研究，建立了幾種由化學(xué)系統(tǒng)到生物學(xué)系統(tǒng)的過渡模式，如奧巴林的團聚體模式。返回

通過遺傳密碼的演化和若干前生物系統(tǒng)的過渡，地球上最終產(chǎn)生了最原始的生物系統(tǒng)，即具有原始細胞結(jié)構(gòu)的生命?；瘜W(xué)演化和前生物演化之后，單細胞終于形成了，生命進入了細胞演化階段。在這個階段，演化主要集中在細胞內(nèi)部組織水平的提高，包括細胞結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化、代謝方式的演變等，同時伴隨著規(guī)模較小的生態(tài)學(xué)分異和物種分異。從原核生物過渡到真核生物，完成了細胞演化中最重要的一步。最早的原始的真核生物是微小的單細胞，它們進行有絲分裂，能進行光合作用。演化的下一個重大階段是由這些原始單細胞真核生物向多細胞的后生動植物的過渡。返回

后生動植物產(chǎn)生后，逐漸形成了復(fù)雜、先進的生物系統(tǒng)。

一般的看法是后生植物與后生動物來自共同的祖先——單細胞的真核生物，即所謂的原生生物（protista）。前已述及，單細胞真核生物是由原核生物祖先通過直接演化或細胞內(nèi)共生而產(chǎn)生的。由單細胞真核生物向多細胞的后生動植物的轉(zhuǎn)變是生命歷史中的一個重大的演化事件。后生動物和植物可能同時達到多細胞化（multicellularity），在這個過程中，生物的體積增大，組織器官分化。后生動物和后生植物如何由原始的單細胞真核生物演化分支出來？誰先誰后？對這些問題目前還沒有一致的看法。按照新近時興的細胞內(nèi)共生假說來解釋后生動植物的起源是這樣的：某些異養(yǎng)的、行吞噬作用的單細胞真核生物祖先可能以吞噬原核生物為生，其中一些與行光合作用的原核生物發(fā)生細胞內(nèi)共生，形成能進行光合作用的自養(yǎng)的真核生物，經(jīng)過進一步演化，成為后生植物。另外一些仍保留異養(yǎng)功能，演變成為變形蟲、鞭毛蟲、纖毛蟲等原生動物和真菌。從異養(yǎng)的原生動物再進一步演化出海綿、水母以及無體腔的原始后生動物。返回返回首頁生命源于地球，而且是地球的產(chǎn)物。即使如克里克（F.Crick）所認(rèn)為的生命來自地外，地球仍然是生命的搖籃。

今天的生命看來是由第一個生物經(jīng)過再生、繁殖和演化，進而形成無數(shù)的生命形態(tài)并布滿整個地球。古菌類和后來的細菌在水里、空氣中和地上迅速繁殖，在20多億年中構(gòu)成了一個生物圈。這個生物圈的成員之間彼此交流，由此又先后產(chǎn)生了真菌和真核生物。然后，它們又集合和組織成多細胞植物和動物。

生命在海洋里蔓延開來，它們登上陸地，使世界充滿樹木和花草，又隨著昆蟲和鳥類飛翔天空。于是，在地球上形成和成長起“生命之樹”。人類是這棵生命進化樹最奇異的枝條。因此，在地球上誕生的生命和地球是休戚與共的。返回

傳統(tǒng)的分類學(xué)家將地球上的生命劃分為兩個界，即植物界和動物界，從而造成了我們的偏見：不是植物就是動物。70年代，康奈爾大學(xué)的生態(tài)學(xué)家H·魏塔克（R.H.Wittaker）提出一種五界系統(tǒng)，說明生命的構(gòu)成（《科學(xué)》，1969年1月10日）。后來，波士頓大學(xué)的生物學(xué)家林恩·馬古利斯（LynnMargulis）支持并擴充了魏塔克的框架（《進化生物學(xué)》，1974）。專家們現(xiàn)在提出，生命中最基本的劃分并不是在“高等”的植物與動物之間，而是在單細胞之間。返回

地球上最古老的沉積巖大約有38億年的歷史，也就是說，地球凝聚8～9億年后才形成硬的地殼，生命才有了立足之地。古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)的最老的有細胞結(jié)構(gòu)的生命的證據(jù)是西澳大利亞的Warrawoona微生物化石群（35億年），表明地殼形成后不到3億年生物演化就開始了。但是大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為，最古老的原始生命是和最古老的沉積巖同齡，即38億年，其重要的證據(jù)是格陵蘭西部Isua沉積巖中的條帶狀鐵建造（BIF）。此外，在南非有34億年年齡的Swaziland超群古老巖層中存在簡單的層狀疊層石，年齡為33億年的南非Onverwacht群的碳同位素比值有一個明顯的變化，由此推斷光合作用的歷史可追溯到33～35億年前。返回古老而原始的生命在經(jīng)歷前顯生宙前期近20億年的進化之后，到距今約19億年前開始出現(xiàn)第一次繁榮，其標(biāo)志是細菌與藍藻的大發(fā)展，并且出現(xiàn)了真核生物。真核生物的出現(xiàn)標(biāo)志著生命細胞結(jié)構(gòu)的完善，現(xiàn)代生命都是從19億年前真核生物出現(xiàn)的原點上輻射進化而來的。此外，還必須指出，從19億年～9億年前我們的星球仍然是水生菌、藻生物的世界，到目前為止仍然沒有發(fā)現(xiàn)較高等的植物。

最令人感興趣的是加拿大安大略的岡弗林鐵建造（GunflintIronFormation）中的微化石群。同位素年齡測定該建造為19.5億年。岡弗林微化石群的最大特征是化石豐富，形態(tài)多樣、分布廣泛。在形態(tài)上有類似孢子的球狀體，如Huroniospora（休倫孢）；有管狀不分枝的絲狀體，如Animikiea（安尼米基藻），Gunflintia（岡弗林藻）；還有形態(tài)特異的微化石，如星狀體的Eoastrion（始星菌）；星傘狀的Kakabekiaunabei1ata（傘形卡卡貝基亞菌）等等。特別引人矚目的是，岡弗林微化石群中的絲狀體已出現(xiàn)異形胞，大小細胞之間清楚地顯示出細胞壁分開，如Gunflintiagrandis（華麗岡弗林藻）等。細胞分化出異形孢，在原核生物中見于藍藻。在現(xiàn)生的藍藻絲體里，營養(yǎng)細胞發(fā)育成很大的厚壁休眠胞或不動體，或者發(fā)育成具有特殊代謝功能的異形胞。異形胞具有固氮功能。由此可見，岡弗林微化石群中，藍藻己相當(dāng)繁盛，種類也較多，它們是當(dāng)時海洋中主要生產(chǎn)者。返回對最早的真核生物化石的證據(jù)至今為止還沒有一致的看法。

真核生物只能出現(xiàn)在地球大氣圈含氧量增加到一定程度，即最初大氣圈形成之后。這不僅因為真核生物進行有氧代謝，有絲分裂本身就是需氧過程，而且因為真核細胞不能防御強烈紫外線的損傷，只有當(dāng)與氧化大氣圈形成的同時，大氣層外的臭氧屏蔽層也形成以后，地球上才能有真核生物生存。

在加利福尼亞州南部，距今大約14億年的貝克泉（BeckSpring）組產(chǎn)有大的單細胞形體和分叉的管狀綠藻，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為這些化石是真核細胞有機體，并可能是已知最老的、真正的真核細胞化石。另一個被證實為真核細胞的化石是在澳大利亞的苦泉(BitterSpring)組灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)的，其年齡約為10～9億年，其中有些細胞呈現(xiàn)出正在進行細胞分裂的狀態(tài)。

北美大峽谷超群的喬爾（Chuar）群，年齡約為12億年，產(chǎn)有幾丁蟲化石。同時產(chǎn)有碳質(zhì)薄膜狀體化石Chuaria，這是已知肉眼可見的最老化石，其直徑約為2～3mm，有人認(rèn)為可能是一些藻類化石。中國淮南地區(qū)的劉老碑組和燕山地區(qū)的青白口系中，均產(chǎn)有豐富的碳質(zhì)膜狀體Chuaria、Longfengshania和帶狀藻類，其年齡均為10～8億年間。返回最早的動物化石出現(xiàn)在前寒武紀(jì)晚期。軟軀體后生動物在震旦紀(jì)冰期之后得到突發(fā)性的迅猛發(fā)展，在距今7億～6億年間成為海洋生物的統(tǒng)治者。進入寒武紀(jì)（距今6億年）后，軟軀體后生動物衰退，帶殼后生動物隨之興起。這一生物發(fā)展階段可分為前埃迪卡拉和埃迪卡拉兩個亞階段。前埃迪卡拉亞階段以中國的淮南生物群為代表，埃迪卡拉亞階段以澳大利亞的埃迪卡拉動物群為代表。返回返回

大約5～6億年前，在地球?qū)W家稱為寒武紀(jì)的開始之時，絕大多數(shù)無脊椎動物在幾百萬年的很短時間內(nèi)出現(xiàn)了。起先是寒武紀(jì)初小殼化石的爆發(fā)性發(fā)展，繼之被大型帶殼動物取代。是什么原因使得早期寒武紀(jì)世界能夠激發(fā)這樣的生命“爆發(fā)”？長期以來這是古生物學(xué)研究中的一大難題。古生物學(xué)家為此做出大量的努力，或許是因為大氣中積累了足夠的有利于呼吸作用的氧；全球環(huán)境變化有利于后生動物的生存；海洋化學(xué)物質(zhì)的變化積累了大量的磷酸鹽，使得軟體動物有可能演化出保護性的骨骼；生態(tài)學(xué)理論及其相互捕食關(guān)系的理論對此也作出了解釋。

現(xiàn)代生物學(xué)研究表明，脊椎動物是由低等的無脊椎動物進化而來的，大致的進化過程是由與無脊椎的棘皮動物親緣關(guān)系密切的原始脊索動物中的半索動物或隱索動物到頭索動物或全索動物，最后可能由頭索動物或與其相近的種類進化出脊椎動物。由于原始脊索動物缺少硬體結(jié)構(gòu)，不宜保存化石，因此至今發(fā)現(xiàn)的原始脊索動物的化石很少。古生帶動物演化（時間單位：萬年）570500435395345280寒武紀(jì)奧陶紀(jì)志留紀(jì)泥盆紀(jì)石炭紀(jì)二疊紀(jì)三葉蟲增多珊瑚蟲、腕足動物、鸚鵡螺、筆石隨處可見有鶚魚出現(xiàn)，海螺已存在魚類增多，第一批兩棲動物出現(xiàn)第一批爬行動物及第一批有翅昆蟲出現(xiàn)，兩棲類增多。昆蟲種類增多，爬行動物占據(jù)陸地。返回地球上最早的陸生植物化石出現(xiàn)在晚志留紀(jì)至早泥盆紀(jì)的陸相沉積物中，表明距今4億年前植物已由海洋推向大陸，實現(xiàn)了登陸的偉大歷史進程。植物的登陸，改變了以往大陸一片荒漠的景觀，使大陸逐漸披上綠裝而富有生機。不僅如此，陸生植物的出現(xiàn)與進化發(fā)展，完善了全球生態(tài)體系。陸生植物具有更強的生產(chǎn)能力，它不僅以海生藻類無法比擬的生產(chǎn)力制造出糖類，而且在光合作用過程中大量吸收大氣中的CO2，排放出大量的游離氧O2），從而改善了大氣圈的成分比，為提高大氣中游離氧量作出了重大貢獻。因此，４億年前的植物登陸是地球發(fā)展史上的一個偉大事件，甚至可以說，如果沒有植物的登陸成功，便沒有今日的世界。返回返回脊椎動物由水生環(huán)境擴張到陸地環(huán)境，演化出陸生動物，這無疑是生命進化史上又一重大事件。因此，更確切地說，如果沒有動、植物實現(xiàn)登陸的偉大進程，我們這個星球的生命還將停留在4億年前的古老而低級的階段?；Y料表明，兩棲類是最先由水中登上陸地生活的脊椎動物類群。

在兩棲動物生活史中，一方面仍保留著水中生活的階段，另一方面經(jīng)過變態(tài)獲得生活在陸地上新的適應(yīng)能力。然而，與植物登陸相比，脊椎動物實現(xiàn)登陸的時間要晚得多。最早的兩棲類化石發(fā)現(xiàn)在英格蘭老紅砂巖的頂部，地質(zhì)時代屬于泥盆紀(jì)最末期（法門期末），距今大約有3.6億年。這是一類原始的、具有尾和迷齒、頭骨構(gòu)造堅硬的早期兩棲類，即迷齒亞綱。魚石螈是這個古老類型的典型代表。返回鳥類的起源是生物學(xué)上難解的謎。從達爾文的《物種起源》發(fā)表以來，科學(xué)家一直在推測鳥類的起源及其進化史。1860年在德國巴伐利亞約1.5億年以前的石灰?guī)r沉積層中發(fā)現(xiàn)一根孤零零的鳥羽（見右圖），次年在同一地區(qū)發(fā)現(xiàn)一具有鳥狀羽毛和翼的動物骨骼——這就是舉世聞名的始祖鳥。

始祖鳥的骨骼解剖特征為鳥類起源于恐龍?zhí)峁┝嗣黠@的證據(jù)。但是，會飛的鳥類如何由爬行的恐龍進化而來的問題，使得科學(xué)家們?yōu)橹疇幷摿?00年之久。近20年來，科學(xué)家對鳥類、恐龍及有關(guān)的爬行動物的演化關(guān)系進行了深入的分析研究，如今一幅從獸足類進化到鳥類的譜系進化圖被描繪出來。特別是近年來在中國遼西發(fā)現(xiàn)的中華龍鳥為此提供了有利的證明：鳥類起源于恐龍。雖然恐龍的化石在地球上存在了數(shù)千萬年，但直到19世紀(jì)，人們才知道地球上曾有這么奇特的動物存在過。第一個發(fā)現(xiàn)恐龍化石的是名叫吉迪昂·曼特爾（Mantell）的英國醫(yī)師。曼特爾平時有收集巖石和化石的嗜好。公元1820年，他和夫人瑪麗安發(fā)現(xiàn)了一些嵌在巖石里的巨大牙齒。曼特爾從沒見過這么大的牙齒。當(dāng)他在附近又發(fā)現(xiàn)了許多骨骼后，他開始對這些不尋常的發(fā)現(xiàn)物進行認(rèn)真的研究，并得出一個結(jié)論：這些牙齒和骨骼應(yīng)該屬于某種龐大爬行動物，他將這種不知名的動物命名為禽龍，學(xué)名的原意就是指清晰的牙齒。

不久，英國又發(fā)現(xiàn)兩種巨大爬行動物的骨骼，它們分別被命名為斑龍和森林龍。一直到公元1841年，這些巨大的爬行動物才有了正式的名字。當(dāng)時一位杰出的科學(xué)家理查·歐文爵士（SirRichardOwen），將它們命名為恐龍，學(xué)名的意思是恐怖的蜥蜴。研究恐龍的熱潮從此揭開，全世界的科學(xué)家都興致勃勃地投入了挖掘恐龍的行列。返回返回白堊紀(jì)即將結(jié)束時，恐龍變得越來越少，最后終于全部消失。就在此時，地球的景觀也發(fā)生了變化。盤古大陸因為海底的擴張分成了好幾塊。海平面升高了，原來恐龍生存的低洼地區(qū)變成汪洋一片。許多種類的海生動物也滅絕了。此外，原本全年溫暖的氣候，現(xiàn)在變得比較有季節(jié)性。植物的種類也發(fā)生了改變，顯花植物變得越來越重要。恐龍的滅絕正好讓地球上另一群生物——哺乳動物趁機崛起。

第一批哺乳動物，可能是一批以昆蟲和恐龍蛋為食物的小動物。一直到6500萬年前，哺乳動物才逐漸興旺起來。我們主要是依靠化石的研究來推斷哺乳動物出現(xiàn)的時間。由于化石只包括動物身體較硬的部分，如骨骼、牙齒等，而哺乳動物的一些重要特征，如溫血、毛皮等并不能變?yōu)榛?，科學(xué)家必須從骨骼上另找研究線索。

研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動物的骨骼有兩個共同特征。其一是特殊的顎骨。哺乳動物的左右下顎骨各由完整的一塊組成。其二，哺乳動物中耳腔內(nèi)有幾塊小骨頭。由此，我們便可以推斷哺乳動物出現(xiàn)的年代了。哺乳動物演化時間表（時間單位：百萬年）中生代（第三紀(jì)）230195141三疊紀(jì)侏羅紀(jì)白堊紀(jì)第一批哺乳動物出現(xiàn)，爬行動物繼續(xù)增多。第一批鳥類出現(xiàn)，恐龍全

盛時期。哺乳動物及鳥類增多，恐龍逐漸稀少，直至絕滅。返回象的祖先出現(xiàn)在新生代，從始新世晚期的始祖象，到漸新世進化為乳齒象。這一階段象類身體都不大。進入第三階段后，象的種類輻射增多，個體增大。新生代（第三紀(jì)）（時間單位：百萬年）665537.5古新世始新世漸新世哺乳動物急速分化，不過跟現(xiàn)代哺乳動物還有很大差別第一批靈長類、蝙蝠出現(xiàn)第一批乳齒象出現(xiàn)及犀牛的近親出現(xiàn)返回返回從始新世晚期開始至漸新世，大約經(jīng)歷1900萬年時間，出現(xiàn)了現(xiàn)代哺乳動物的直接祖先。犀牛、馬和大象的祖先先后出現(xiàn)在此階段。在新第三紀(jì)