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                        古生物博物館 > 生命起源于海洋 > 植物進化的歷程

                           
                      植物與動物的分異
                          

                        按照生物的五界分類系統,植物和動物作為生物的兩個高層次分類階元,是分別從另一個階元——原生生物界的一些不同門類中進化而來,而且與后者是呈并列關系的。

                        這樣的分類系統突出了生物各大階元之間存在的從簡單到復雜、由低級至高級的層次關系。

                        但是,它也有不足之處。特別是沒有反映現代生物的兩個最基本和最進步類群——動物與植物的系統關系及其歷史淵源。

                        實際上,植物與動物的祖先類型不僅都可以在原生生物中找到,而且它們在原始生物中的祖先類型甚至具有一定的同一性。這種同一性在現代的一種原始生物--眼蟲身上還可以找到。

                      眼蟲或裸藻

                        眼蟲是一種生活在水中的單細胞原生生物。身體呈長梭形或圓柱形,前端有一個凹口,由此伸出一根鞭毛,其擺動在水中產生的反作用力能夠推動身體運動;凹口的下方有一個具有感光機能的紅色的眼點(眼蟲的名稱就因具有眼點而得)。如果把它們放在含有有機物的水中,眼蟲能夠靠細胞膜吸取水里的有機物“食物”,過著動物式的異養生活。這些性質使動物學家認為,眼蟲是一種“原生動物”。但是同時,眼蟲的細胞卻又有含葉綠素的葉綠體,能夠進行光合作用,自己制造營養。因此,植物學家認為,它是一種“原生植物”;由于它的細胞外面沒有細胞壁,植物學家給它起了另外一個名字——裸藻。

                        眼蟲的這種“動物植物雙重性”使許多科學家相信,動物與植物有共同的祖先——它很可能就是與眼蟲類似的、某種生活在遠古水域中的單細胞原生生物。在漫長的進化過程中,它們當中的某些分子伴隨著基因組的變化加強了運動、攝食的結構和功能,同時逐步“丟失”了進行光合作用的結構和功能,最終生活方式轉變成為完全的異養;另外一些分子則伴隨著基因組的其它方式的變化向著完全自養的方式轉變。前一種方式代表著最早的動物的產生,后一種方式代表著最早的植物的出現。

                        原始的原生動物和原生植物分異伊始都是單細胞的,隨后,它們分別向多細胞方向發展。

                        在古生物學界,對植物與動物分異時間的認識是隨著化石的不斷發現與積累、新的研究思想、研究方法的進步以及學科交叉的相互影響而不斷更新的。

                        早在達爾文于1859年發表《物種起源》之時,他就同時以實事求是的科學態度提出了當時的進化論所存在的難點,其中之一就是著名的“寒武紀爆發”。

                        所謂的寒武紀爆發是指科學家在距今5億7千萬年前到5億年前的地層中發現的似乎是突然出現的眾多的化石動物類群,其中包括海綿動物、腔腸動物、環節動物、軟體動物、節肢動物、腕足動物、棘皮動物以及原始的脊索動物。根據這些發現,一些科學家認為這些動物在地球上是以一種爆發式的過程突然地出現在地球上的,同時,這種動物的爆發也說明了動植物分野的開始,因此他們推測,動植物分異的時間近于6億年前的寒武紀之初。

                        到了1949年,古生物學家斯帕里格在澳大利亞南部阿得雷德山脈以北的埃迪卡拉地區發現了數量眾多的無骨骼的海洋無脊椎動物化石,并把這一化石動物群的時代判定為寒武紀早期?墒10年后,古生物學家格拉斯南經過對這個動物群的認真細致研究,得出了三個不同凡響的結論:(1)這個化石動物群中無論是腔腸動物、環節動物還是節肢動物,它們當中都沒有發現任何寒武紀的屬種;(2)這個化石群中的微體化石組成與好望角的微體化石組成毫不相同;(3)埋藏著這個化石動物群的邦特巖層有1000米厚,與它上面覆蓋的寒武紀地層之間并不連續(這在地層學上叫做不整合接觸),因此邦特巖層應屬于與寒武紀不同的地質年代。在1960年召開的國際地質學大會上,科學界正式把這個化石動物群命名為埃迪卡拉動物群。此后進行的多種手段絕對年齡的測定表明,埃迪卡拉動物群的年代為距今6億8千萬年至6億2千萬年。1974年,國際地質科學聯合會將埃迪卡拉動物群確定為前寒武紀晚期的動物群。至此,古生物學家把無脊椎動物在地球上大規模出現的時間推前了,因此動植物分異的時間也被認為比6億年前更加久遠。

                        就在埃迪卡拉動物群被正確地重新認識的同時,以真核生物所形成的植物為主的植物化石的發現與研究也有了突破。1969年克勞德在美國加利福尼亞東部的貝克泉組地層中發現了生活于13億年前的單細胞的綠菌和金藻化石;1971年舍夫和他的同事在澳大利亞苦泉組地層中發現了一些生存于9億年前屬于甲藻類、紅藻類和綠藻類的植物化石。

                        70年代中期以來,前寒武紀的動植物化石的發現愈來愈多。一方面,已經發現的化石群在數量上和發現地點上都有增多,例如埃迪卡拉動物群現已經在西南非、北美、英國、斯堪的維納半島、蘇聯、中國等地的前寒武紀晚期地層中先后被發現,化石群的成員由最初的5個屬發展到了19個屬,到80年代初則已鑒定出了56個屬。另一方面,新的化石群時有發現,例如中國學者在安徽省淮南地區的前寒武紀晚期地層中發現了豐富的須腕動物和環節動物化石,其標本和內部構造的清晰、完好程度在國內外都非常罕見,已鑒定出距今7億4千萬年前的須腕 動物化石和距今8億4千萬年的環節動物化石7個屬。

                        須腕動物和環節動物都是屬于高等的無脊椎動物,因此,學者們認為在此之前動物已有一段相當長的發展史,因此認為動植物的分野始于10億多年前。

                        20世紀70年代以來,一些學者研究了蛋白質的分子結構。蛋白質是由氨基酸組成的化合物,許多氨基酸分子以鏈狀的多肽連接在一起組成蛋白質。一個蛋白質分子由一個或多個多肽鏈組成。多肽鏈上的氨基酸排列順序組成蛋白質分子的初級結構。蛋白質的初級結構--氨基酸的排列順序,不但決定了蛋白質分子的二級、三級、甚至四級結構,而且從初級結構的差異可反映出不同物種之間的遺傳差異和物種之間的親緣關系。

                        迄今為止,科學家們已經弄清了數百種蛋白質分子的初級結構,所建立的分子進化系統與傳統的分類系統基本吻合。這說明生物物種的分子進化和形態進化基本上是一致的。1982年,分子生物學家柳思尼考選擇了在大多數無脊椎動物和全部脊椎動物中都存在的血紅蛋白和肌紅蛋白進行研究,結果表明無脊椎動物至少在10億年前就已經出現了。另外一些學者對細胞色素C的研究則表明,地球上動植物的分異時間甚至遠在13~12億年前。

                       

                       
                       
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