生命到现在有40亿年的时间,第一个生命是怎么来的?
如果从最早的猿人开始计算,人类已经有了二三百万年的历史。众所周知,如果把地球46亿年的演化史比做24小时的话,人类的出现则只有半分钟。早在人类出现之前,各种生命就出现了,它们诞生、死亡,一种动物灭绝,另一种动物形成,就这样新陈代谢,相互交替活跃在地球的舞台上。地质学家在一些地方发现了它们死后留下的遗骨和遗迹,这就是古生物化石,根据化石可以推断古代生命的生成时间和当时的地球环境,因此这种石头被称为记载地球历史的特殊文字。
地质学家最先在澳大利亚这样的石头中,发现埃迪卡拉动物群,后来又在前苏联发现了里菲生物群。我国的古生物学者也曾在陕南的化石中发现有生物活动的遗迹。通过对这些生物化石的年龄测定,确认它们是在距今5~6亿多年的寒武纪时代形成的。地质学家的研究结果证明,这些化石中的生物还不是最原始的生命,它们已经是较高阶段的生命代表了。在它们之前还应该有更古老的生命存在。
后来,人们把一些留有生物遗迹的化石送到电子显微镜下观察,在一些“年龄”为二三十亿年的化石中发现了更为原始的生命遗迹。
1940年,麦克格雷尔在津巴布韦的石灰岩中,发现了可能是藻类留下的碳质遗迹,岩石年龄为27亿年。
1966年,巴洪和肖夫在南非德特兰士瓦的浅隧石中,发现了0.24×0.56微米的棒状细菌结构物,年龄确定为31亿年。两年之后,恩格尔也在南非年龄为32亿年的前浮瓦乞系的堆积岩中,发现了直径为10微米的球状体,并认为是一种微生物化石。不过,当时人们普遍怀疑这些研究成果,认为这些只不过是一种无机物或胶状有机物,因为人们不相信生命的出现能有如此之早。
20世纪60年代以后,巴洪等人终于又在距今34亿年的斯威士兰系的古老堆积物中,用显微镜发现了200多个直径约为2.5微米的椭圆形古细胞化石,其中有1/4的古细胞处于分裂状态。这个发现为证明30多亿年前的生物遗迹的存在,提供了有力的证据。
美洲的古老化石最初发现于加拿大安大略的肯弗林特的黑色浅燧石中。这些微化石的形态同蓝藻相似,经岩石年龄测定为19亿年,显然不是最老的生物化石。后来又在美国明尼苏达州的苏堂页岩中的黄铁矿中,发现了0.1~0.5微米的椭圆状细菌结构物,据推测,其年龄大约为27亿年。
我国1975年在鞍山含铁岩系中发现了化石细菌,年代确定为24亿年。与现代细菌对比,其中有4种属于铁细菌,外形有杆状、纤毛状和球状等。
但是,在已发现的古老化石中,年代最久远的还是1980年左右在澳大利亚西部发现的细菌化石,据测定,它的年代约在35亿年之前。它们中有一半呈深灰色球状,直径在1.2~4微米之间,许多个体都成对或多个连在一起;也有的呈椭球状、空心球状等形态。这些发现足以证明,35亿年前不仅生命早已存在,而且已开始有了不同种类的分化。
前几年,美国科学家对来自格陵兰岛伊苏亚地方海洋和冰帽间狭窄的无冰地带年龄为38亿年的古老岩石进行详细的碳、硫等元素的测定,发现这些岩石中含有机碳。他们根据这种同生命密切相关的有机碳的发现,提出了38亿年前就已有生命存在的新观点。
地球上生命的出现会不会早于38亿年呢?人们还没有在比38亿年更古老的岩石中找到证据。生命起源的时间之谜,还有待人类的进一步探索。
地球上第一个生命诞生于35亿年前的原始海洋中,是蓝藻。蓝藻也叫蓝细菌、蓝绿藻,是单细胞生物(只有一个细胞的生物),也是原核生物(原核细胞构成的生物)。
↑地球上最早的生命——蓝藻
在地球诞生之初,地球上的大气中是没有氧气的,不过有很多二氧化碳。蓝藻通过光合作用吸入二氧化碳,释放氧气,也是最早的氧气生产者。
蓝藻会分泌很多有黏性的胶状物,利用其把自身固定在浅海的岩石上,这也是它们主要的生活场所(现在的藻类生物和菌落依旧采用此方法)。大量蓝藻聚在一起,也就会分泌大量胶状物,这些胶状物不仅会黏住蓝藻,还会黏住海洋中的沉积物,时间久了,这些沉积物就会一层叠一层,形成叠层石。
↑叠层石是最古老的生命化石
虽然是地球上最古老的生命,但蓝藻并没有灭绝,而且现在依旧活跃在地球上,甚至经常在受到氮、磷等元素的污染后引起富营养化的海水“赤潮”等现象,给渔业和养殖业带来危害。如果想要看一看真正的叠层石,去澳大利亚著名的哈梅林池就能看到。
——以上内容参考米莱童书《生命简史》
生命进化的历史有多长?卡尔·齐默尔的书《进化:跨越40亿年的生命记录》得出结论,大约有40亿年。那么,这个结论是怎么得出的呢?
生命的产生和演化是最重要的科学问题之一。科学一直肩负着两大任务:一是用经验证据尽可能地推断自然界的特征;二是探索世界为什么会这样运转,而不是用其他可以想象但不能塑造的方式,即阐述事实、确定理论。生命生成与进化的探索正符合这两个科学特征。
达尔文进化论被认为是生物科学的基本思想,是揭示和确认生命,包括人类的诞生和进化的理论基础。当然,这不是用理论来证实理论,而是用生物学和生命科学的发现来证实理论。有三种证据最能证明进化的事实。一是人类直接观察到的证据,二是化石中含有的直接证据,三是间接证据,即观察现代生物的各种结构和功能,得出推论。
到目前为止,所谓的生命就是地球上的生命。要在地球上产生生命,我们首先必须有地球的存在。地球上生命的计算来源于卢瑟福对地球物质放射性的计算,它不仅可以证明地球的年龄,还可以确定地球形成的时间。
1953年,加州理化研究所地质学家克莱尔·帕特森测量了撞击亚利桑那州直径1.2公里的陨石坑中的铅和铀,并对比了地球岩石和陨石中的铅和铀,推断地球的寿命为45.5亿年。虽然对地球的年龄存在争议,但后来达成了一致。接下来,研究人员发现地球上的生命大约有40亿年。
早在1996年,美国和澳大利亚的一组科学家前往格陵兰岛西南部荒凉的峡湾,调查地球上最古老的沉积岩,其中一种被火山岩穿透。研究人员确定了火山岩锆石中的U-Pb时钟,并得出结论,该地层有38.5亿年的历史。研究人员还在沉积岩中发现了一种叫做磷灰石的矿物,这种矿物含有少量的碳。样品带回实验室,经离子束粉碎后测定碳同位素。结果表明,磷灰石中C-13的含量与现代生物炭中C-13的含量一样低。因此,这个比率只能来自生物体。
当然,研究人员无法判断在格陵兰岛这些岩石形成之前存在了多久的生命,因为40亿年前的岩石已经不复存在。然而,可以得出这样的结论:生命必须起源于地狱之火。在它形成的最初6亿年里,地球受到了巨大小行星的撞击。无论地球上的生命最初起源于地球,还是小行星撞击产生的,当这些生命在格陵兰岛产生并留下痕迹时,生命已进入全盛时期。所以生命诞生于大约40亿年前。
接下来,我们可以把地球的生命周期和45.5亿年分开。45.5亿年前,地球形成,44亿年前,液化水被注入海洋,38亿年前,最早的生物留下痕迹,35亿年前,最早的化石(蓝藻),27亿年前,最早的真核生物化学痕迹,26亿年前,细菌登陆,18亿年前10亿年前,最早的多细胞化石仍然存在,5.75亿年前,最早的动物埃迪卡拉纪动物群产生,5.35年前,寒武纪爆发,5亿年前,植物产生和进化,4.5亿年前,昆虫和其他无脊椎动物登陆,3.6亿年前,四足脊椎动物登陆,3.2亿年前,羊膜卵母细胞和爬行动物产生,2.25亿年前,哺乳动物和恐龙诞生,6500万年前,大型恐龙灭绝,哺乳动物占主导地位,500万年前,人类和黑猩猩的祖先分离,15万年前,人类出现了与现代人一样的身体结构在非洲。
心智的发展让人脱颖而出与生命的自然史相比,人类在地球上生存的时间很少,每个人的生命都更小、更可怜。如果说地球上40亿年的生命是一个夏日,那么过去20万年,从现代人类的崛起到语言、艺术、宗教、贸易、农业、城市以及所有书写的历史的崛起,都只是日落前的一道荧光。虽然人类的生命时间极其短暂,但其进化过程中的生命质量和创造力却与其他生命不同。
在人类和灵长类动物的进化树中,黑猩猩是最接近人类的。为什么人类进化到现在的社会形态,创造了现代文明,而黑猩猩仍然在原始的黑暗森林中徘徊?”进化:40亿年的生命记录“提供了一个相对清晰的答案。人类进化已经渗入社会。社会痛苦是心灵的产物。所谓心,就是人是否有同样的心理,人是否能理解他人的思想,即把自己的思想和他人的思想进行比较,对心的解释就是心的理论,即理解自己和他人的心理状态,预测和解释行为的能力。
毫无疑问,人类的思维一开始是模糊的,就像黑猩猩一样。美国哈佛大学灵长类动物专家布莱恩·黑尔在黑猩猩身上进行了一项实验。当黑猩猩为食物争吵时,胜利者总是比黑猩猩优越。两只猩猩同时从相反的方向被关进笼子里。笼子里有两个水果。第二只黑猩猩知道黑猩猩只能看到其中一只,因为另一只被塑料管堵住了,从第一只黑猩猩的方向看不到。结果,第二只黑猩猩每次都去藏水果,以避免与老大发生冲突。
基于此,研究人员认为黑猩猩具有胚胎形态的心理要素。他们可以观察他们的同伴,看看他们看到了什么,然后决定自己的策略。然而,黑猩猩不能完全猜测同伴的心理状态。路易斯安那州西南大学灵长类专家丹尼尔·波维内利的一项研究证实了这一点。研究人员让黑猩猩和一个两岁的孩子向两个观众做食物手势,一个戴着口罩,另一个戴着眼罩。结果,两岁的孩子知道戴着眼罩的大人看不见了,于是他转向戴着眼罩的男人,要了点吃的。然而,黑猩猩对戴着护目镜和面具的人做出同样的手势。这项实验表明,黑猩猩不明白眼睛后面有一个感知他们所接收到的视觉的头脑。
这种智力应该是人类祖先在500万年前与黑猩猩分离后发展起来的。当人们来到大草原时,他们经常与狮子、老虎等大型食肉动物接触,但他们不能像以前那样爬树和躲藏,因此需要组合成更大的群体才能生存。共同的群体生活刺激他们发展更高的社会智力,所需的脑容量也随之增加,人类已成为理解的主人。只要我们观察对方的眼睛和手势,我们就能知道他们看到了什么,甚至是在想什么。例如,一个眼神可以促使同伴逃离危险地带,用眼睛告诉同伴那里藏有老虎。
然而,人类心智的发展也使人们更善于欺骗对方,同时也善于揭露和看穿对方的欺骗。揭发欺骗,就是要多了解别人的心理,也就是多了解别人。这样,人类祖先的进化将形成一个反馈循环,人类的社会功能将不断改善,创造出越来越多的大脑容量。这样,人类祖先的社会形态发生了变化,占统治地位的男性越来越无法支配自己的群体,因为他们的下属越来越聪明,所以人类祖先的社会已经从黑猩猩的等级制度转变为平等制度。每个成员都用自己的头脑与其他成员互动,以确保没有人可以欺骗整个群体或试图支配。
只有当人类祖先社会变得平等时,才能充分发挥狩猎/采集生活的优势。男人可以合作打猎,把女人和孩子留在家里,而女人可以组织探险,出去寻找块茎和其他植物。后来,随着相互合作(社会化)的工具和理解,人类在大草原上开辟了一个新的进化环境。后来,随着语言文字的出现,人类可以创造更多的物质、精神和文化产品,并继承这些文明的成果。直到那时,人类才与黑猩猩等动物完全分离。五万年前,人类开始生活在现代。人类的一个特点是有一种新的思维方式——创新和发明。
但是进化论受到了挑战。主要的挑战是:我们人类是一个“意外产物”(进化论),还是宇宙是一个有目的的神圣任务(创造论)?
否定进化论的最大原因之一是以基督教为中心的西方文化。这种文化的核心是人是上帝的子民,在上帝面前人人平等。根据进化论,如果我们都是自然选择的产物,我们怎么能被上帝创造?如果我们不是上帝创造的,那么为什么人们要遵守圣经呢?因为只有当上帝以他的形象造人时,才有道德基础。
38亿年前的人骨化石已被发现,地球生物史到底是怎样的?
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生命起源的五个论点的主要内容是什么?
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钟离省参芪: 甲烷
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