1、细胞的进化
根据我们现有的知识来看,生命并非从虚无中来,而是通过雷电或紫外照射或实验环境引起的无机物的一系列化合作用和自然进化而来。下面我们将开始这一章节的主题论述:细胞体的进化发展。
当自然界的无机小分子被闪电、紫外线等方式,照射激活形成有机小分子时;当有机小分子一步步逐渐化合成原核单细胞体的时候,这个地球最古老而最神奇的细胞生命系统就诞生了。
它开始不断的自我繁殖演化并占领地球,让地球步入了细胞形式生命的繁荣时期。生命繁衍生长、生生不息,他们布满了天空陆地和海洋。从此这个星球上的每一个角落都充满了全新的生命气息,它们以此为家,在这里生长,在这里老去,在这里死亡......上演着一幕幕绚丽多姿的生命华章!
福克斯和奥巴林的所谓“生命起源”假说实际上只是对“细胞生命系统”具体起源的一种猜测,而不是对“生命”起源的彻底解答。只有本书的宇宙生命观才能彻底解答关于生命的问题。
其实一个细胞是非常复杂的,复杂到了在一亿个宇宙年龄里都不可能随机产生,所以分子也是有生命、有智能、能交流、会学习的生命。一个细胞里面包含了无数的分子生命。关于分子生命观的详细阐述将在下一节里进行,这一节我们主要讲细胞生命集团的进化过程。
由于美国生物化学家福克斯的蛋白微球体形成细胞的假说,只是对原生细胞具体起源的一种猜测,这种原型至今尚未在自然界里发现,以及它在后期是如何演变成的我们也无从得知。所以这里不予讨论,我们只讨论奥巴林学派的细胞进化假说。
前苏联生物学家奥巴林对细胞进化的猜想认为:随着不断的繁殖,这类原始的单细胞生物出现了两个进化方向:1是自养能力强化而运动能力退化,变成单细胞藻类植物,成为植物界进化的源头;2是运动能力强化而自养能力退化,进化成单细胞原生动物,成为动物界的进化源头。这是最原始的两界分类法,曾拥有很大一批追随者。
然而随着科技的进步,我们用显微镜发现了很多生物兼具动物和植物的特性(如眼虫),根本无法用植物与动物来简单划分,于是就出现了3界分类法:植物界、动物界、真菌界;随后又出现了4界分类法,4界分类法是在3界的基础上又加入了原生生物界。
再后来人们又把原生生物界里的原核生物提出来单独列为一类,成为5界分类法。该分类法把生物界划分为5界:1原核生物界,2原生生物界,3真菌界,4植物界,5动物界。还有一些其它分类方法这里就不一一列举了。
五界分类法是目前最被广泛接受的分类方式。用文字来描述就是原核生物进化成了原生生物,原生生物发展出了真菌、植物、动物三个分支。见图:
下面我们就来详细解析一下细胞生命的进化图谱。
自第一个细胞诞生伊始,有机生命体就进入了全新的生命繁荣时期。细胞不断的自我复制并学会了相互合作式生存,形成了多细胞集团生命的形式。如此一来,地球生命就进入了全新的细胞生命繁荣时代,即我们现在所处的这一生命时代。
细胞从单细胞走向多细胞生命集团体这一过程中,细胞连接、细胞黏着、细胞外基质起到了巨大的粘合作用。
(其中细胞连接包括了封闭连接(分为紧密连接和间壁连接两种)、锚定连接(分为粘合带与粘合斑、桥粒与半桥粒两部分)和通讯连接(分为间缝连接、胞间连丝、化学突触三种)。细胞黏着包括钙粘蛋白、选择素、整联蛋白等。细胞外基质包括胶原蛋白、弹性蛋白等。)
如今地球上千姿百态的生命都是从第一个原核细胞进化而来。原核细胞首先进化成了真核细胞,同时从单细胞的生命形态走向了多细胞生命集团的形态。
原核生物里有单细胞生命体,也有多细胞生命集团;原生生物里也有单细胞生命体和多细胞生命集团体。
原核生物是没有形成细胞核或线粒体的一类单细胞或多细胞(如念珠藻)生物,它们是拥有细胞的基本构造并含有细胞质、细胞壁、细胞膜、以及鞭毛的细胞。当然也有特例存在,比如支原体不具有细胞壁,它也是目前人类所见到的,唯一没有细胞壁的原核生物。
已发现的原核生物种类虽不多,但其生态分布却极其广泛,生理性能也极其复杂强大。有的原核生物可以在饱和的盐溶液里生活;有的却能在蒸馏水里生存;有的能在0摄氏度下繁殖,有的却在70度高温下生存。还有的是完全无机化能营养菌,以二氧化碳为唯一碳源;有的却只能在活细胞内生存。
在进行光合作用的原核生物中,有的放氧有的不放氧;有的能在pH值为10以上的环境里生存,有的只能在pH值为1的环境里生活;还有的只能在充足供应氧气的环境里生存。另外一些细菌却对氧的毒害作用及其敏感。有的需要无机态氮,有的却需要有机氮才能生长;还有的能利用分子态氮作为唯一的氮源......
常见的原核生物包括细菌、蓝藻、放线菌、支原体、衣原体、古细菌、立克次氏体、螺旋体等。
接下来我们来看原生生物
原生生物在15亿年前就已存在,是由原核生物演化而来,它还未形成植物、动物、真菌的生命形态。原生生物也是最简单的真核生物,全部生活在水里,没有角质。可分为三大类:藻类、原生菌类、原生动物类。
原生生物界至少包含5万种生物。那些不适合归入动物、植物、菌类的真核生物皆放在此界中。
原生生命的细胞内具有细胞核及有膜的细胞器,比原核细胞更大、更复杂,有些原生生物可以利用光合作用制造食物。
原生生物是一类重要的浮游生物,他们全都生活在水里,没有角质,大部分都曾具有鞭毛或纤毛,它们像船桨一样有规律的移动细胞体。几乎所有的原生生物都进行有氧呼吸,它们的营养方式也是真核生物里最多样的,有些为自养、有些为异养、还有些为混合氧(如眼虫)。
原生菌类如黏菌和氺霉,他们与菌物界成员相似,储藏肝糖,细胞壁含纤维素与几丁质;但它们有游走细胞,具鞭毛,或行变形虫运动,黏菌还有吞噬功能,可以吞食固体,与菌物界大不相同。此外有些氺霉会储藏海带多糖,此物质很像褐藻中的储藏物质,但与菌类、植物、动物都不同,所以它们非常适合归于原生菌类。
原生动物大都是会猎食或寄生的主,如:椎体虫类,是一种具有鞭毛的原生动物,可引起昏睡病,还有滴虫类,可感染人类生殖道;如:有壳无壳的变形虫、有孔虫类、太阳虫类、放射虫类,还有孢子虫类,它们能滑行或不能运动;如:会引起疟疾的疟原虫属。
还有纤毛虫类,它们利用众多的纤毛来运动和觅食,如:草履虫。还有肉族纲,似阿米巴虫的原生动物,藉伪足移动。还有很多寄生类原生动物,这里就不一一列举了。
藻类里绝大部分属于原生生物,其中也包含了一小部分原核生物,比如蓝藻门。藻类分为几个不同的生物群,他们具有光合作用的能力,保持着在水中生长的习惯。
藻类不同于植物之处在于:1单细胞藻类其本身即可作为配子。2一些多细胞藻类其配子囊(产生配子的构造)和孢子囊(产生孢子的结构)为单细胞构造。3有些多细胞藻类其配子囊为多细胞构造,但每个细胞都具有生殖能力,各产生一个配子。
藻类主要生长在淡水、咸水、半咸水的水域里,雨后的水洼、花盆外侧或墙上,都有藻类生长;它还能与菌类(如地衣)、动物、植物(如满江红叶部空腔内的念珠藻)等共生。
地球大气中50%的氧是由藻类光合作用而来,藻类是地球生态系统里不可缺少的基本一环,它们不但能制造氧气,而且还是鱼虾的主要食物来源。
有些藻类可以食用,如蓝绿藻的发菜、褐藻的昆布和裙带菜、红藻的头发菜、龙须菜、紫菜、菩提藻等。有些大型海藻还可以当作饲料,有些褐藻可以当肥料;有些红藻的细胞壁含有石灰质,会堆积为暗礁;矽藻的遗体也会堆积为矽藻土。
藻类可以断裂,或动孢子或不动孢子来进行无性生殖。但在环境恶劣时,它们可以同行配子也可以不同形配子,或精卵结合进行有性生殖。
下面我们再来看看真菌界生命体
真菌是一个古老的生物群,在4亿多年前的泥盆纪的第一批化石植物中,就有腐生和寄生的真菌。自从卡尔.冯.林奈把生物区分为动物和植物两界以后的200多年来,真菌因其固着生活和细胞具壁特征而一直被归入了植物界。
20世纪中叶后,随着研究的深入,生物学家们认为真菌的起源、组织、营养方式、细胞壁组分等与植物不同,把它归为植物界并不妥当,所以把真菌单独列为一界。真菌的营养方式是吸收异养型,主要作用是分解,它与植物的光合自养和动物的摄食异养有很大的区别。
真菌的种属很多,目前已知的属达1万以上,种有10万以上。其营养体除少数低等类型为单细胞外,大多是由纤细管状菌丝构成的菌丝体。
低等真菌的菌丝无隔膜,高等真菌的菌丝有隔膜,前者称为无隔菌丝,后者称为有隔菌丝。真菌的营养菌丝常发生多种变态,从而能更有效的获取养料。这种组织构成许多真菌不同类型的结构,如菌索、菌核和子座等。
真菌生活中所需的物质都依赖于自然界的其它生物。靠从死亡生物体中吸取养料的真菌叫做腐生菌,能侵害活的生物体却不能靠死亡有机体生存的真菌叫做绝对寄生菌,与其它生物体存在共生关系的真菌称为共生菌。
其中有很多菌类可以供人体食用,比如担子菌亚门的香菇、蘑菇、木耳、银耳等,也有属子囊菌亚门的羊肚菌、马鞍菌、块菌等。中国的食用菌资源十分丰富,目前已知的食用菌约为657种。
真菌的繁殖方式包括无性繁殖、有性繁殖、准性繁殖三种。无性繁殖指不经过两性细胞的结合便产生新的个体。有性繁殖有游动配子配合、配子囊接触交配、配子囊交配,性孢子配合、体细胞配合等方式。有的真菌在质配后立即核配,重新使染色体数目减为单倍。
目前学术界对真菌的分类没有统一的看法,比较权威的《真菌词典》第九版把真菌分为6个门类:接合菌门、子囊菌门、担子菌门、无性型真菌(半知菌)、壶菌门、卵菌门、根肿菌门(原质菌门)。
关于真菌的起源和演化主要有两派看法,一派认为真菌是由藻类演化而来,另一派认为除卵菌来自藻类外,其余的真菌来自原始鞭毛生物。
下面我们来看看植物界
植物与我们的生活息息相关,我们无法离开它们而存在。它们能净化空气、养护眼睛,同时也是我们的食物和药材,甚至燃烧时还能供人取暖。自然界拥有千奇百怪的植物,有的很轻,可以做船筏,有的很硬,可以做轴承和滚珠,有的还可以捕食动物......那么植物到底是什么以及该如何分类呢?
植物是固着生活和自养生物的总称,地球现存有大约35万种植物。它们大部分利用水、无机盐、二氧化碳进行光合作用得到能源,所以温度、湿度、光线是植物生存的基本需求。光合作用能释放氧,产生葡萄糖等有机物。植物一般具有六大器官:根、茎、叶、花、果实、种子。
植物发端于25亿年前的元古纪。地球上最早出现的植物属于菌类和藻类,其后藻类一度非常繁盛。直至43800万年前(志留纪),绿藻摆脱了对水域的依赖,成功登陆大地,进化为蕨类植物,为大地披上了绿装。
36000万年前(石炭纪)蕨类植物开始衰落,石松类、楔叶类、种子蕨、真蕨类随之崛起,并形成沼泽森林。古代地球盛产的植物几乎在24800万年前(三叠纪)全部灭绝,裸子植物随后兴起,它们进化出了花粉管,并完全摆脱了对水的依赖形成了茂密的森林。
14000万年前,白垩纪开始的时候,更新、更进步的被子植物就已经从裸子植物中分化出来。地球进入新生代以后,气候由全球均一性热带、亚热带模式变成了中高纬度地区四季交替的模式。被子植物花器官的遗传变异性能更好的适应这严酷的气候,于是它们发展的更快并出现了繁多的种类。
如今地球上会开花的被子植物已经有了至少258650个种类,他们的花开花落,把四季分明的新生代地球装点的分外美丽,让人不禁生起了对大自然的热爱之情。
在我们的深层识里,往往认为植物是没有生命的,但最新科学研究证明,这只是一个错觉。与人一样,植物不但具有生命,甚至还有具有智能和意识;它们有感情、有知觉、能分辨敌友、会报警、会寄生、甚至还会捕食动物、会灭火......
植物那美丽的花朵和千奇百怪的生命形态和各种出奇的能力深深的吸引着我们,下面我们就来看一看植物们所具有的那些神奇的本领吧。
当科学家用微电波把植物对外界的感应引导出来,再把电波翻译成声音后发现:茄子缺水时会呻吟,向日葵获得日光时会欢唱。还有研究发现:有些植物是朋友,可以相互帮助驱逐害虫(洋葱和胡萝卜的气味可帮助对方驱逐害虫);卷心菜和芥菜相处时会枯死等。
科学家还培育出会报警的小麦,在生长过程中若其受到细菌侵袭或干旱时,叶片就会发出幽幽的蓝光,似乎是在向主人报警。
会寄生的植物比如勒颈无花果,会将种子植于另一棵树中,待根系长出缠绕在寄主的树干上,直至将寄主勒死。还有很多会猎杀小动物的植物,比如猪笼草、捕蝇草、毛膏菜、锦地罗等。
会灭火的植物生长在非洲丛林里,名叫樟柯树。它的本领非常独特,具有灭火的能力,就像是森林的消防员。曾有人站在樟柯树下点着打火机,火光一闪,顿时从树上劈头盖脸的滴下了白色的液体泡沫,使打火机的火苗顿时熄灭......
植物种类太多,其本领又太神奇了,比如一开始提到的可以做滚珠的植物就是最硬的铁桦树,它竟然比橡树硬3倍,比普通钢硬1倍,即使被子弹击中,也能不损分毫。
这些植物的神奇本领让我们意识到了,也许植物也是有意识和智能的生命体。只不过很多植物的运动速度相对于我们人类来说太慢了,它与我们不在同一个时间级上,所以才导致我们忽略了它们的生命意识和智能的存在。如果通过镜头快放你会发现的确如此,比如藤蔓的生长运动就是智能的拍打并寻找着力点而向上缠绕、攀爬的。
看完了植物界的神奇一幕后,我们来看看更为神奇和智慧的动物界。
动物界
动物是生物进化出的一个分支,目前已经是地球生物界中的一大类。它不同于微生物,是掠夺异养型细胞生命,不能直接将无机物合成为有机物,只能以有机物为食。动物具有与植物不同的形态结构和生理功能,目前的地球动物具有比植物更强大的精神意识和更快速的主观能动性。
动物可以自由活动,还是具有新陈代谢、自我复制繁殖、生长发育、遗传变异、快速运动等能力的细胞生命体或细胞集团生命体。动物以有机物为生,但又因动物无法直接合成有机物,所以只能靠掠夺弱势生命为生。
动物没有细胞壁,可以相对快速的运动,因此具有与植物完全不一样的形态和生理功能。动物的生命活动主要有:摄食、消化、吸收、呼吸、循环、排泄、感觉、运动、睡觉、意识、思考、娱乐等,后面两个生命活动主要是针对人等高级复杂的动物而言。
人是脊椎动物里最高等的动物,因占据各种优势的缘故,它雄踞于生物界的最顶端,成为了生物界的最强大猎食者。
目前人类已经强大到了可以统御万物甚至操控地球命运的程度。这也是人个体的综合能力和人类集体的能力叠加所致。若要论单方面的器官功能,我们根本不是很多动物的对手。
比如鸽子的辨磁能力、电鳗的生物放电能力和电控能力、狗的嗅觉能力、鲸的潜水能力、鸟儿的飞翔能力......动物种类繁多且各有特异的器官及功能,这些功能是我们人类不可比拟的。
经科学家研究,人类是由原生动物进化而来。从进化树来看,人的进化顺序为:真核总界—动物界-后生动物亚界-后口动物总门-脊索动物门-脊椎动物亚门-羊膜总纲-哺乳纲-真兽亚纲-灵长目-类人猿亚目-狭鼻猴次目-人猿超科-人科-人亚科-人属-智人种。
这条进化的河流漫长而庞杂,由于本书的主旨所限,我们就不细讲了。我们一脊椎为标记,简单的来讲讲动物界。
我们先来看看无脊椎动物。虽然无脊椎动物是动物界中比较低等的类群,但是却是一个难以置信的多样化的动物种类。不论是种类还是数量,无脊椎动物都远远超过脊椎动物,它们占到了动物界的90%的比重,包括了昆虫、寄生虫、海里的章鱼、水母等。
无脊椎动物是个多样化的物种体系,除了没有脊椎之外,几乎没有什么共同特征,它们各有不同的体态和生活方式。有些是卵生、有些是胎生、有些一出生就是成体、有些一生需要经历多种幼虫形态(蝶、蛾等)。
脊椎动物的特征就是,以一条脊椎骨或脊柱支撑身躯主干。比较成熟的脊椎动物体内有连接肌肉、四肢和复杂的感觉器官、大脑等。内部合理的骨架结构可以使脊椎动物长得相当大,而且适应性强。
直到5亿年前,地球上最早的脊椎动物“头甲鱼”才出现在海里,随后出现的是有尾巴和类似鱼鳞的两栖动物,他们主要在海里生活,偶尔也会到陆地上行走。
我们人正是属于脊椎动物里的一个种类,详细类属关系是:真核总界—动物界-后生动物亚界-后口动物总门-脊索动物门-脊椎动物亚门-羊膜总纲-哺乳纲-真兽亚纲-灵长目-类人猿亚目-狭鼻猴次目-人猿超科-人科-人亚科-人属-智人种。
石炭纪时,有的两栖动物进化成了爬虫类,他们偏好干燥的地方,并快速扩大范围,地球上随处可见他们的身影,比如恐龙。
地球上最后演化出的动物就是哺乳动物了,与爬虫类相比,哺乳动物体型小不强壮,但是当恐龙灭绝后,哺乳动物就扩大栖息地,逐渐统治陆地,他们的体态也开始向多样化方向发展。
脊椎动物在动物界中所占比例非常小,已知的有4万多种,分别是:鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲、哺乳纲,他们几乎遍及世界上的每一个角落。脊椎动物一般左右对称,由头、躯干、尾部组成。
脊椎动物的四肢是由鳍演化而来的,一开始鱼类靠鳍划水,鱼鳍进化成四肢后,可以帮助陆生动物行走、游泳或飞行。它们的皮肤或粘滑、或多毛、或呈鳞状、或呈羽状。
脊椎动物分有性繁殖和无性繁殖两个两种。有性繁殖是雌雄动物交配,雌性的卵子经过雄性受精后才能繁衍后代。还有一种无性繁殖,因为很多脊椎动物没有性别区分。
不同脊椎动物都具有各不相同的功能器官,帮助他们获得并翻译更多宇宙信息为生物神经信号。比如视觉器官可以获得并翻译光信号,听觉器官可以获得并翻译声波信号,触觉器官获得翻译触觉信号,味觉器官可以获得并翻译味觉信号,嗅觉器官可以获得并翻译化学信号,放电器官可以控制并释放电流,辨磁器官可以获得并翻译磁力线方向以此来辅助导航......
如果我们不具备的某种器官功能,其它生物具有了,那么就意味着这是一项特异的器官功能,简称——特异功能。其实我们不必把特异功能想象的那么神奇,那就是一种特殊的器官能力而已。但这种器官能力是有限的,就像眼睛和耳朵一样,它不是神一样的存在,也不是什么超自然力的产物。
如果这样客观的理解,那么对于原生动物和原核动物来说,我们的眼睛、耳朵、鼻子等,无一不是一种拥有特异功能的器官。而且拥有特异功能的不止是人,还有很多其它动物,甚至有些动物的特异器官功能比人都要强很多。比如鸽子的辨礠器、电鳗的放电器等,这些都是我们人类所不具备的特异器官功能。
鸽子的特异功能就是拥有磁感能力,并能通过该特殊功能辨别方向,回到出发地。电鳗的生物结构对电很敏感,甚至可以控制电流、储存电流、释放电流,并能完全控制和利用该项特异功能来捕食和自卫。至今科学家尚未完全解开除人体以外其它生物的很多特异(器官)功能的秘密。
古往今来,动物们进化出了很多器官,但是也退化了很多,这是什么原因呢?科学家发现这是一个自然界普遍存在的用进废退的现象,就是说一个器官因为我们使用的多了它才会不断的优化,一个器官也会因为我们长期不用,会越来越退化,直至完全失去。
正如长期生活在黑暗山洞里的鱼会变成了瞎子,一个印度“修行者”把右手高举过头顶37年保持不动,最后右手就慢慢退化直到变成了残废一样。后面我们会详细探讨这个生命更深层次的奥秘。
由此用进废退原理来看,我们四肢是由鱼鳍发展而来,那么鱼鳍又是由什么发展而来呢?很显然,一开始我们连鳍都没有,鱼鳍是由于鱼内心渴望拥有一个快速划水的器官,并通过蠕动鱼鳍部位来增强移动能力,这些信息被身体侦知后,就自发而智能的组织成了器官。
这道理也能解释癔病患者为什么可以模仿疾病,也能解释那些信宗教者及精神病患者为什么会产生幻觉,皆是因为他们内心的渴求被身体侦知后而智能制造出来的,就如同人体制造新器官的智能是一样的原理。
由于被知识和经验所包裹、限制的缘故,患者往往会把把幻觉当成了真实。越是信其真实存在就越巩固了幻觉存在的根基,于是就陷入了一个幻觉的漩涡世界里无法自拔。
这里似乎已经触及到了精神层面的人体智能,我们先暂且打住。生命的精神层面将会在“生命的精神现象”一章里详细讲述。
从生命的器官进化和各种功能来看,它就是一个用进废退的变化过程及与自然环境和谐共生的存在关系。
到这里我们已经把一部分的生命物质现象归纳了出来,下一节我们将去看看一种比较特别的生命体的物质现象。