生命是如何進(jìn)化出來(lái)的？物種為什么為什么突然就“爆發(fā)”出來(lái)了？

達(dá)爾文的進(jìn)化論已經(jīng)發(fā)表了將近160年了。它被認(rèn)為是學(xué)術(shù)界最偉大的理論之一，但對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)，許多人還沒(méi)有真正理解它。

不能否認(rèn)的就是，進(jìn)化論中還有一些棘手的問(wèn)題沒(méi)有解決，比如說(shuō)生命是怎么起源的，物種為什么會(huì)進(jìn)化，還有新的物種是如何形成的，寒武紀(jì)的生命爆發(fā)和進(jìn)化論是否存在沖突，還有生命的起源，這些問(wèn)題引起了很多科學(xué)家的研究和爭(zhēng)論。雖然有很多關(guān)于地球上生命是如何形成的假說(shuō)，但迄今為止還沒(méi)有一個(gè)得到承認(rèn)。人們希望通過(guò)模擬早期的自然環(huán)境來(lái)創(chuàng)造生命，但沒(méi)有成功。

國(guó)外科學(xué)家曾聲稱(chēng)，他們可以制造出與大自然非常相似的“細(xì)胞”，但它仍然缺乏自我繁殖和進(jìn)化的能力，這是生命定義的兩個(gè)重要特征。雖然說(shuō)人類(lèi)無(wú)法理解生命是如何誕生的，但科學(xué)家應(yīng)該可以理解生命是如何進(jìn)化的。

原核細(xì)胞時(shí)代，(距今36至25億年)

地球上最早的生命跡象是38億年前在格陵蘭島發(fā)現(xiàn)的世界上最古老的沉積巖中的有機(jī)碳，有機(jī)碳是生命的殘留物。最原始的細(xì)胞化石是在35億年前和34億年前的澳大利亞和南非的沉積巖中發(fā)現(xiàn)的。它們分別是絲狀細(xì)菌和球形細(xì)菌或藍(lán)藻，直徑僅超過(guò)10微米。它們只有原生質(zhì)和細(xì)胞膜，沒(méi)有細(xì)胞核，稱(chēng)為原核細(xì)胞。

細(xì)菌里面沒(méi)有任何葉綠素成分，因此呢它不能自給自足，然而有些藍(lán)藻它們本身有葉綠素，這樣就可以吸收陽(yáng)光和二氧化碳，從而進(jìn)行光合作用，從而產(chǎn)生細(xì)胞生長(zhǎng)所需的有機(jī)物質(zhì)并釋放氧氣。32億年前，在南非和澳大利亞的燧石層中發(fā)現(xiàn)了更多更清晰的這些細(xì)胞化石。中國(guó)山西省五臺(tái)山25億年前太古代晚期發(fā)現(xiàn)的原核細(xì)胞更為清晰。

有些科學(xué)家它們一般否認(rèn)早期的原核細(xì)胞的存在，他們認(rèn)為這些化石只是一些巖石的結(jié)構(gòu)，他們還說(shuō)只要了解早期地球的空氣大氣的變化，就可以完美證明這一點(diǎn)。與其他行星一樣，地球的原始大氣中充滿了二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氨和氫，但沒(méi)有氧氣或很少，表面溫度高達(dá)70~80℃。地球早期的極端惡劣的條件，對(duì)原核細(xì)胞的生長(zhǎng)是有利的。隨后，氧的逐漸增加明顯與藍(lán)藻和藍(lán)藻的光合作用有關(guān)。雖然它們非常小，因?yàn)樗鼈儫o(wú)性繁殖非�？欤�一代只需要20分鐘就可以繁殖，但它們的數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，導(dǎo)致氧氣含量越來(lái)越高。

怎么才能證明當(dāng)時(shí)地球上的大氣氧氣含量的增加？太古代晚期在澳大利亞、中國(guó)北部和東北部以及巴西發(fā)現(xiàn)的超大型沉積鐵礦證實(shí)了這一點(diǎn)。當(dāng)時(shí)火山噴發(fā)頻繁，水中含有大量二價(jià)鐵。當(dāng)氧氣增加的時(shí)候，溶解在水里面的二價(jià)的鐵可以轉(zhuǎn)化為不能溶解水的三價(jià)鐵，并且能在水中大量沉淀，導(dǎo)致世界范圍內(nèi)的“鐵形成事件”

真核細(xì)胞時(shí)代，(距今25至16億年)

早元古代，當(dāng)大氣中的氧氣增加到大氣總量的1％時(shí)，出現(xiàn)有核細(xì)胞。固有的核細(xì)胞需要有氧代謝，而有核細(xì)胞無(wú)法抵御強(qiáng)宇宙射線和紫外線。因此，只有在地球有足夠的氧氣形成阻擋輻射的臭氧層后，它才適合產(chǎn)生和繁殖。有核細(xì)胞，一般又被稱(chēng)為真核細(xì)胞。

與細(xì)胞核一起，它將進(jìn)一步分為核仁、核液和染色體。它還將促進(jìn)細(xì)胞吞噬其他細(xì)胞，并在細(xì)胞內(nèi)形成葉綠體、線粒體、核糖體和溶酶體。因此呢，它們比原核細(xì)胞要大得多，也比原核細(xì)胞要復(fù)雜的多本身也可以分工合作。因此，細(xì)胞核可以說(shuō)是儲(chǔ)存、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄遺傳信息的主要場(chǎng)所。因此，真核細(xì)胞的出現(xiàn)是生物學(xué)史上的一次重大飛躍。

真核細(xì)胞的出現(xiàn)使藻類(lèi)進(jìn)入了前所未有的繁榮階段。不僅如此，它還為有性生殖和多細(xì)胞進(jìn)化提供了基礎(chǔ)，進(jìn)而為各種高等動(dòng)植物提供了基礎(chǔ)。例如，13億年前在中國(guó)山西省永濟(jì)地區(qū)的巖層中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)長(zhǎng)橢圓形藻類(lèi)化石。它的表面具有獨(dú)特的螺旋槽裝飾，與現(xiàn)代沼澤中的綠藻螺旋藻非常相似，它很有可能是已知的最早的有性繁殖的真核細(xì)胞的的化石，這對(duì)于研究有性繁殖是如何起源的有重要的參考價(jià)值。

地球上最早的真核細(xì)胞是在25億年前從澳大利亞的沉積巖中獲得的。以生物標(biāo)志物甾烷的形式從巖石中分離出來(lái)；這些化石可能是19億年前加拿大燧石層中的一些球形化石；在中國(guó)河北省的巖石中也發(fā)現(xiàn)了許多保存完好的真核球狀化石，可追溯到18億至17億年前。

多細(xì)胞藻類(lèi)時(shí)代(距今18至10億年)

隨著有核藻類(lèi)的出現(xiàn)，藻類(lèi)空前繁榮。藻類(lèi)的增加肯定會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的分化這就可以促成細(xì)胞向多細(xì)胞而進(jìn)化，哪衣藻來(lái)舉例子，衣藻的的分裂出的子細(xì)胞一般情況下是獨(dú)立于母細(xì)胞生存的但是它們?cè)诓焕�的條件下，也許會(huì)“藏”在母細(xì)胞中，這樣就能形成原始的多細(xì)胞的藻類(lèi)，甲藻則會(huì)更進(jìn)一步，它們是由13-18個(gè)細(xì)胞組成。細(xì)胞之間有一定的聯(lián)系和統(tǒng)一的作用；綠膿桿菌更進(jìn)一步。由32～64個(gè)細(xì)胞組成。細(xì)胞之間有分工。一個(gè)或兩個(gè)細(xì)胞失去繁殖能力，成為營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞；Volvox中有更多的細(xì)胞。它由數(shù)百個(gè)甚至數(shù)萬(wàn)個(gè)細(xì)胞組成，細(xì)胞之間有原生質(zhì)絲，大多數(shù)細(xì)胞專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)營(yíng)養(yǎng)。這是多細(xì)胞進(jìn)化的過(guò)程，在化石藻類(lèi)中也可以看到。

多細(xì)胞藻類(lèi)和真核細(xì)胞的的出現(xiàn)，促使了物種多樣性。例如，在太古宙的10億年中，原核細(xì)胞進(jìn)化到4000多個(gè)物種，而在有核細(xì)胞和多細(xì)胞細(xì)胞出現(xiàn)的15億年中，它們很快就發(fā)展到100000多個(gè)物種，這顯然與多細(xì)胞和有性生殖的出現(xiàn)有關(guān)。

原生動(dòng)物時(shí)代（距今10至5.4億年)

雖然中元古代有許多多細(xì)胞藻類(lèi)，但它們的個(gè)體非常小，只有借助放大鏡和顯微鏡才能看到。然而，原生動(dòng)物時(shí)代，藻類(lèi)的進(jìn)化，這就出現(xiàn)了很多大型多細(xì)胞的藻類(lèi)，這就為以后的蕨類(lèi)生物的進(jìn)化打好了見(jiàn)識(shí)的基礎(chǔ)。

那么更讓人注意的是原生動(dòng)物時(shí)代晚期動(dòng)物的出現(xiàn)，那么這也是一個(gè)跨時(shí)代的事情。雖然世界各地都有古動(dòng)物化石的報(bào)道，但在中國(guó)貴州甕安的磷礦巖層中發(fā)現(xiàn)了大量的球形微體化石，大小約為0.5mm，細(xì)胞分裂。而且這些分裂后的細(xì)胞會(huì)呈現(xiàn)螺旋排列，這就和藻類(lèi)的細(xì)胞分裂大不相同，它們非常接近海洋中無(wú)脊椎動(dòng)物的胚胎，因此呢這些奇特的化石被認(rèn)為是最早的動(dòng)物胚胎的化石。

早在2005年，中科院南京地質(zhì)古生物研究所研究員尹雷明與國(guó)外學(xué)者一起發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)化石是在6.32億年前的硅質(zhì)層中發(fā)現(xiàn)的，在胚胎細(xì)胞外包裹著一層囊腫，囊腫外有刺狀突起，變成了真正的休眠卵。這個(gè)發(fā)現(xiàn)非常的重要，因?yàn)樗�再次的證明了甕安這個(gè)地方發(fā)現(xiàn)了動(dòng)物的胚胎化石，而且將動(dòng)物化石的發(fā)現(xiàn)向前推進(jìn)了5000萬(wàn)年。不幸的是，在宜昌只發(fā)現(xiàn)了動(dòng)物的蛋化石，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)成年動(dòng)物。在甕安和宜昌，這些數(shù)千枚蛋化石是由什么動(dòng)物產(chǎn)生的仍然是個(gè)謎。

目前發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物化石，大多都是多細(xì)胞動(dòng)物化石顯然是多細(xì)胞的，因?yàn)樗鼈兡墚a(chǎn)卵。動(dòng)物的初始階段顯然是單細(xì)胞的，并從有核單細(xì)胞藻類(lèi)進(jìn)化而來(lái)（但早期的單細(xì)胞動(dòng)物化石尚未被發(fā)現(xiàn)），這似乎令人難以置信，但理解起來(lái)并不奇怪。因?yàn)樽钤绲膭?dòng)植物有時(shí)很難區(qū)分，比如單細(xì)胞的單眼蟲(chóng)，他也是原生動(dòng)物因?yàn)樗�有鞭毛和葉綠體，也可以進(jìn)行光合作用。還有草履蟲(chóng)，它具有動(dòng)物和植物的特性。

至于動(dòng)植物之間的區(qū)別？地質(zhì)學(xué)家推測(cè)，藻在7億年前，由于地球的冰河時(shí)代的結(jié)束和地球的氣候變暖，這導(dǎo)致了海洋中有核細(xì)胞的大量繁殖，競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，促使一些藻類(lèi)進(jìn)行光合作用，不斷提高其生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)素的能力。隨著時(shí)間的推移，動(dòng)物在細(xì)胞中的功能逐漸喪失，慢慢變成了真正的植物——藻類(lèi)；為了生存和發(fā)展，一些藻類(lèi)不斷利用運(yùn)動(dòng)的功能占據(jù)有利的區(qū)域。即使在危急時(shí)刻，它們也會(huì)抓住其他脆弱的原核細(xì)胞。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，植物的功能逐漸喪失。相反呢，運(yùn)動(dòng)的能力、吞咽能力和消化能力越來(lái)越強(qiáng)大，使得單細(xì)胞動(dòng)物便曾原生動(dòng)物。

近年來(lái)，美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一只蝸牛。當(dāng)它們吞下大量藻類(lèi)時(shí)，它們會(huì)將藻類(lèi)的葉綠體留在自己的體內(nèi)并發(fā)揮作用，從而依靠陽(yáng)光和二氧化碳為自己生產(chǎn)食物。這充分表明，在低等生物中，動(dòng)植物之間的界限不是很清楚，可以相互轉(zhuǎn)化。這也許就是原生動(dòng)物出現(xiàn)后為什么藻類(lèi)會(huì)逐漸減少的原因。隨著動(dòng)物的不斷出現(xiàn)，藻類(lèi)對(duì)地球近30億年的統(tǒng)治終于結(jié)束。因此，這一時(shí)期也可以稱(chēng)為原生動(dòng)物時(shí)代。

新元古代末期(距今5.7至5.4億年)

1946年，在5.7~5.4億年前的澳大利亞南部埃迪卡拉山脈的砂巖中發(fā)現(xiàn)了大量奇異的化石。大多數(shù)是平面印模，一般只有幾厘米大小，有些可以達(dá)到1米以上。它們身上沒(méi)有骨頭，外面也沒(méi)有硬殼。這種新的生物群后來(lái)在除南極洲以外的各大洲被發(fā)現(xiàn)。一些學(xué)者認(rèn)為它們屬于腔腸動(dòng)物的水母和水螅，環(huán)節(jié)動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物的多毛類(lèi)；另一些人認(rèn)為它們?nèi)狈��?dòng)物的運(yùn)動(dòng)、進(jìn)食和消化等功能，因此它們應(yīng)該歸于類(lèi)似的植物和真菌或一種特殊的有機(jī)體；有人根據(jù)它們與寒武紀(jì)生物爆發(fā)后不同的生物學(xué)特征，將其歸因于生物爆發(fā)前失敗的生物進(jìn)化過(guò)程�？傊�，由于這種生物群的特殊性，它引起了廣泛的關(guān)注和爭(zhēng)論，并成為一個(gè)懸而未決的謎。

近年來(lái)，由中科院南京地質(zhì)古生物研究所朱茂言研究員帶領(lǐng)的中澳美研究團(tuán)隊(duì)在貴州省江口縣黑色頁(yè)巖中發(fā)現(xiàn)了一種保存完好的動(dòng)物化石——八臂仙女母蠕蟲(chóng)（圖3），為固體化石，與埃迪卡拉的遺跡化石不同，它屬于成年人，因此個(gè)體較大。它的直徑約為2~4厘米，身體上有8條平滑的螺旋狀向外旋臂，這是肌肉結(jié)構(gòu)。它被包裹在身體外的一層薄膜中。當(dāng)它緩慢移動(dòng)時(shí)，黃金依賴于這些肌肉。

這個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)一經(jīng)發(fā)表，便引起了廣泛的關(guān)注，這是為什么呢，因?yàn)樗�是埃迪卡拉生物群種唯一的一個(gè)固體化石，也是目前發(fā)現(xiàn)的最古老的成年動(dòng)物化石，這個(gè)化石和現(xiàn)代的珊瑚，還有水母等等的動(dòng)物相似，這就表明了，埃迪卡拉生物群與古生代的生物群有直接關(guān)系。

我國(guó)發(fā)現(xiàn)了一些6.45億年前和5.2億-5.8億年前的動(dòng)物胚胎或者是動(dòng)物類(lèi)似卵子的化石，這些化石也許是寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的前奏，這也能充分的說(shuō)明，寒武紀(jì)的生命爆發(fā)絕非一個(gè)偶然的事件，與云南澄江動(dòng)物群一樣，寒武紀(jì)大爆發(fā)的第二幕，世界上僅在中國(guó)澄江地區(qū)發(fā)現(xiàn)。

從上面的介紹中不難看出，盡管進(jìn)化論無(wú)法完全揭示當(dāng)今地球上生命如何產(chǎn)生的巨大問(wèn)題，但它并沒(méi)有損害進(jìn)化論的偉大和榮耀，因?yàn)閺淖钤绲牡厍蚧�石記錄（達(dá)爾文當(dāng)時(shí)并不知道）來(lái)看，它已經(jīng)完全證明了地球上的生物確實(shí)是來(lái)自最底層的原核細(xì)胞（雖然病毒比原核細(xì)胞更原始，但不能作為化石保存下來(lái)，所以人們更難理解），真核細(xì)胞、多細(xì)胞細(xì)胞等都是一步一步進(jìn)化而來(lái)的。