宇宙、地球和生命的进化:时间的1000个-第11节

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块、欧亚板块、非洲板块和南极洲板块等，另外有几块较小的亚板块。总之，板块构造学说是对包括大陆漂移学说和海底扩张说在内的几种早期构造地质学理论的综合。　

　　5．沧海桑田　

　　根据板块构造理论，海洋和陆地的分布从古到今曾有过巨大的沧海桑田的变化。地质学家指出，早在寒武纪晚期已有跨赤道的六块大陆。到了二迭纪时，在南极形成一大的陆块…泛古陆，它沿地球的一面向北朝北美洲大陆和欧亚大陆延伸。当时，相当于今日北美洲东部的地区与欧洲和非洲相接，南美洲也和它们邻接。　

　　二迭纪之后，泛古陆分离为若干新的大陆，这些大陆不是最初形成泛古陆的那些大陆，而是重新分界分离而成的。三迭纪晚期，亚洲和非洲开始分离。随后，在侏罗纪早期，北美洲离开非洲和南美洲开始向西移动，但北边仍然与欧洲相连。这时北美洲和欧亚大陆在北半球形成一块大陆称为劳亚大陆，而在南半球形成的一块大陆称为冈瓦纳大陆。古中国陆块与其他两个陆块融合成为一个单独的曲大陆并且向北移动，一直到距劳亚大陆北侧边缘很近。不迟于侏罗纪早期，在北美洲和欧亚大陆之间形成了一个窄的海路，把北冰洋与古地中海连通，古地中海指那个把欧亚大陆与冈瓦纳大陆隔开的宽广的海路。在侏罗纪和白垩纪时，广阔的海洋覆盖了北美西部、加拿大和欧亚大陆中部的许多地方。　

第42节：二、生命之前（8）


　　白垩纪中期，冈瓦纳大陆已开始分成非洲、南美洲（但北部仍与非洲相接）和包括澳洲、南极洲和印度在内的一块大陆。白垩纪晚期，印度已分出并开始向北移，直到最后与亚洲接触；南美洲完全与非洲分离，但在南部仍稍与南极洲…澳洲陆块连接；北美洲已向西移动得很远，以至彻底地与欧洲西部分离，但与亚洲东北部相接而在阿拉斯加和西伯利亚地区形成白令陆桥。在白垩纪晚期有一次大规模的海退，使大块陆地暴露出来。在三迭纪早期，大西洋比今天窄，美洲向西的移动仍在进行中。最后，在上新世晚期（〃世〃是比〃纪〃更进一步的时代划分，上新世属于晚第三纪晚期）巴拿马地峡产生，北美洲与南美洲连接起来并将加勒比海的海洋生物区系与东太平洋的生物区系分开。　

　　在这段漫长的历史中大部分时期，地球气候较今天温暖，纬度温差较小。寒武纪晚期、石炭纪、二迭纪是发生过冰川作用的寒冷时期。最近一次气温趋冷始于三迭纪早期，到渐新世（属于早第三纪晚期）时，北半球已变得比以往更冷、更干燥，草原和落叶林分布更广。到了更新世（约始于200万年前），气候剧烈改变，极地和近极地地区的温和气候变得很冷，极地冰盖形成。在北半球大陆的冰川反复地扩大和退缩，有许多小冰期，至少有四次大冰期，其中最近的一次大冰期称为北美威斯康星冰川，约在1万年前消退。在冰川时期，全世界海平面下降100米，下降程度与冰盖中水被封闭的程度相当。热带和亚热带地区的气候变得比较干燥，仅两个冰期之间的气候较为温暖和较为潮湿，而且海平面上升。　

第43节：一、生命解说（1）


　　第四章　生命演义

　　太阳系有很多类似地球的行星…火星、水星、金星。它们的构造和基本物质组成与地球非常类似，但是只有地球上的大气和水产生了生命，这不能不说是个奇迹。　

　　最早的生命从何而来？它是怎样起源的？这是一个复杂的问题，历来存在着意见分歧。有些不得不承认进化论的有神论者认为，最早的生命是造物主（上帝）创造的，创造出来以后，才有生命的进化。自然发生说则认为在地球目前的条件下，可以从非生命一下子产生出生命来。　

　　只有一个人不同意这些论点，他于1871年在给朋友的信中这样写道：　〃有人认为产生最早生物的条件一直跟现在的条件一样。但是，如果（啊！这是多么大的一个如果啊！）我们能够设想某一个温暖的小池子，那里有氨、磷酸盐、光、热、电等等，通过化学方法形成了蛋白质，并进行进一步的变化，产生出生命；而现在这些物质一形成就会被其他生物吞吃或吸收，而不能成为生物……〃　这个人就是进化论的奠基人…英国博物学家达尔文。　

　　一、生命解说　

　　1．生命命题　

　　美国生物学家威廉姆教授曾在斯坦福大学从教三十多年，他遇到的最多的问题就是〃什么是生命〃？如何在探究学习过程中引导学生对〃什么是生命〃的问题进行一番探究，威廉姆教授颇动了一番脑筋。　

　　说起生命，人们脑子里跳出来的第一个想法就是〃活的〃。　

　　知道了什么是活的，也就知道了什么是〃死的〃，知道了活的和死的，也就能回答什么是生命了。植物人是不是一个特例？以大脑判定死亡时，植物人应该算死了；以心脏停止跳动判定死亡时，植物人就应该是活的。主张大脑死亡即死亡的人认为植物人的器官可以捐出来医救病人，但以心脏停止跳动判定死亡的人认为这样做无异于在杀人。这实在是一个非常复杂的社会问题，涉及判定生命死活的标准，涉及宗教信仰，涉及伦理、道德、道义……　社会学争论的焦点只是如何理解死亡，而生物学的任务却是要给出一个定义。在科学课堂上探究生命的起源，很难做到由一个单一的事件把问题一下说清楚，它有一个较长时间的演化过程。　

　　有一次在课堂上，又有学生提问关于生命的问题。威廉姆教授问大家〃死〃与〃活〃的标准是什么？有的说，〃活的东西会动，死的东西不会动。〃威廉姆教授诡秘地一笑，〃那汽车呢？帆船呢？它们会动，它们是活的吗？死的东西不会动，树不会走动，树难道是死的吗？〃看来，用会动不会动判定死活，在科学意义上显然是不够严密的。而正是这个不严密，才使得学生必须继续沿着这条思路往前走，进入前面〃更茂密的丛林〃去进行更深入的探究。显然，威廉姆教授并不急于把答案告诉学生，他支上了幻灯机，学生们的好奇心顿时倍增，一张张脸上无一例外地挂着做学问的认真。学生们看到在一只盛着透明液体的培养皿里有一个不透明的圆形小物体，一动不动地呆在那里。在幻灯打出的屏幕上，这个圆形物体变成了一个小黑点。〃这个小黑点，你们说是活的还是死的？是有生命的，还是无生命的？〃凭着观察和理解，学生们的回答几乎是一致的：死的，无生命的。威廉姆教授的沉着显然在怂恿他们的判断。然后…让我们还是等一会儿再〃然后〃，此时只见威廉姆不慌不忙，仅仅是在调焦距，让画面上的〃小黑点〃看上去更清楚。变得更清楚的画面增加了学生们判断的可信度，那的确是一个一动不动的小黑点儿。不少学生认为，但凡是一个活物，它就不可能在放大这么多倍数之后还会不露一丝痕迹，纹丝不动！　死的，肯定不是一个生命体。威廉姆问一名学生：〃你有没有过这样的体验，当你特别饿的时候，你一点都不想动，或是没有一点力气想动？〃〃太有这方面经验了，而且不止一次。人挨饿的时候，不是不想动，而是一点力气都没有了，实在动不了了。〃〃那你们想过没有，这小黑点，假如是个小生命，它会不会饿得一点力气也没有了呢？〃〃也许不能排除这种可能性吧。〃　学生们只是不想把话说绝。但经验告诉他们这种可能微乎其微。〃那咱们给它喂点食物，也许它太饿了。〃说着，威廉姆教授用镊子夹起一点〃食物〃，小心地放在小黑点儿的身边。食物很快在水中溶化，水变成一片橘黄色。当溶化的食物接触到小黑点后，奇迹发生了，小黑点变得活跃起来，整个身体逐渐开始蠕动，像变形虫似的，还不时用它的伪足把食物拢到身下，有时小黑点还把自己分开，分成两部分，分开后，全部变成了可以活动的独立的小黑点。再仔细观察，小黑点身体表面居然生出了毛茸茸的外层……5分钟后，〃吃饱〃了食物的小黑点终于安静下来。有学生说，吃饱了休息一会儿也是常情。这期间，威廉姆教授开始启发学生思考若干相关的问题，诸如食物进入了小生命的肌体了吗？进入小生命的肌体后纳入了一个什么样的机制？有没有新陈代谢的过程？食物转换成小生命的能量经历了怎样一个变化？小生命体外毛茸茸的柔软层是否是经过新陈代谢后的排泄物？小生命是否会自我繁殖？能否靠基因系统产生下一代？这个基因系统可不可以特别地调控小生命的生长和新陈代谢？它的基因系统是否可以产生出多个不同的种？这些新种能否更好地适应环境的变化？小生命停止活动后是休息？是睡眠？还是死了呢？……尽管所有的答案都还是推测的，但这个过程让每个学生都验证了一回事先列出的有关生命的各种特征。总括这一切，大家得出一个一致的结论：那个最初浸在水里的小物体，后来在幻灯屏幕上出现的小黑点，再后来见到食物后表现出〃兴奋〃状态的是个小生命，是〃活的〃。当这个探究过程终于结束之后，威廉姆教授宣布说：〃现在，我要告诉你们真相了。〃〃什么真相？难道我们观察到的这一切还不是真相？〃　学生们发出了疑问。〃是的，〃威廉姆教授说，〃液体是2％　的硝酸溶解液，'食物'是钾铬酸盐的结晶体，而'小生命'自己是一滴汞。〃听到这里，学生们无不愕然。一个纯净的化学反应过程在视觉里居然变成了一个非常生物的现象。　

第44节：一、生命解说（2）


　　这个有趣的小故事说明，生命不是用眼睛看和用脑子想就能确定的，必须有科学的方法和概念来描述它。　

　　2．生物学标准定义　

　　现代生物科学认为：生物种类非常多，数量非常巨大，生命现象十分错综复杂，但是错综复杂的生命现象一定存在某些共同的规律。比如从元素成分看，至少地球上的生物都是由碳、氢、氧、氮等元素构成的；而从分子成分来看，生命体中有蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生素等多种有机分子。其中蛋白质都是由20种氨基酸组成；核酸主要由4种核苷酸组成；ATP（三磷酸腺苷）为贮能分子。再比如已知大部分生物的基本单位是细胞，细胞内的各结构单元（细胞器）都有特定的结构和功能，而整个生物界是一个多层次的有序结构。在细胞这一层次之上还有组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统等层次。每一个层次中的各个结构单元，如各系统中的各器官、各器官中的各种组织，都有它们各自特定的功能和结构，它们的协调活动构成了复杂的生命体系。各种生物编制基因程序的遗传密码是统一的。生物体不断地吸收外界的物质，这些物质在生物体内发生一系列变化，最后产生代谢过程的最终产物而被排出体外。所有的生物体都能通过新陈代谢作用而不断地生长、发育。生物体还能不断地繁殖下一代，使生命得以延续。生物的遗传是由基因决定的，生物的某些性状会发生变异；没有可遗传的变异，生物就不可能进化。　

　　那么，按照生物学的标准说法，概括起来，具有如下特征的现象，应该就是生命：　

　　（1）应激性　应激性是指生物个体对外界刺激发生反应的特性。我们的手触到热源会缩回，昆虫晚上会向光源聚集，都是对刺激的反应，即生物具有应激性。　

　　（2）新陈代谢　新陈代谢是指生物体与其周围环境之间进行物质和能量交换以及生物体内物质和能量的转变过程。　

　　生物个体的新陈代谢包括相互联系的两个方面：同化作用与异化作用。同化作用是指生物从外界摄入物质（如我们吃食物、喝水），经过一系列的转化过程，将外来物质转化为自身的物质（如构建我们的糖、脂肪和蛋白质），并把能量储存在自身的物质内的过程；异化作用是指生物个体内的物质分解成较简单的物质，并释放出能量，以供活动所需的过程。生物个体正是通过新陈代谢…同化作用与异化作用的过程维持生命。个体的新陈代谢停止，生命即告终。　

　　非生物也能与外界进行物质交换，但交换的结果是导致自身的消亡，而不是自身的建设。例如，蜡烛借助于空气中的氧，燃烧后变成二氧化碳和水蒸气，岩石风化变成土壤。　


第45节：一、生命解说（3）


　　因此，外界环境是生物个体生存的条件，是非生物个体消亡的原因，这就是生物个体与非生物个体在与环境相互作用过程中的本质区别。　

　　（3）生长与繁殖　生物的生长，是指生物把生命所需要的物质吸收到