生命起源简史与早期生命演化

生命起源简史与早期生命演化

一、概述

生物演化指生物的族群从一个世代到另一个世代之间，获得并传递新性状的过程。并解释长时段的生物演化过程中，新物种的生成与生物世界的多样性。经历数十亿年的演化与物种形成，现在的各物种之间皆由共同祖先互相连结。

二、冥古宙

开始于地球形成之初，结束于38亿年前。

地球从环绕早期旋转的积吸盘中形成。根据大碰撞假说，原始的地球与忒伊亚相撞，数百万年后形成月球。重力的拉扯使地球自转轴倾斜，建立了地球生命形成的环境。地球原始大气富含甲烷、氨、二氧化碳、水汽等,这些气体在外界高能（紫外线、闪电、高温）的作用下,首先合成氨基酸、脂肪酸等小分子有机化合物.这些小分子有机化合物，在适当的条件下，可以进一步结合成更复杂的蛋白质、核酸等大分子有机物质,经过进一步演化，终于产生了能够不断地进行自我更新的、结构非常复杂的多分子体系，由此产生了原始生命。这些生命的繁殖所需要的资源有限，所以不就之后就开始竞争。由于天择青睐在复制上更有效率的分子，因此DNA逐渐成为最主要的复制物。之后它们开始在膜内发展，形成了原始的细胞。这些都是化能生物：以二氧化碳为碳源及氧化无机物来抽取能量。

三、太古宙

太古宙起始于内太阳系后期重轰炸期的结束（约为38.4亿年前），结束于25亿年前的大氧化事件。

生物的最后共同祖先出现，细菌及古细菌分裂。细菌发展了光合作用的原始模式，但最初不会产生氧。这些生物透过电化学梯度产生三磷酸腺苷。之后逐渐演变出能进行光合作用的蓝菌，它们以水为还原剂并排出氧。氧首先将海洋中的铁氧化，产生铁矿石。氧在大气层的浓度上升，使得地球上原始大气中氧气浓度不断增加。

四、元古宙

元古宙开始于25亿年前，结束于5.3亿年前。

一些细菌演化到有能力去使用氧来有效的从有机物中抽取能量。而且有更多更复杂的细胞出现，包括有细胞器的真核生物。原核细胞没有核膜，没有细胞器，结构简单。真核细胞具有核膜，整个细胞分化为细胞核和细胞质两部分。细胞核内具有染色体，成为遗传中心，细胞质内进行蛋白质合成，成为代谢中心。由于细胞结构的复化，增强了变异性，使得真核生物能够向高级体制发展。最接近的可能是古细菌。大部分有细胞器的都可能是从共生细菌衍生而来。

之后出现有性生殖和多细胞生物，比如生活在海洋中的藻及海苔，引发更快的演化。大部分的生命于海洋及湖中出现，一些蓝菌已经生活在湿润的泥土中。

经历斯图尔特冰期后多孔动物、刺胞动物、扁形动物及其他多细胞生物在海洋出现。刺胞动物及栉水母是最早由神经元的生物，神经元只是一个简单的网，没有脑部或中央神经系统。氧气的积累使臭氧层形成。而臭氧层可阻挡太阳的有害辐射，使生命可以在陆地上发展。寒武纪大爆发产生了现今动物的主要的门。以三叶虫为主的节肢动物是最主要的门。脊索动物的皮卡虫可能是人类的祖先。

五、显生宙

显生宙是距今5.7亿年以来有大量生物化石出现的时期。显生宙表示在这个时期地球上有显著的生物出现。而那些看不到或者很难见到生物的时代被称做隐生宙。

1.古生代

第一个脊椎动物甲胄鱼出现，与现今八目鳗及盲鳗纲有关。海口鱼属及昆明鱼都是没有颌的鱼类，或称无颔总纲。

在寒武纪至奥陶纪间发生第一次生物集群灭绝。

之后第一个原始植物从绿藻演化并移至陆地上，沿湖边生长。与它们一同的有真菌，可能植物与真菌是共生的，地衣就是共生的例证。节肢动物的外骨骼可以支撑身体及阻止水分流失，是第一类移至陆地的动物。

奥陶纪-志留纪灭绝事件发生，这是第二次的生物集群灭绝。

之后首类没有翅膀的昆虫，即蠹鱼、跳虫及缨尾虫出现。第一类鲨鱼亦出现。

晚泥盆纪灭绝事件发生，是第三次生物集群灭绝。

之后昆虫在地上及淡水中从多足纲演化。一些淡水的肉鳍鱼类发展了脚及成为四足总纲。四足总纲利用它们的脚走上陆地，可能是为了猎食昆虫。肺部及鱼鳔演化出来。两栖类今天仍保有很多早期四足总纲的特征。同时植物演化了能保护植物胚体及容易快速生长的种子结构。

卡罗冰河时期盘古大陆形成并维持了1亿2千万年。羊膜卵的演化，产生了能在地上繁殖的羊膜动物与爬行动物。昆虫开始能够飞行。大部分石松纲、有节植物门及桫椤目的森林覆盖陆地，当它们衰化后变成了煤及原油。裸子植物开始广泛分化。

脊椎动物，包括两栖动物离片锥目、石炭蜥目及壳椎亚纲、早期的爬行动物出现。

二叠纪-三叠纪灭绝事件发生，这是第四次及最严重的生物集群灭绝。杀死了约90%的当时的动物。

灭绝过后初龙类分开演化出其他的爬行动物。主要的鱼类开始演化。大气层的氧含量下降至以往三分之一的10%，所有有气泡呼吸系统的动物生长理想。

2、中生代

气候非常干燥，适合这种气候的初龙类及裸子植物得益。初龙类分化成为鳄鱼、恐龙及翼龙目。在合弓纲中，演化出哺乳动物的先躯。最初它们都是细小的。所有哺乳动物幼时都有乳腺及能保持恒常体温。裸子植物是陆地上的主要植物。草食性动物成长为巨大的体型以消化这些植物。

第五次生物集群灭绝的三叠纪-侏罗纪灭绝事件发生。

海中的爬行动物包括鱼龙类及蛇颈龙类兴盛。恐龙从灭绝事件中存活过来，并成长为巨大的体型，但槽齿类全面死亡。现今的两栖类开始出现。联体病毒科可追溯至这个或更早的时期。巨大的恐龙甚为普遍及多样化，有腕龙、迷惑龙、剑龙、异特龙、细小的嗜鸟龙及奥斯尼尔龙。鸟类的祖先始祖鸟出现，有爪及羽毛，但没有喙。

现今有胎盘哺乳动物的祖先攀援始祖兽出现，它像现今的睡鼠。人类及老鼠的最后共同祖先出现。

3、新生代

白垩纪-第三纪灭绝事件将差不多一半的动物物种（鸟类除外）消灭，可能是因小行星撞击扬起铱微尘覆盖整个地球，引起气候变冷所致。

没有了巨大及白天活动的恐龙，哺乳动物的多样性及体型得以增长。一些哺乳动物重回海洋，其他的亦开始演化成能飞行，如蝙蝠。一类细小、生活在夜间及栖息树上吃昆虫的统兽总目分支出。灵长目有双目视觉及抓东西的指，可以帮助从一颗树跳往另一颗。

渐渐演化出各类现存哺乳动物。灵长类动物渐渐进化成人类。