生物的進(jìn)化,是一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低等到高等的過(guò)程,各個(gè)時(shí)期的動(dòng)物有自己的起源與發(fā)展,不同動(dòng)物之間有不同的親緣關(guān)系和進(jìn)化歷程。按一定層次一步步演化后,動(dòng)物最終由水及陸,進(jìn)化成最高等的陸生恒溫脊椎動(dòng)物。在這過(guò)程中,動(dòng)物的身體也隨之進(jìn)化出獨(dú)特的特征,以便其更好地適應(yīng)生存環(huán)境。 動(dòng)物進(jìn)化進(jìn)化樹原生動(dòng)物體腔脊索動(dòng)物 1自然選擇學(xué)說(shuō)的提出 起初,1809年法國(guó)學(xué)者拉馬克認(rèn)為,環(huán)境能引起生物的變異,他提出了用進(jìn)廢退的理論,即常用的器官會(huì)愈發(fā)發(fā)達(dá),少用或不用的器官變回衰退。同時(shí)他也認(rèn)為進(jìn)化是具有方向的。在當(dāng)時(shí)科學(xué)還不完善的條件下,他的理論使人們重新認(rèn)識(shí)了自然。直到19世紀(jì)中期,達(dá)爾文在《物種起源》一書中提到了自然選擇的進(jìn)化學(xué)說(shuō)。他指出,生物進(jìn)化是遺傳、變異、選擇三者綜合作用的結(jié)果,所有生物都有共同的祖先,“自然選擇”是生物進(jìn)化的動(dòng)力,所謂“適者生存”,適應(yīng)環(huán)境的變異得以存活,繁殖后代,不能適應(yīng)環(huán)境的變異則死亡,最終被自然淘汰。由于當(dāng)時(shí)科學(xué)的局限性,達(dá)爾文學(xué)說(shuō)的一些觀點(diǎn)也存在某些缺陷,如其探討的生物進(jìn)化僅僅停留在個(gè)體水平、認(rèn)為生存斗爭(zhēng)是繁殖過(guò)剩引起的。 進(jìn)化過(guò)程中,環(huán)境因子包括氣候、土壤、植物與動(dòng)物式中存在著相互作用,隨著地殼的變化,板塊的移動(dòng),局部的氣候發(fā)生改變,地球上的植物和動(dòng)物的密度也會(huì)隨之受到影響。 2動(dòng)物的進(jìn)化特征 為了簡(jiǎn)明扼要地展示出生物之間的親緣關(guān)系和進(jìn)化歷程,分類學(xué)家和進(jìn)化論者將從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低等到高等的各類生物放到一棵樹狀圖的各個(gè)枝干上,這個(gè)樹狀圖就叫做進(jìn)化樹,也叫譜系樹。本文中,我們將按照進(jìn)化樹的層次進(jìn)行分析。 2.1單細(xì)胞原生動(dòng)物 對(duì)于原生動(dòng)物的進(jìn)化起點(diǎn),學(xué)者們看法各有不同。但是原生動(dòng)物是最原始的單細(xì)胞動(dòng)物,雖然只有單個(gè)細(xì)胞,它具有一個(gè)動(dòng)物具有的一切機(jī)能。原生動(dòng)物的排泄依靠一種調(diào)節(jié)水分的胞器――伸縮泡,生殖主要為二裂生殖,也有的原生動(dòng)物為出芽生殖。原生動(dòng)物的眾多分類中,有人認(rèn)為最早出現(xiàn)的可能是原始肉足類,因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單,沒有基體和鞭毛,而且原始肉足類在沒有原生動(dòng)物存在時(shí)可以通過(guò)吞噬細(xì)菌、藍(lán)藻等原核生物獲取營(yíng)養(yǎng),在無(wú)顆粒型食物時(shí),還可以通過(guò)滲透作用獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),也有人認(rèn)為最早出現(xiàn)的是鞭毛綱并非肉足綱。 2.2中生動(dòng)物和側(cè)生動(dòng)物――海綿動(dòng)物 中生動(dòng)物是最簡(jiǎn)單的多細(xì)胞動(dòng)物,外層是具有纖毛單層體細(xì)胞,身體只有體細(xì)胞與生殖細(xì)胞的分化,體細(xì)胞行使?fàn)I養(yǎng)細(xì)胞的功能,軸細(xì)胞具有繁殖功能。 側(cè)生動(dòng)物具有與其他多細(xì)胞動(dòng)物不同的發(fā)育結(jié)構(gòu),它的皮層和胃層之間是中膠層,胃層由領(lǐng)鞭毛細(xì)胞組成,中膠層中由變形細(xì)胞和骨針。具有獨(dú)特的水溝系統(tǒng)。 2.3真后生動(dòng)物――2胚層輻射對(duì)稱 動(dòng)物發(fā)展到這個(gè)階段,出現(xiàn)了兩個(gè)胚層,體壁的外層來(lái)自胚胎發(fā)育時(shí)期的外胚層,內(nèi)層來(lái)自胚胎發(fā)育時(shí)期的內(nèi)胚層。出現(xiàn)了組織分化和簡(jiǎn)單的器官和網(wǎng)狀神經(jīng)系統(tǒng)。 多細(xì)胞的進(jìn)化過(guò)程中,海綿動(dòng)物可以是一類分支,那么在真后生動(dòng)物中,腔腸動(dòng)物是最為原始的一類。其中最簡(jiǎn)單的類群要數(shù)具有固著的水螅型和可以自由移動(dòng)的水母型的水螅綱。而高等腔腸動(dòng)物的發(fā)展也是朝著水螅型和水母型這兩個(gè)方向進(jìn)行的。 2.4從2胚層輻射對(duì)稱到3胚層兩側(cè)對(duì)稱 動(dòng)物油2胚層低級(jí)階段過(guò)渡到3胚層高級(jí)階段時(shí),具有神經(jīng)中樞的頭開始分化,并有明顯的兩側(cè)對(duì)稱,以及中胚層的出現(xiàn)以保證肌肉與其他內(nèi)臟的發(fā)展。3胚層兩側(cè)對(duì)稱動(dòng)物一支為原口動(dòng)物,另一支進(jìn)化為后口動(dòng)物。 2.5原口動(dòng)物 2.5.1從無(wú)體腔到假體腔 扁形動(dòng)物作為原口無(wú)體腔動(dòng)物最原始的一類,仍然具有著不具,一些器官殘留著輻射對(duì)稱等原始特征。但是原始的神經(jīng)系統(tǒng)開始出現(xiàn),并有了感覺器官的發(fā)育。 假體腔是指體壁中胚層與內(nèi)胚層消化管之間形成的體腔,充滿液體或膠狀物,腔內(nèi)的液體和物質(zhì)可以簡(jiǎn)單的流動(dòng)循環(huán),出現(xiàn)有口有的消化管,假體腔的出現(xiàn)在進(jìn)化過(guò)程中具有一定的意義。它為體內(nèi)器官系統(tǒng)的發(fā)展提供了空間,運(yùn)動(dòng)能力得到了明顯增強(qiáng),可以有效地輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物。 2.5.2真體腔動(dòng)物的進(jìn)化 真體腔的出現(xiàn)是動(dòng)物進(jìn)化史上一個(gè)十分重要的現(xiàn)象,其中的軟體動(dòng)物就幾乎具備所有的器官系統(tǒng)。軟體動(dòng)物從很大程度上與環(huán)節(jié)動(dòng)物很相似,因?yàn)樗麄兺哂姓骟w腔和相似的循環(huán)系統(tǒng)與排泄器官,但他們體不分節(jié)、無(wú)成對(duì)的附肢,與環(huán)節(jié)動(dòng)物還有很大異同,這主要因?yàn)檐涹w動(dòng)物門很大程度上向著減少活動(dòng)的發(fā)面發(fā)展,因此,軟體動(dòng)物有與其他動(dòng)物不同的獨(dú)特的特征,例如厚重的貝殼。對(duì)于軟體動(dòng)物和環(huán)節(jié)動(dòng)物的進(jìn)化地位學(xué)術(shù)界主要有三種傾向。不論哪種觀點(diǎn),動(dòng)物進(jìn)化到環(huán)節(jié)動(dòng)物時(shí)發(fā)育中產(chǎn)生了發(fā)達(dá)的真體腔,有明顯的分節(jié)現(xiàn)象,這在動(dòng)物演化過(guò)程中都具有十分重要的意義。環(huán)節(jié)動(dòng)物身體同律分節(jié),閉管式循環(huán)系統(tǒng),后腎式排泄系統(tǒng)。循環(huán)系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)都是按體節(jié)重復(fù)排列的。 節(jié)肢動(dòng)物是原口動(dòng)物進(jìn)化的頂端,身體演化出異律分節(jié),有頭、胸、腹三個(gè)部分,并有帶關(guān)節(jié)的附肢,有翅、體表的幾丁質(zhì)外骨骼可以更好地保護(hù)身體。節(jié)肢動(dòng)物還有多樣性的呼吸排泄器官,水生種類用書腮呼吸,陸生則用書肺或器官呼吸。排泄器官有2種類型,一種是與后腎同源的腺體結(jié)構(gòu),一種是馬氏管。節(jié)肢動(dòng)物的口部有口器,是由若干附肢形成的。 節(jié)肢動(dòng)物的最高級(jí)代表是昆蟲綱,它們有發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng)和感覺器官,并產(chǎn)生了翅這種獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)器官。并且由于條件不同,昆蟲綱有了目的分化。 2.6后口動(dòng)物 2.6.1棘皮動(dòng)物 棘皮動(dòng)物在進(jìn)化中是一種特殊的動(dòng)物,它與之前的無(wú)脊椎動(dòng)物都不同,與原始的脊索動(dòng)物相似,與半索動(dòng)物有共同祖先。身體成五輻射對(duì)稱,幼蟲成兩側(cè)對(duì)稱。體壁上有向外凸起的皮腮,還具有突出體表之外的棘、刺等結(jié)構(gòu)。具有分散的神經(jīng)系統(tǒng)。它的胚胎發(fā)育、體腔、骨骼的產(chǎn)生以及口與的形成都可以看出它與脊索動(dòng)物的相似性,而完全不同于之前的無(wú)脊椎動(dòng)物。 2.6.2從無(wú)脊椎動(dòng)物到脊索動(dòng)物 脊索動(dòng)物是最高等的動(dòng)物門類,包括尾索動(dòng)物、頭索動(dòng)物和脊椎動(dòng)物。其中,脊椎動(dòng)物是神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)展最充分的動(dòng)物,并演化成有自我意識(shí)的人。脊索動(dòng)物由無(wú)脊椎動(dòng)物進(jìn)化而來(lái),與棘皮動(dòng)物和半索動(dòng)物有親緣關(guān)系。 脊索動(dòng)物具有BIG THREE(三大特征)――背神經(jīng)管、脊索和鰓裂。脊索縱貫背部,有支持作用,中空的神經(jīng)中樞位于身體背部,心臟位于消化管腹面。 較低等的脊索動(dòng)物,包括尾索動(dòng)物和頭索動(dòng)物,尾索動(dòng)物的幼體具有BIG THREE,脊索只在尾部,變態(tài)后脊索消失,成體具有被囊,以海鞘為代表。頭索動(dòng)物BIG THREE眾生存在,并且脊索貫穿全身,無(wú)明顯頭部,以文昌魚為代表。 長(zhǎng)期以來(lái),文昌魚一直被認(rèn)為與脊椎動(dòng)物更為接近,但是隨著研究的深入,包括基因組在內(nèi)的越來(lái)越多的證據(jù)表明是尾索動(dòng)物海鞘而并非文昌魚更接近于脊椎動(dòng)物,即便如此,有學(xué)者依舊堅(jiān)持文昌魚在進(jìn)化中的中心地位,因此,對(duì)于文昌魚和海鞘的進(jìn)化地位還未有一個(gè)準(zhǔn)確的答案。 2.6.3脊椎動(dòng)物的進(jìn)化 動(dòng)物的進(jìn)化一般要同時(shí)經(jīng)歷兩種過(guò)程,一是從低等到高等、簡(jiǎn)單到復(fù)雜的進(jìn)化;一是從水生到陸生的進(jìn)化。脊椎動(dòng)物的進(jìn)化為“一分為二”的“鑲嵌形式”的進(jìn)化,即兩種進(jìn)化類別之間存在一種過(guò)渡動(dòng)物同時(shí)具有進(jìn)化后新的特征和進(jìn)化前舊的特征,并且是新特征克服舊特征進(jìn)行進(jìn)化的。一般分為三個(gè)階段,第一階段是無(wú)頜類、魚類水生動(dòng)物的進(jìn)化;第二階段是由水生到陸生的進(jìn)化,包括兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)物的出現(xiàn);第三階段是高等脊椎恒溫動(dòng)物的進(jìn)化。最終是人類的進(jìn)化。 第一階段無(wú)頜類進(jìn)化到魚類,最重要的特征是魚類出現(xiàn)了可以咬合的上下顎和成對(duì)的附肢,而無(wú)頜類是沒有上下顎和成對(duì)附肢的,只有一個(gè)圓形的口吸盤,以七鰓鰻為代表動(dòng)物。是現(xiàn)存脊椎動(dòng)物中最原始的一類。雖然已經(jīng)出現(xiàn)了雛形的脊椎骨,但身體的支持結(jié)構(gòu)仍然是脊索。而魚類具有典型的脊柱,身體有頭、軀干和尾的分化,以腮為呼吸器官,具有良好的滲透壓調(diào)節(jié)機(jī)制。具有低等水生脊椎動(dòng)物特有的特有的感覺器官――側(cè)線,可以幫助魚類取食、躲避天敵和求偶 第二階段由水生到陸生的進(jìn)化是脊椎動(dòng)物進(jìn)化過(guò)程中一個(gè)巨大的飛躍,兩棲類是最早出現(xiàn)的四足動(dòng)物,處于水生向陸生過(guò)渡的重要類群。它們幼體以腮呼吸,成體以肺呼吸,并以皮膚呼吸做輔助,因而體表濕潤(rùn),皮膚多腺體和色素細(xì)胞,為適應(yīng)陸地環(huán)境皮膚和骨骼肌肉系統(tǒng)進(jìn)行了改造、出現(xiàn)呼吸的多樣化感覺器官出現(xiàn)中耳,但水生幼體仍具有側(cè)線。它們既具有陸生的脊椎動(dòng)物的典型特征,又保留著水生脊椎動(dòng)物的一些結(jié)構(gòu)和功能。最早的兩棲原始動(dòng)物之一――魚石螈對(duì)于人類認(rèn)識(shí)陸生四足動(dòng)物的起源和進(jìn)化具有重要意義。 真正地陸生動(dòng)物爬行動(dòng)物在兩棲類動(dòng)物的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)化,出現(xiàn)了重要的由殼保護(hù)的羊膜卵,并且在路上發(fā)育成成體,使脊椎動(dòng)物完全脫離了在繁殖發(fā)育過(guò)程中對(duì)水環(huán)境的依賴。 第三階段高等的脊椎動(dòng)物出現(xiàn),鳥類、哺乳類成為高等恒溫脊椎動(dòng)物,鳥類身體流線型,具表皮角質(zhì)層衍生物(鱗片、羽毛),前肢化為翼,產(chǎn)大型羊膜卵,向空中飛翔方向發(fā)展。哺乳類胎生哺乳,表皮角質(zhì)鞘,產(chǎn)生哺乳動(dòng)物特有的3塊聽小骨和膈肌,具有高度發(fā)達(dá)的神經(jīng)系統(tǒng),可以很好地適應(yīng)環(huán)境,哺乳動(dòng)物中的靈長(zhǎng)類最終進(jìn)化成有思維能力,直立行走的人類。對(duì)于哺乳動(dòng)物的起源,生物學(xué)家們證實(shí)哺乳動(dòng)物的祖先早在1億到8500萬(wàn)年就存在了,不過(guò)現(xiàn)存的哺乳動(dòng)物的祖先經(jīng)歷了相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間才分化開的原因現(xiàn)在還不得而知。 進(jìn)化在自然界中具有十分重要的意義,動(dòng)物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的時(shí)代,經(jīng)過(guò)環(huán)境選擇,逐漸演化到今天的地位,雖然中間仍有許多未知,但人類對(duì)于起源與進(jìn)化的研究從未停止,隨著自然科學(xué)的不斷前進(jìn)發(fā)展,生物進(jìn)化理論一定會(huì)越來(lái)越明確,出現(xiàn)一個(gè)歷史性的統(tǒng)一。 參考文獻(xiàn): [1]郝家勝.生物進(jìn)化研究的回顧與展望[J].微體古生物學(xué)報(bào),2003,20(3):325-332. 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