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大历史,小世界:从大爆炸到你_[美]辛西娅·斯托克斯·布朗【完结】(36)

  Hazen, Robert M.(2012). The story of Earth: The first 4.5 billion years, from stardust to living planet .New York: Viking.

  Margulis, Lynn, and Sagan, Dorion.(1986).Microcosmos: Four billion years of microbial evolution . Berkeley and Los Angeles: University of California Press.

  Shubin, Neil.(2013).The universe within: The deep history of the human body . New York: Vintage.

  网址

  http://planetquest.jpl.nasa.gov/index.cfm NASA门户网站,可查询有关太阳系外行星发现的最新信息。

  SETI@home SETI指导:如何通过运行免费程序,参与搜寻地外生命。

  http://www.youtube.com/watch?v=B_zD3NxSsD8 《细胞的内部生活》(Inner Life of a cell ),XVIVO(8分钟)YouTube动画视频,带你领略细胞的微观世界。

  www.ted.com/talks 邦尼·巴斯勒(Bonnie Bassler),2009,《细菌如何交流》(How bacteria communicate )。美国分子生物学家解说细菌如何借助化学成分“交谈”。

  第7章 临界点5(续):生命的进化(b)——多细胞生物

  (20亿—20万年前)

  在地球上,细菌生物最终进化成有高级意识、有智慧且有关爱心的人类。这是怎么发生的呢?

  在上一章中,我们将单个细胞分为2种:一种是无核细胞,一种是单核细胞。单核细胞可以分为3类:动物类细胞,如原生动物细胞;植物类细胞,如藻类细胞;真菌类细胞,如黏菌。有时,每类单核细胞均以集群形式出现,但它们不会以相互连接的方式共同发挥作用。

  约10亿年前(没人知道确切年份),海洋里出现了第一个由多个相互联系的细胞(多细胞)组成的生物体。(那时的陆地十分贫瘠,没有植物、土壤或任何活细胞。)细胞逐渐发展,以化学方式结合在一起,实现了细胞的专门化,并实现了细胞间的交流。这是向更高复杂性的巨大飞跃,但是科学家们仍未能完全理解这一过程,也没有找到有关该过程的证据。他们只知道世界上有很多约6亿年前的多细胞生物体的化石证据。

  寒武纪生命大爆发(5.5亿—5亿年前)

  什么发生了大爆发?既不是小行星,也不是火山,而是进化出吻部、大脑、眼、腿和鳍等器官的众多生命体。地质学家将5.42亿—5.05亿年前的那段时期叫作“寒武纪”,寒武纪的英文是“Cambrian”,该词来自坎布里亚郡(Cumbria),它是位于英国西北部的一个郡,人们在这里发现了很多寒武纪时期的化石。

  最早的多细胞生物化石表明它们没有骨头或壳——只是柔软的糊状身体,就像管状海绵一样,但是结构更加简单。化石表明,大约在寒武纪初期,生物开始有骨骼或硬壳的痕迹。在接下来的2000万年里,这些生物体逐渐发展出了现代复杂生物所具有的全部结构。

  每当化石记录中的生物数量迅速增加时,科学家们就会认为,可能是此前发生的事情使得许多物种灭绝,留下空间(生态位)供新物种发展。

  科学家们认为寒武纪生命大爆发之前,发生了如下事件:地球处于一片冰冻世界之中,人们称之为“雪球地球”,那时地球的表面全部结冰——在此之前,地球上的温度要高许多。“雪球地球”是历史上第一次冰期。整个过程持续了约6000万年,期间陆地上设有生命,海洋里的生物也比这之前少得多。

  是什么导致了“雪球地球”?最古老的说法是“超大陆假说”。据说11亿—7.5亿年前,罗迪尼亚大陆就已经存在于地球赤道处了。加拿大地质学家保罗·霍夫曼(Paul Hoffman)提出的假说认为,7.5亿年前,罗迪尼亚大陆的分裂导致降雨量增加,从而使得大气层里的二氧化碳下沉到地球表面。空气中二氧化碳的减少使得温度降低,碳酸盐岩石形成,这使气体循环中的二氧化碳含量进一步减少,难以控制的冰冻就在1000年之内发生了。为什么地球又变暖了呢?也许是因为火山补充了大气中的二氧化碳含量。二氧化碳可以保存热量,它的增加使得气温在几个世纪之内便由冰冻温度上升至10摄氏度(50华氏度)。

  无论是什么导致了寒武纪生命大爆发,许多生命结构形态仍保留至今。人类是从一种蠕虫状的会游泳的生物进化而来的。至寒武纪时期,这种生物进化成背部由软骨构成的长杆状生物,你可以在名为“皮卡虫”的化石中见到此类生物。这种生物可能是第一种脊索动物,它是所有脊椎动物(如鱼类、爬行动物、两栖动物、鸟类和哺乳动物)的祖先。脊椎动物指的是脊柱由骨骼构成的动物。逐渐地,鱼类约在5亿年前长出了脊骨、颌以及沿着脊骨分布的由大脑控制的神经。

  登上陆地(5亿—4亿年前)

  假设你是一株能进行光合作用的多细胞植物,漂浮在5亿年前的大海上。那时陆地上还没有生物,海水可以保护你免受紫外线(UV)的辐射伤害。你为什么还要离开海水呢?你又是如何做到的呢?你需要想办法保护自己的后代,想办法站立起来,甚至想办法保持体内的化学物质不会流失。这就像是人类尝试登陆其他星球时一样,他们需要太空服。

  第一种离开海洋的生物一定是细菌,它们的体积太小了,不会留下痕迹。之后离开海洋的多细胞生物体可以分为3类:植物、动物和真菌。植物利用太阳光(能量),从土壤和空气中吸收养分(物质);动物以植物和其他动物为食,可以利用自身储存的能量和物质;真菌可以在外部消化其他生物体,吸收其营养物质并向植物提供营养以交换碳水化合物。


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