动物演化史

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西瓜西施17
2022-07-27 · TA获得超过1666个赞
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      地球,是宇宙间最最神奇的精华,是天生天养的奇迹,也是成千上万种形形色色的生命所栖居的家园。而在所有这些生命体之中,作为整个地球大生命圈中一直占据着与环境互动的顶峰的生物,动物更是脱颖而出,几乎占据了地球的几乎每一个角落,形成了独属的广大的食物链和生态圈,并且还演化出了现在自称地球最高等物种的人类。但是,问题来了。这些花样百出的各种各样的动物,究竟是如何产生又如何发展光大的呢?这个故事还得从很多很多年前古老的地球上说起…

      在古老的地球上,为了争夺生存所需的资源与空间,原核生物细菌和最古老的古菌发生了一场旷世大战,在最终,结构较为复杂,且与环境的互动方式更加多样的原核生物终于打败了古菌,而作为战利品的,除了大片的生存空间和资源,还有一种额外的奖励——由于细菌和古菌的大战一般都是互相吞噬,有一部分的古菌被细菌吞噬之后并没有死去,而是和细菌形成了一种奇特的内共生,这一部分的古菌就是被我们所熟知的线粒体和叶绿体,它们分别在细菌身体里产生了转化有机物提供能量和利用光合作用产生有机物的功用,有一部分细菌吞噬了线粒体和叶绿体两种古菌,从而获得了光合作用的能力,形成了最最早期的植物,而一部分的原核生物只吞噬了线粒体,形成了最最早期的动物。

        不过这种划分只是后来当动物和植物的演化越来越明确的时候才出现的。那时候,任何生物都还只是单细胞生物,只有一个小小的单细胞躯体,根本就很难区分动物和植物,我们对于植物的普遍定义是能够光合作用,而对于动物的普遍定义是能够自由活动,但一个身体内含有叶绿素的但是能够活蹦乱跳移动的单细胞生物,你说它是动物好呢?还是植物好呢?实在让人百思不得其解,可是无论如何,我们还是能够通过我们既定的判断方法判断出一系列确切的动物,而动物的历史也无疑就是从单细胞动物开始的。

        无论是路边的池塘里还是大江大河里,都有着这种最原始的单细胞动物的存在,它们有些靠着身体表面的纤毛进行运动,有些扭动的前进,也有些依靠自身细胞内的细胞质进行蠕动, 其中最最常见结构最最简单也最最明显的,莫过于麻雀虽小五脏俱全的草履虫了,从草履虫身上,我们也能够确切地瞥见单细胞动物的形态模式。

        如果从外形上来看的话,草履虫着有一个覆盖着细胞膜的椭圆形身体,身体外部长着厚厚一层的纤毛,身体内部呈半透明状态,但是在半透明当中却有着一些浑浊不清的大大小小的球形结构以及一个细胞核。在具体的生存策略上,草履虫围绕着吃繁殖和运动三方面展开,首先在这方面,草履虫采用了一种独特的过滤式进食方法:依靠着一个过滤孔的结构不断吸收外界的水分以及水分之中的营养物质,然后将这种混着营养物质的水分转化到身体内部进行吸收,并最终依靠一些小孔将其排出。在运动上,草履虫整体采用纤毛进行运动,而在最后也是最最重要的繁殖上,草履虫则选取了一个至今为止人是单细胞生物或者细胞繁殖的主要方式分裂生殖进行繁殖(不过两个草履虫在一起还可以交换基因遗传物质,形成类似于两性繁殖的生殖模式)。

      但是尽管草履虫麻雀虽小五脏俱全,在进食繁殖和运动方面样样不差,可是它毕竟还只是一个小小的,一个大风大浪就能随便毁灭,甚至吃饭全靠天的一种随缘的弱小生物,与环境互动的能力上非常低下,也因此一直只能占据整个海洋中的极少部分适宜生存的地区,生存的生存着,互相便又开始了对于资源的争夺,如此,进化的压力再度出现,优胜劣汰适者生存的演化又开始了,在慢慢地变异和环境选择当中,有一部分的单细胞生物成功的蜕变,这些生物学会了一种利用化学信号聚合在一起的方法,聚在一起形成了多细胞生物这种生物界的摩天大厦,并且还让每一个生物界的摩天大厦里的细胞都分化成不同的形态各司其职,保证好整个大厦的良好运转,由此“单车变摩托”,立马甩开单细胞生物几条街,开始在各种海床海底繁衍生息,这种生物,便是海绵。

        海绵拥有着一个细长的形状多变的身体,整个身体周围密布着各种小孔,而在身体的正中心则有一个直通到底的大洞,多细胞细胞分化的独特构造,使其除了适应环境对抗恶劣环境的能力再次提高之外,其觅食方式和繁殖也都得到了极大的提高,在觅食和消化方面,采用身体周身的小孔来吸收水中的营养,并且首次出现完整的消化系统,将营养传送到身体中间的消化腔里进行统一的消化,在消化完成之后,还统一用身体中心的那个大洞将代谢废物残渣排出,构成了一个紧实的循环。而在繁殖方面,海绵则首次开始一个胚胎的形式繁殖(当然也可以进行出芽生殖),加强了后代的成活率。除此之外,海绵还拥有着一个极其变态的能力,那就是进行身体的重组:无论将其切成多少块都能够复原,这是由于海绵从本身性质上来说还只是单独的单细胞生物的大型聚合体,所以当身体分解时细胞还未死亡,而且这些细胞还会散发化学物质找到彼此重新组合的原因。

        然而为了达成这种摩天大楼的多细胞生命形态,海绵算是基本彻底放弃了运动,虽然在繁殖和进食方面得到了提高,在大小和环境互动的能力上也有所加强,却成了一种不能动的接近于植物的物种,于是只要遇到一点什么天灾人祸便会由于其不能动的特性而坐等死亡的来临,于是在漫长的进化当中,那些变异的能够略微移动一点的海绵占据了演化的优势,并将移动一点的静音一直繁衍,直到最后演化出了一个完全崭新的物种刺胞动物,这种动物除了延续了海绵多细胞动物的优点,仍然利用腔肠进行消化之外,还解决了海绵只能在原地站着的缺点,演化出了专门的运动系统和肌肉层,使其可以在水里虽然很慢但是确确实实的运动,并且,形成了最最开始的神经系统,从而达到对身体的控制,最后的最后还有刺胞动物的拿手独特技能——刺细胞,这种细胞是刺胞动物专门分化出来的一种独特细胞,那不具有毒素和毒针,可以在关键时刻喷射而出刺伤猎物,因此刺胞动物已经能够做到一定程度上的捕猎了。生殖方面,腔肠动物采用了自体的出芽生殖繁殖方式,倒是仙女海绵没有什么巨大的长进。

        在之后,动物并没有停止演化,不是运动系统运动得很慢吗!不是神经系统还太原始吗!不是消化系统在消化方面较落后吗!没问题,刺胞动物之后所演化成的一种动物变形动物变巧妙地解决了这一切问题,首先是运动系统,扁形动物演化出了左右对称的身体,使其方向感加强,并且某些种类的个体能够利用高效率的纤毛快速运动,然后是消化系统,扁形动物不仅演化出了用来吞咽的咽,还演化出了许许多多密密麻麻的肠子,还有神经系统,扁形动物演化出了控制身体更加容易的清晰神经结构以及最最原始的脑部,甚至还演化出来最开始的感光器官眼,最后在繁殖方式上,扁形动物采用了自体繁殖的方式,但是却可以在环境不好时改用两性生殖,以此提高后代的变异率,可谓相比于刺胞动物上了几条街。

      可是还是和草履虫遇到的一样的问题,你这扁形动物在什么高级,那也不过不到10厘米的身体长度,在巨大而难以抗拒的大自然面前还只是一粒在微小不过的灰尘,显得是那么的无助,于是乎,为了解决个体身体小但需要面对整个邪恶的环境的问题,有一部分的扁形动物在演化中另辟蹊径,采用了寄生这种方式直接生活在其他巨大生物体体内的充满着营养物质的消化肠道区域,如此,一种专门为寄生而设计的动物,线型动物便出现了。 

      线形动物将身体演化的细长细长,并且将体表覆盖上了较为坚硬的角质层,以便专门在宿主的体内自由穿梭,窃取宿主吃进来的营养物质,还终于首次做到有口有肛门的消化系统体系,并拥有着超级快速效率的身体器官,利用这些寄生的优点,线性动物可谓在宿主体内炸开了锅,问题是,线性动物的这么一个寄生策略,确确实实增加了其生存的容易性以及舒适性,但却完完全全将其个体的生命交给了宿主  ,宿主活下来也就活下来,宿主死去了也只好去死,失去了其和环境互动的独立性,终究不是一种长久之计,所以在后来线形动物又重新的从寄生的模式中走了出来,成为了环节动物,其代表动物蚯蚓更是演化成了环节的颠峰:

      蚯蚓的形状像一条略微有些粗大的线,两边窄中间宽,但是这条线却又由一个又一个小环节组成,小环节密密麻麻大概有几百个,才组成了蚯蚓的整个躯体。身体呈棕色,略微有些透明,闪烁着较为闪亮的光泽。如果从上往下观察蚯蚓的话,可以非常清晰地看到,其细长型的身体内部贯穿前后的一条深色的线,在距离蚯蚓的头部大约三分之一的位置上,还有一个非常明显的器官:环带。在运动方面采用刚毛和环节的蠕动进行,身体分节,繁殖方式是雌雄同体良性繁殖,进食方式是使用土壤里的腐植质,并用强大的消化器官消化以此得到营养,而在得到呼吸作用的能量来源之一氧气时,则采用了以皮肤为呼吸道呼吸的方法,但更重要的是,从蚯蚓开始,生物拥有了将氧气和营养物质输送到全身的循环系统,以及最最原始的心脏。

        蚯蚓在之后是一种舍弃了身体大部分环节,将身体转化成柔软的没有骨头的肌肉,并学会制造坚硬的甲壳的动物软体动物,以蜗牛为代表,软体动物不仅将雌雄同体两性繁殖的策略发展到了巅峰,采用恋矢进行繁殖中的战争,并产生出催生富有蛋白质的软的结构,并且也将消化系统发展到了微小生物的巅峰水准:利用齿舌进行物理消化,利用身体里的肝胆胰等等化学消化胀气以及胃化学消化食物。

        要问软体动物的硬伤是什么,那无疑有两个,一个是太过于柔软的就像一坨移动的肥肉一样的身体,一个是覆盖着身体的太过于笨重的甲壳,怎么办呢?一部分的软体动物又或者环节动物找到了方法:只需要将全身都被甲,然后再将这种覆盖了铠甲的身体进行分化分化成身体的各个结构不就行了?如此一种即可上天又可入地又可以在地表面生活的开挂动物出现了:节肢动物,这种动物依靠自身的像铠甲一样的外骨骼即起到了支撑身体的作用又起到了保护的作用,依靠各种分化成不同结构的身体器官演化出了上天入地的器官,可谓是进化链中的巅峰,甚至知道如今还是全世界数量最多的物种。节肢动物通过将自己的身体分节并分化成更多身体器官,似乎已经到达了演化的巅峰,已经最最强大了,然而事实真的是这样的吗?并非如此,节肢动物固然有节肢动物的各种各样的好处,却也有几个最大的缺点:第一,从节肢动物一出生就包裹着节肢动物的坚硬的外骨骼,无法随着节肢动物的生长而一起生长,也因此节肢动物想要继续长大,就必须要脱去原本的外壳换上新的外壳,但这个脱皮期往往是最最危险的(各种各样昆虫的蜕皮过程想必大家都看见过,也应该对那时昆虫身体的柔软脆弱程度有目共睹,正在蜕皮的节肢动物,简直就像一坨人畜无害的大肉饼。第二:正像软体动物的外壳限制了软体动物的发展,节肢动物的外骨骼其实也一定程度上的限制了节肢动物的体型,再加上节肢动物并没有很强的呼吸系统,因此其身体的大小一直被限制,从而使我们在如今陆地上所看见的节肢动物,大部分都不超过20厘米长。那么,怎么办呢?随着演化的继续进行,节肢动物的某些分之找到了解决方法:这些分支将身上的外骨骼内化,成为了一种新的叫做脊椎的东西,从原先的由外而内支撑身体转变成由内而外支撑身体,不仅使身体的支撑变得更加稳定,还免去了脱皮的过程。同时将嘴部的几片外骨骼进化成了颌,加强了咬合力,嗒哒!一种新物种鱼类就诞生了!而随着鱼类的诞生,一些新的系统也开始慢慢出现,其中就包括成熟的呼吸系统,内分泌系统,泌尿系统以及发展成脑部的神经系统。

        鱼类在海洋里称霸一时,直到如今也是如此,然后呢?鱼类的发展方向又在哪里呢?这不还有那广大的陆地没被注意到吗!是的,当鱼在海洋中没有任何对手时,却由于生存的压力开始种族内之间的资源争夺战,海洋旁边的那还只有植物的,没有任何竞争压力的小天堂一般的陆地自然引起了一些在资源争夺战之中占弱势的鱼类群体的注意。这一部分的鱼类于是开始了登录陆地的演化准备。慢慢在优胜劣汰之中不断试图走向陆地,于是乎两栖动物这个介于水生动物和陆生动物之间的存在便出现了,两期虽然在成年时能够脱离水生活,用肺呼吸,却在产卵时离不开水分,幼崽也仍然用塞呼吸,不过,相比于鱼类两栖动物已经有了很大的进步,在运动方面全身充满肌肉,跳跃性极度增强,在循环系统上也成功演化成了一心房二心室,加大了呼吸的效率。随着时间的继续演进,两栖动物终于脱离了对于水分的依赖,成为全身同样覆盖着鳞片的爬行动物,采用四肢贴地爬行的运动方式,并且演化出了独特的是幼仔脱离水分存活的方法——卵生。

        事实证明,爬行动物所采用的策略是积极有效的,甚至一度让爬行动物滋生出了恐龙这样的时代霸主,可是由于现在为止还部分未知的原因,恐龙灭绝了,爬行动物一脉也因此直到现在也一蹶不振,反倒是在爬行动物的压迫之下,为了躲避爬行动物恐龙的追捕而慢慢在烟花之中向天空靠近,滋生的鸟类,存活了下来并成为了一个强劲的物种。鸟类最大的特点莫过于能够在天空中翱翔了,为此鸟类减轻了自己身体骨骼的重量,演化出了专门用来飞行的器官翅膀并加强了支持翅膀扇动的胸肌,为了给高空的飞行提供足够的氧气以及能量,鸟类的身体演化出来极致加强版的二次呼吸的肺和气囊以及效率极高的消化系统,并且在神经系统上面,鸟类也第一个开始使大脑庞大,成为了一个“聪明”的物种,而相比于之前的所有生物,鸟类还有一个较为独特的特点——体温恒定,依靠这一buff,鸟类适应不同环境的能力大大增强。

        最后的最后,也是一种躲避恐龙的小生物,为了在躲避危险中更好地传递后代,演化出了胎生哺乳这种让后代存活率提高的方式,本来这也没什么,可是由于胎生哺乳完完全全提高了生物后代的质量,这一改变让所有哺乳动物的结构都成指数式增长复杂,复杂的身体构造又构成了更多的变异的可能性也就是演化的可能性,如此,哺乳动物竟通过这种能力在短短几千万年之间迅速地占据了海洋天空和陆地三个生态位,并且全身九大系统全部具备,大脑极度发达,成为进化链的颠峰最高等的动物,而哺乳动物也正是从目前来说已知的最最高的进化量最巅峰的动物。

          但是,生命的演化结束了吗?远远没有,我们所说的演化其实就是物种和环境之间一次又一次不断地互动所产生的,所以也可以认为就是环境与物种互动的一种具像化,只要环境还是那个环境,物种还是那个物种本身,还在我们今天定义的生命的范围之内,这种象征着生物和自然互动的演化也不会消失,也终将演化成新的物种,创造新的生命奇迹,甚至终将演化成我们当今也完全无法理解的生命形式,只不过这一天可能人类文明本身是无法看见的。

          而如果放宽对生命本身的定义,不再局限于生命是由有机物组成,不再局限于生命必须以生命的方式和环境互动,将整个世界中的一切都看作生命的一部分,就比如将任意的一个原子一个金属归纳为一种寿命极长,但是只能以自己的方式与环境些微的互动的一种生命体(互动的方式也许就是和其他环境的矿物质或者化学物质发生反应核聚变)。将整个宇宙整个太阳系也想像成一种正在井然有序地遵循着化学规律不断运行的生命。我们会发现,演化也在这种定义上是存在的——组成现在世界上的一切无机物甚至有机物的各种原子,其实也有简单和复杂之分,也似乎通过各种聚变能够发生改变,你或许会说原子的改变是没有意义的,它们的各种变化也只是随机的结果,如果你将演化理解为一种生命体和环境的互动形式并且假设这些原子是生命体,它们的改变不也正是和它周围的环境互动的结果吗?(进馆于我们人类或者说我们现在定义的生命体的形式上来讲不叫互动)而现在我们生活在其中的广袤的人类还不足以探索其九牛之羽毛的宇宙,又或许是一个更加巨大的宏观的生命体的组成部分又或者世界的组成部分,也遵守着我们所谓的演化呢?

      所以,如果换一个视角来看的话,小到宇宙刚刚诞生之初就已经出现的最最简单结构的原子,大道广袤的恒星和宇宙,又或者不大不小正生活在这个世界当中的我们人类所定义出的能够和环境自主互动的生命体,其实都在一个神秘的链条当中紧紧串联着,而这个链条,既生命,也即演化。

     

     
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