破译物种起源青少年科普丛书

正在莫迪安

启动大规模募捐活动点击“了解更多”进入大规模募捐页面

点击观看物种起源青少年科普丛书公告

生命是一段漫长的旅程，但关键只是几步同样，尽管地球上的生命有超过35亿年的进化历史，但当今世界成功的关键在于进化过程中的这些重大飞跃。

1年，昆明鱼带棘、头、眼

年昆明鱼恢复图

从生命起源到人类的出现，在漫长的生物学史上有过许多伟大的飞跃。在

中，生命的起源一直是科学家们寻找的难题。由于缺乏早期生命化石的可靠形态学证据，这常常是一个谜。

达尔文在写《物种起源》的时候，寒武纪地层突然出现了结构非常复杂的三叶虫化石，这让他感到非常头痛，因为当时寒武纪之前没有发现动物化石记录。

和舒德干院士等的研究表明，脊椎动物早在寒武纪就开始分化，结果发现了地球上第一条鱼。

昆明鱼恢复图

昆明鱼是已知最古老的脊椎动物，发现于5 . 3亿年前的寒武纪地层中。

是一种相对原始的无颚鱼类，表皮无骨无鳞，身体呈梭形，可分为头部和躯干两部分。它看起来像今天的黑鱼，长约2.8厘米，高6毫米。迄今为止，地球上已知最早的高等动物化石已经出现。

昆明鱼的发现不仅推动了包括人类在内的整个脊椎动物5000万年的进化史，而且改写和完善了脊椎动物早期进化的理论。

2年，最初的全颌鱼类有颌，并积极捕食

今天的生物圈。大白鲨无处不在，但大白鲨是进化史上的又一次巨大飞跃从进化的角度来看，人类的下颚结构可以追溯到“鱼的祖先”

原始全颌鱼类恢复图

由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱民研究员领导的国际研究小组在云南省古志留系地层中发现了一种保存完好的鱼类化石，并将其命名为“原始全颌鱼类”大约4 . 2亿年前，

199条全颌鱼生活在冈瓦纳北部边缘的沿海水域，体长约20厘米，身体扁平，眼睛小。它们笨拙地在水下游泳，以藻类、水母和生物碎屑等软食为生。

的发现拾起了进化中的“失去的环节”，弥补了从无牙到无牙进化过程中的缺失环节，揭开了颌骨起源的神秘面纱，恢复了4亿多年前人类面部骨骼首次出现时的面貌。

的结构变化保证了鱼类的生存和进化。与此同时，经过许多变化，它已经传播到成千上万的物种，包括我们现在。

有下颚，开始捕食，这是进化中最强大的驱动力。随着掠夺行为的升级，动物的进化也在加速。

3年，鱼虾有四条腿。爬行着陆

着陆是生命进化史上的一件大事。它改变了地球的整个面貌，创造了现代动植物。由于晚泥盆世至早石炭世生活环境的变化，

开始由水生向陆生进化。

，作为第一批试图登陆的脊椎动物，都是自然界的实验动物。他们中的大多数很可能悲惨地死去。然而，那些在陆地上进化出一种新生活方式的个体及其后代已经在陆地上创造了一个全新的生活空间，摆脱了脊椎动物对水的限制，并向更高的进化水平迈进。

鱼骨恢复图

到目前为止，科学家发现的最早上岸的脊椎动物是一种叫做鱼骨的原始两栖动物，也是最早的四足动物。

鱼骨鱼的骨骼特征显示了两栖动物和鱼类的完美结合。脊椎骨比肉鳍鱼略好，但尾巴仍像鱼尾一样保留鳍。

结实的肩带、腰带和完全发育的前后肢表明鱼骨鱼可以用四肢在地面上移动。

这些脆弱的肢体最终进化成了我们的手和脚。

4年，生产绵羊卵的单弓兽的祖先，征服了陆地

年登陆后，动物们面临一系列新问题，例如，没有浮力，它们必须支撑自己的体重并完成生存活动；学会呼吸空气中的氧气。防止体内水分过度蒸发；学会在陆地上繁殖也很重要。

为了征服陆地，爬行动物在进化过程中具有输卵管卵的结构，使爬行动物有可能在陆地上繁殖，从而从根本上摆脱对水环境的依赖。

羊膜蛋覆盖有坚韧的蛋壳，可防止蛋变形、损坏和水分蒸发。鸡蛋中丰富的蛋黄能为胚胎发育提供充足的营养。

祖先单弓兽恢复图

祖先单弓兽生活在晚石炭世3.2亿年，是包括哺乳动物在内的所有单弓动物的祖先

不像蜥蜴及其同类。祖先独角兽体型更大，长50厘米。原始一神论生活在3.2亿年前的新斯科舍。原始一神论和其他早期羊膜动物生活在森林表面。

199祖先独角兽的后代在二叠纪繁荣昌盛。与蜥脚类动物相比，它们的咬合肌更强，牙齿也表现出形态和功能的分化。喂养能力的优势很快转化为大小和数量的优势。在第一轮战斗中，兽人取得了压倒性的胜利。

5，始祖鸟，用后腿行走，捕食

始祖鸟复原图

始祖鸟，又名龙，被认为是迄今发现的最原始的恐龙。1993年，始祖鸟在伊斯珠拉斯托盆地被发现，这是南美洲阿根廷西北部一个极度贫瘠的地区。该地区属于晚三叠世地层，代表了恐龙时代的黎明。

一些科学家认为，曙龙的各种特征表明，它很可能是所有恐龙的祖先。始祖鸟

是一种可以用两条腿走路的小型食肉动物，但它也可能不时“用双手和双脚”。始祖鸟是一种非常小的恐龙，长约1米，长大后重约10公斤。它是一种有脚趾的动物，它的后肢支撑着它的身体。它的前肢只有后腿长度的一半，每只手有五个手指。始祖鸟

能快速冲刺，当它抓住猎物时，会用手指和牙齿把它撕碎。曙龙的锯齿状牙齿证明它们可能是食肉恐龙。

始祖鸟与人体尺寸

6相比，热河鸟有羽毛和恒定的体温

热河鸟恢复图

1861，始祖鸟在发现之初就被它逐渐进化的鸟羽毛和爬行动物似的尾巴所震惊，这成为爬行动物向鸟类过渡的重要证据，并为幼鸟的进化提供了重要证据

热河鸟的发现为鸟类起源于恐龙的假说增加了最新的证据。热河鸟的年龄虽然比始祖鸟晚，整体特征更先进，但尾骨更原始，这体现在它的脉弧更发达，关节突起更长。这些特征与梁龙恐龙非常相似，表明鸟类与这种类型的恐龙关系密切。

此外，热河鸟的第二爪也是特别开发的，它不同于其他鸟类，但类似于小兽脚类恐龙，如梁龙和唐龙

近年来，在辽西朝阳地区陆续发现了许多重要的羽状恐龙化石，这是支持鸟类起源于恐龙理论的重要依据。热河鸟的发现首次从鸟类化石方面支持了这一假说。

热河鸟化石

中国古脊椎动物和古人类研究所的古鸟类学家周忠和教授说:“这种化石具有非常不寻常的意义。这是迄今为止在我国发现的最原始的鸟。”“在已发现的鸟类中，

的原始性仅次于始祖鸟，但它的尾骨比始祖鸟多。它是从恐龙到鸟类的重要过渡类型，对鸟类早期飞行和鸟类羽毛早期进化的研究至关重要。

热河鸟的发现对加深我们对早白垩世鸟类生态多样性的认识具有重要意义。

7，恒温摩根兽，卵生哺乳动物

当恐龙经历扩张和多样化时，第一批哺乳动物也进化了，它们被记录在英格兰南威尔士三叠纪地层中

的早期哺乳动物体型相对较小，有点像鼩鼱(q ú j和ng)，可能只在夜间活动。这些特征可能促使它们进化成能够保持恒定体温的温血动物。

摩根兽是地球上最早的哺乳动物的代表

摩根动物修复图

摩根动物牙齿属于哺乳动物类型，有小门牙、单个、大而尖的犬齿、双根前磨牙和上表面有许多尖牙的臼齿这些尖端或多或少地沿着牙齿的中心轴线排列成一条直线。

在随后的时代中，通过“漫漫长夜”发展起来的整个大型哺乳动物家族，是在摩根兽的身体特征的基础上逐渐分化和进化的。从这个意义上说，摩根兽代表了包括我们人类在内的整个哺乳动物家族的祖先类型。

8、卡多猿两足动物和直立行走

南猿一般被认为是从猿向人转化的第一阶段。然而，在南方古猿之前的原始人类化石相对来说比较稀少和零碎，所以关于人类和黑猩猩在最后一个共同祖先之后的系统发育关系的研究仍然不清楚。

2年，在埃塞俄比亚的阿法尔盆地发现了猿化石。它的学名意为生活在地面上的猿，被称为“最早的原始人”

其中，早期的物种是cadabapithecus，晚期是原始猿(也叫lamida ape)。两者的主要区别在于前者的犬齿更接近黑猩猩，而后者更像人类。古地理学家们认为，卡达布猿是人类分支从黑猩猩分支分裂出来后最早的动物。它的脚趾骨表明它可以直立行走，同时适应树栖生活。

kadabapetecus在解剖形态上具有猿类组合特征。也许正是这种猿类和人类之间的过渡物种最终进化成了众所周知的南方古猿阿法瑞斯。

9年，能人大脑容量突然增加，可以制造工具

年能人复原图

1960年在坦桑尼亚西北部奥杜瓦伊山谷发现能人能人和勒多夫人一样，属于最原始的人类层次。头骨壁很薄，尾部嵴不明显。能人这个名字的意思是“灵巧的人”，是南方古猿和猿人之间的中间类型。

大约150万到250万年前，其中一只南方古猿进化成能人，最早出现在非洲东海岸，也就是所谓的早期猿人。能人是指能制造工具的人，是最早的人类动物

能人很矮，身高为144厘米，门牙和犬齿较大，前臼齿比细长的南方古猿窄，锁骨与现代人相似，手骨和脚骨比现代人厚，总体来说，它仍与旧人相似，颅骨骨壁薄，眉脊不明显，脑体积约为680毫升旧石器时代开始了，经过几十万年的进化，能人最终被直立人取代并消失了。能人和它的后代直立人共存了一段时间。在非洲发现的最早的石器被称为奥杜瓦伊文化，最初被认为属于有能力的人和强壮的人。

10年，工匠们褪去体毛，学会了使用火

，人类家庭的重要成员。190万到180万年前，

199个工匠与能人的后代分离。50万年来，非洲的工匠保持稳定。之后，化石记录显示他在140万年前消失了。还没有找到他失踪的明显原因。

与直立人相比，工匠使用更加多样和先进的石器。工匠很可能是第一个生产奥杜瓦伊文化工具的人。经过改进，他们开发出了阿丘里安的双面斧。

工匠经常需要奔跑来捕捉猎物。在干旱炎热的非洲，跑步很容易导致气温上升。为了保持恒温，它们需要散热。出汗是散热的最佳方式。出汗需要裸露的皮肤。随着时间的推移，在自然选择的作用下，一些工匠经历了基因突变并脱毛。

在性别选择的驱动下，女性(或男性)工匠更愿意与脱毛繁殖的男性(或女性)工匠交配。这样，越来越多的后代将由脱毛的工匠产生，越来越少的后代将由有毛发的工匠产生。直到有毛发的工匠灭绝而没有后代，脱毛的工匠将代代相传。

最初脱毛的工匠皮肤是白色的。为了避免皮肤损伤，皮肤细胞产生黑色素，防止紫外线损伤细胞核中的染色体。慢慢地，脱毛的工匠的皮肤变黑了。

工匠可能是第一个发出人类声音的人类家庭，尽管程度非常有限。根据对“图尔卡纳少年”的研究，他的颈椎比后来的人要窄得多，所以人们长期以来一直推测身体的限制可能会阻止他们发出更复杂的声音。

，但基于进化良好的大脑，它们可能有某种形式的语言或符号交流。

11，学会生火的智人，有一种语言

早期智人复原图

“智人”指会制造工具的人。智人的身体结构与直立人非常相似，但它的大脑体积要大得多。我们现代人都是智人的后代。可以说，现代人属于一个物种的原因是因为现代人在不同肤色的人之间通婚，他们所生的孩子仍然可以繁衍后代。

根据他们皮肤的颜色，现代人被分成4个亚种，即黑色、白色、黄色和棕色这四个亚种都是10万多年前(或5万年前)的晚期智人，离开非洲后迁移到世界各地。由于地理环境和气候的差异，智人形成了不同的亚种。

智人的大脑容量为1300-1600毫升，语言相对发达，制作精巧的工具，可以用火轻松生火。

智人不仅吃用火烘烤的植物的根和茎，还吃煮熟的肉和根。吃烤熟的食物时，它不需要用力咀嚼。随着时间的推移，最里面的臼齿咀嚼减少，甚至停止咀嚼食物。结果，智人的下颌骨变得又小又窄，下巴出现了。最里面的臼齿的生长空间是有限的，甚至不能很好地生长。

化石研究证明，只有我们智人有下巴和智齿，而我们的祖先能人、工匠、海德堡人、尼安德特人和杰尼索夫人都没有下巴，他们与我们混血。

智人是唯一现存的智人代表。它几乎覆盖了整个地球，可以说是最成功的物种。

12，未来人类的生活永远不会停止，进化是超过

未来人类的图

从遗传学的角度来看，进化是生物体的遗传(genetic)变异，在自然选择的作用下，好的变异会积累和遗传，坏的变异会自然消除换句话说，进化是适应性变化。

在地球上，只要是活着的个体，无论多么大或多么小，无论多么强或多么弱，为了延续和发扬家族传统，突变必须发生。甚至无性细菌也会变异，更不用说我们人类了

有4500万年的历史。经过数百万年的进化，这是基因突变积累和突变的过程。人类的大脑体积从450毫升到超过1600毫升不等。人体上的所有毛发都变得光滑。人体已经从狩猎和采集转向耕种和生产。

人类的每一次基因变异都是一次巨大的变化，人类的每一次进化都是一次飞跃。如果我们从最早直立行走的原始人类lamida到现在的人类，人类大致经历了五次进化飞跃，即南方古猿阶段、能人阶段、工匠阶段、海德堡阶段甚至智人阶段。人类为什么进化？这从生物进化的机制开始。

生物体的生长和繁殖是细胞分裂和繁殖的过程。一个拥有60-70万亿细胞的婴儿是十月份怀孕后原始受精卵不断分裂和繁殖的结果。

以及细胞分裂和复制都容易出错。即使细胞中有纠错氨基酸，细胞复制的错误率也只有十亿分之一。如果携带人类基因的DNA片段发生细胞复制错误，即基因变异，它们将被人类遗传。

，这种遗传变异是随机的，没有方向和目的，所以进化是不可控的，只有在自然选择的作用下，良好的遗传变异，即适应性遗传变异，才能得以保存。

因此，人类将在未来进化，而且这将一直发生。它永远不会停止，永远不会结束，永远不会结束。简而言之，进化是一个渐进的过程，一个飞跃的过程，一个不断创新的过程。生物学有无限的变异潜力，人类有无限的创造潜力。生活在继续，进化在继续。

现在正面临生命进化史上的第12次飞跃。这一飞跃始于“解密物种起源的青少年科普系列”《

》是一本用故事讲述生命科学的启蒙书籍，它引导儿童穿越时空，从寒武纪生命大爆发到人类文明，激发儿童的好奇心，激发儿童的探索精神，培养儿童有益于一生的科学思维方式，赋予儿童好奇心、探究能力、毅力和模式的元能力。

破译物种起源青年科学系列255

的元能力让孩子们受益终生

的好奇心、探究、毅力和模式

的短暂生命史

的元能力赋予孩子们好奇心、探究、毅力和模式

。这本书是给你参考的。献给未来世界的守护者

在今天的“封闭式不间断学习”日，

给每一个愿意探索科学的孩子

给地球上每一个曾经存在的生命

一些材料来自互联网，仅用于科普传播