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生命进程中的十宗“最”

2015-10-29  lindan9997
@前十网 来源:前十网

在这个星球上,为了实现生命那令人惊叹的多样性,大自然必须克服亿万年来生命进化过程中的种种阻碍,而人类则需要适应新环境、采用新方法来探索新型可利用资源。自从人类利用古生物学和地质学,第一次回顾原始自然界开始,我们发现了一些地球生命发展过程中的转折点。下面前十君就带各位看官例数生命进程中的十宗“最”。

10.最早的人类——奥莫遗骸(Omo Remains)

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当然,人类的起源可以追溯到很久很久以前。但是,你知道谁是最早的现代人吗,如同你我的现代人?或许奥莫人一代(Omo I)和奥莫人二代(Omo II)就是我们想要的答案。1967年左右,埃塞俄比亚发现的两块头骨化石,最近经证实距今已有19.5万年,是迄今为止发现的最早能被解剖的现代人类。(其实,关于奥莫人二代有一些争议,但是奥莫人一代则完全被认为是现代人。)事实上,现在科学家们认为智人进化期约为20万年前,这样,奥莫人就有可能是曾在地球上行走的第一批真正的人类。

那么这两个头骨表明了什么呢?除了证实人类在非洲的出现,也使得人类的进化过程更加神秘。能够证明文化特质的物品——如乐器、针和首饰等——只可追溯到5万年以前。虽然原石工具可以追溯到更早时期,但是像鱼叉这样复杂的工具出现时间则少于5万年。因此,如果整个现代人类曾在20万年前的土地上生活过,那为什么15万年的时间,人类的文化没有进一步发展呢?

9.最早的鸟——原生鸟(Protoavis)

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我们现在知道鸟由恐龙进化而来,因为其实许多恐龙身上长满了羽毛。因此,“哪一种是世界上最早的鸟类”似乎可以理解为“我们什么时候开始不把恐龙称之为恐龙,而称为鸟呢?”在很长一段时间里,古生物学家将始祖鸟(Archaeopteryx,见上图)和孔子鸟(Confuciusornis)区分开来,孔子鸟是一种身上满是毛、能够飞、也能爬树和奔跑的动物。我们也知道孔子鸟拥有真正的喙,这也助它成为世界上最早的真正的鸟。

但是,还有一种更古老的原始鸟可得此头衔。我们知道,原生鸟生活在约2.2亿年前,比它的“竞争对手”早出现至少8000万年。古生物学家桑卡斯·查特吉(Sankar Chatterjee)在德克萨斯州发现了原生鸟的化石,他认为它比始祖鸟更接近现代鸟类。如果是真的,原生鸟就是已知的最古老的鸟类,它很有可能会重写整个我们所熟知的鸟类进化史。现在,大家一致认为鸟是由虚骨龙(coelurosaurian dinosaurs)进化而成。但原生鸟似乎和最初的虚骨龙生活在同时期,因此这样的情况不可能发生。如果原生鸟是一只鸟,那么鸟类肯定来自于其他某个地方。

现在还不需要重写教科书,因为将原生鸟作为一只鸟来认知的说法,目前争议不断。在查特吉发现化石时,化石并非完好无损,因此许多古生物学家认为发现的化石实际上是一种或多种物种骨头碎片的混合物,这件事让查特吉急于想要拼凑一个合理的骨架。有的人指出他们没有理由相信原生鸟是现代鸟类的祖先。相反,他们认为趋同进化(审校注:趋同进化指不同的生物,甚至在进化上相距甚远的生物,如果生活在条件相同的环境中,在同样选择压的作用下,有可能产生功能相同或十分相似的形态结构,以适应相同的条件。)才是导致两种不相关的物种长相相似的原因。

8.最早行走在陆地的动物——提塔利克鱼(Tiktaalik)和呼气虫(Pneumodesmus)

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2004年,人们在加拿大发现了一种从海洋脊椎动物过渡到原始爬行动物的生物——提塔利克鱼,它是水陆动物之间过渡的关键点。这种鱼生活在3.75亿年前泥盆纪的浅滩,属鸭嘴兽科,同时具有鱼、蛙和鳄的特征。为了适应两种不同的环境,它的肋骨可以支撑起整个身体,并且使用肺部呼吸,颈部独立于身体且可移动,眼睛如鳄鱼般位于头顶。原本应该具备游泳能力的鱼鳍半进化成它的脚。然而,提塔利克鱼的“脚”并不能真正大范围地在地上行走。最多就是在软土上慢慢蠕动,要不就是在浅滩爬行。

而当提塔利克鱼为了能够上岸生存而努力进化时,生存在4.28亿年前的呼气虫“打败了”它们,成为最原始的陆地生物。呼气虫身长1厘米,属多足动物,它的足实在是太小了,用肉眼几乎看不到,但是它确实是已知的第一种生存在陆地上的生物。呼气虫有最原始的呼气器官,呼气孔遍布整个身体,它为后来所有陆地生物的生存做铺垫,也是大自然赋予这个星球最成功的一个“实验物种”。

7.真正最早的爬行动物——林蜥(Hylonomus Lyelli)

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爬行动物是最早能够在陆地生存并且繁殖的生物。这真的是一件很棒的事情,而林蜥是让人最惊奇的存在。林蜥生活在3.1亿年前或更早之前,被视为“最早的爬行动物”,是一种类似蜥蜴的动物,也有可能是食虫动物的一种,身长仅20厘米。1860年,人们在加拿大新斯科舍岛的一个树干里发现了林蜥。

当然了,1860年已经是很早之前的事情了,在发现林蜥之后又有两种生物向“最早爬行动物”发起“挑战”,分别是3.38亿年前的西洛仙蜥(Westlothiana )和3.35亿年前的卡西诺亚蜥 (译者注:casineria,汉语为音译,此生物是迄今发现最早的羊膜动物)。而科学界争论的是,这两种生物是否完全进化成爬行动物,因为它们仍有两栖动物的特征,这意味了它们的生存和繁殖仍需依靠水。所以,目前林蜥是最早爬行动物的地位仍然无法撼动。

6.最古老的会飞的生物——莱尼虫(Rhyniognatha Hirsti)

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作为一项运动,飞行需要一个复杂的设计(低体重,但强健的体格)以及通过强有力的翼肌产生大量的气流。最早会飞行的生物实际上是一种最古老的昆虫—-莱尼虫。这种小昆虫生活在大约4亿年前,这意味着从进化论的观点来看,飞行绝不是近期的发展。

科学家于1928年在泥盆纪(Devonian)的岩石中发现了莱尼虫。但这些化石随即被遗忘了近75年,直到生物学家迈克尔·恩格尔(Michael Engel)意外地在伦敦自然历史博物馆的抽屉里发现了它们。看到如此稀奇的标本,恩格尔惊讶地大叫起来,而且此前他甚至并不知道这一标本的历史如此悠久。

此后,专家们对这些化石残骸进行了彻底深入的研究,证实这种小昆虫具有翅膀并且很可能会飞。但是,仍然不能完全确定这种昆虫属于哪个科目。不过,这些化石的发现令人惊奇,而更深入的研究也将会揭露更多关于这个最早飞行生物的真面目。

5.最早的开花植物——波托玛卡普诺斯(Potomacapnos)和互叶梅(Amborella)

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人们往往会把植物和花联系起来,但实际上花是近期演化而来的,至少在进化的时间进程里如此。在这些开花植物出现之前,数亿年以来,植物通过孢子进行繁殖。事实上,科学家们甚至不知道为什么开花植物会最先进化,因为它们很脆弱并且需要大量的养分,而许多植物可以更好地利用这些养分孕育种子或者长得更高。此外,无花植物没有任何真正与花相对应的部分,这使“花源自何处”成为了一个迷。这些进化上的“缺环”使查尔斯·达尔文把开花植物的迅速崛起称为一个著名的“讨厌的迷”。

这些最古老的开花植物化石始源于白垩纪(1.15-1.25亿年前)。其中的一种就是波托玛卡普诺斯(Potomacapnos),一种类似现代的罂粟且极其复杂的植物。这种早期化石的复杂性表明开花植物很可能迅速地进化成现代的形态,而不是经过一个漫长的时期缓慢发展。但是这很难下定论,因为花朵很脆弱并且极少可以保存下来成为化石。

然而,有些结论可能取决于一种只有在大西洋的新喀里多尼亚岛才能找到的灌木。互叶梅(Amborella trichopoda,见上图)是无油樟目(Amborellales)植物唯一存活下来的植物。在白垩纪初,无油樟目从遍布大地的无花植物中分离出来,成为开花植物最古老的类型,存活至今。后来出现了另外两种存活下来的类型:睡莲目(Nymphaeales),即现代的睡莲/荷花,以及木兰藤目(Austrobaileyales),其他所有的开花植物都从此发展而来。因为无油樟目最早出现,互叶梅仍然是最接近原始的开花植物。通过与木兰藤目(Austrobaileyales)的对比,我们可以获得一些启发:开花植物原本拥有自己的性状并且这些性状完全可以进一步进化。

4.最古老的哺乳动物——吴氏巨颅兽(Hadrocodium Wui)

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我们所知道的最古老的哺乳动物外形很像小老鼠或者说像现代的鼩鼱科。吴氏巨颅兽的化石是2001年在中国发现的,该化石长3.5厘米,重2克。它的生活习性和饮食习惯可能和现代的鼩鼱科相似,因为它的尖牙也可以把昆虫咬碎。

那么我们怎么知道吴氏巨颅兽是哺乳动物,而不是兽孔目动物(在中生代盛行时的一种类似哺乳动物的爬行动物)呢?吴氏巨颅兽的身躯虽纤小,却有着异常大的头颅,还有它的中耳骨与颌骨分离,这个与众不同之处被认为是在哺乳动物和爬行动物之间的一个进化趋异。实际上,吴氏巨颅兽长的很有现代感,特别是它那独特的嗅觉。

然而,真正令人印象深刻的是吴氏巨颅兽的年龄。有1.9亿年的历史,吴氏巨颅兽在一些著名恐龙,包括剑龙,梁龙,暴龙之前就出现了。实际上,在巨颅兽出现很久很久以后,才出现了强大的暴龙,这个时间间隔要比暴龙后出现人类的间隔还要长。

3.最古老的树——瓦蒂萨(Wattieza)

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森林过去以及现在仍在地球大气层的形成中扮演着重要角色。至少我们目前所知道的,没有它们将二氧化碳转化成氧气,地球将很快变得不适合生存。事实上,第一片森林的出现大大改变了我们的生态系统。它让地球温度降低从而使当时的地球自然条件和现在的没有多大差别。因此,树的出现在整个进化阶段中,可以被看作是一个最重要的突破。

现在,最古老的树种瓦蒂萨,距今已有3.97亿年,这是一种看起来像现代棕榈树的树木,树高30英尺,瓦蒂萨比恐龙早1.4亿年出现。在地球上第一个脊椎动物出现之前就有了。繁殖方式是袍子生殖,和今天的蕨类食物和真菌的繁殖方式相似。虽然该物种现在已经灭绝,但是2004年在纽约发现的重达180千克的化石(见上图)解决了许多悬而未决的问题,例如,森林是如何“主宰”土地的。

2.最早的恐龙始祖——帕氏尼亚萨龙(Nyasasaurus Parringtoni)

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大约发生在2.5亿年前的二叠纪大灭绝,使得地球上近90%的物种都灭绝了,其中包括95%的海洋生物以及地球上绝大部分树木,而至此之后,恐龙才出现,并开始进入了统治地球的时期。

现在已知最早的恐龙始祖是帕氏尼亚萨龙,这一物种发现于19世纪30年代的坦桑尼亚,但直到2011年才得到最终确认。直至目前为止仅有一小部分该物种的骨骼得到了鉴定——科学家们仍未发现确凿证据可以确定其是食肉动物还是食草动物,也无法确定其是否能够两腿直立行走。

尽管如此,我们仍可以推断帕氏尼亚萨龙体型绝对不是高大威猛型的,站立时仅1米高,重18-60千克。实际上,这样的体型几乎都没有达到绝大多数恐龙的正常体型标准,但其骨骼分析显示,它是一种生长速度极快的动物,这也就意味着它是温血动物(恐龙的必要特点之一)。由于目前我们还不能确定该恐龙属于哪种恐龙族系,所以科研机构希望能够发现更多化石。

1.史上最古老的生物——形体

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科学上已知最古老的生物是什么?唉,好吧,这还真是个出人意料的棘手问题!因为早期生物的要素过于基本以至于很难准确辨别。例如,于澳大利亚近皮尔布拉地区发现的岩石中,有最初被认为含有紫色海洋微生物群落的踪迹,该微生物群落已存活约35亿年。这可能成为地球上最古老生命的存在迹象,大家都感到十分激动!一直到今年上半年,最新测试结果证实这种“微体化石”其实只不过是热液活动形成的奇形怪状的矿藏。换句话说,它们根本就不是生物!

无巧不成书,南非也发生了同样的事情,科学家们在岩石中发现的小管状虫,认为其是拥有34亿年历史的细菌存在证据,然而结局让人十分心痛,最后一系列的研究表明这些只是火山活动产生的自然形态!幸运的是,这些科学揭示并没有让寻找最古老化石的路程退后太远,因为澳大利亚的斯特尼湖的构造中蕴含碳含量丰富的“袋形体”,这种形体被认为是古老微生物生命的有力证据。斯特尼湖34.3亿年的历史比人们认为的皮尔布拉“微体化石”的历史只短了2千万年。

有趣的是,一些证据表明斯特尼湖的有机体是靠光合作用生存的(通过把光转化为能量)。尽管没有发现化石记录,但人们普遍认为最早的细菌是被人们称为化能无机营养型生物的食岩菌(rock-eaters),以及之后诞生的光合细菌。所以我们可以肯定的是,最早的细菌比斯特尼湖矿藏的成型要早上很多很多年。

翻译/@旧书店导语10+9; @丸子7+8; @passant-Chan5+6; @yuan3+4;@瓜瓜1+2;

审校/晃晃    via  listverse

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