《生命进化史》是一部讲述地球生命进化的原创的科普作品,分为《从起源到登陆》《从陆地到天空》《从野性到文明》三部,从宇宙大爆炸,氢、氧、碳、氮等元素产生,生命起源假说开始,一直到智人走出非洲开启人类文明。本书以地球上曾经发生过的6次生物大灭绝事件为节点,9次生命进化飞跃为主线,紧扣生命进化的重要细节,内容结合天文学、地学和生物学,全方位地解读了人类对生命进化的研究和发现,全面梳理了地球生命40亿年演化的大脉络。
《生命进化史1:从起源到登陆》讲述了从宇宙大爆炸产生多种生命诞生必需的元素开始,到肉鳍鱼上岸,拉开陆生脊椎生物进化的序幕为止,展现了地球生命从无到有,从海洋到陆地波澜壮阔的进化历程,并通过大量的化石图片、精美的古生物复原图等展示了地球生命于几十亿年的时间里在体形、身体结构等方面的演化,大到体型特征、小到某个器官的变化,揭示了生命进化的规律。
克隆技术与恐龙复活
有了克隆技术,科学家最大的愿望是复活已经灭绝的生物,如恐龙。就目前的科学技术而言,要复活恐龙是不可能的,但复活猛犸象或剑齿虎倒是有可能的。
根据测量,DNA的半衰期只有521年,在理想状态下,DNA的寿命也只有 680 万年。实际上,可以解读的 DNA 存在时间可能约 150 万年,所以,复活一头猛犸象,理论上是可行的,技术上是可以实现的。
要复活一个已经灭绝的生物,必须具备两个必要条件,缺一不可。一是必须能够获得已灭绝生物的活的体细胞,从体细胞中提取细胞核或经过基因编辑获得完整的 DNA 信息;二是必须能够找到与要复活生物亲缘关系相近的代孕“妈妈”。
第一个条件已经得到满足。2013 年 5 月份,一支由俄罗斯科研人员组成的探险团队在新西伯利亚群岛的永久冻土中发现了一具约一万年前的、保存较完好、存有液态血液的猛犸象尸体。科学家称,有可能从这具猛犸象尸体中提取活的体细胞核,或者根据猛犸象的基因组序列,利用最先进的基因编辑技术,对猛犸象细胞核中的碱基对排序进行重新编辑,恢复猛犸象的碱基对排序,从而形成一个完善的猛犸象细胞核。至于第二个条件,其实也可以解决。猛犸象和亚洲象是在 480 万年前,由同一祖先分支进化而来的,二者具有较近的亲缘关系。据研究,猛犸象生活于 480 万年到 4000 年前的寒冷地带。最后一批西伯利亚猛犸象大约于 4000 年前灭绝。科学家可以利用猛犸象的近亲亚洲象做代孕“妈妈”。
以上两个条件只是复活史前灭绝动物的两个最基本的必要条件。即使具备了这两个条件,要复活一头猛犸象,还要克服重重难关。
首先是把完好的或经过基因编辑好的猛犸象细胞核,植入已经剔除细胞核的亚洲象卵子内,这就需要使亚洲象卵子与猛犸象细胞核发生融合,融合为一体的新细胞,再经过体外培养,发育成早期胚胎;如果闯过这一关,然后将这个早期胚胎移入亚洲象的子宫里,让它在子宫里发育成胎儿,这个过程又需要克服排异反应。
只有这一系列的过程都顺利通过,代孕的亚洲象才可以产下一个猛犸象宝宝。
这一过程很难顺利实现,每一次排异反应都会导致失败,即使最终早期胚胎植入代孕妈妈的子宫内,也可能因为排异反应导致最终流产。
最晚灭绝的恐龙,至少在6500万年前,几乎是 DNA 完全衰变期的10倍,恐龙不可能保留活的DNA,根本无法通过基因编辑技术恢复一个完整的恐龙细胞核。
其次是在现在地球上无法找到与恐龙有较近亲缘关系的代孕妈妈。所以,从理论上讲,可以复活4000年前灭绝的猛犸象,但无法复活一只早在6500万年前就灭绝的恐龙。
总目录
序 /001
前言/001
第一部 从起源到登陆
第一章 宇宙诞生
第二章 生命起源与进化
第三章 藻类时代
第四章 多细胞动物时代
第一次生物“大灭绝事件”:拉开了脊椎动物进化的序幕
第五章 寒武纪生命大爆发——澄江生物群
第六章 无颌鱼类时代
第二次生物大灭绝事件:拉开了鱼类大繁盛的序幕
第七章 鱼类时代
第三次生物大灭绝事件:拉开了陆生脊椎动物进化的序幕
第八章 两栖动物时代
第二部 从陆地到天空
第四次生物大灭绝事件:拉开了恐龙进化的序幕
第九章 真爬行动物时代
第五次生物大灭绝事件:拉开了恐龙繁盛的序幕
第十章 恐龙时代
第十一章 鸟类时代
第三部 从野性到文明
第十二章 似哺乳类爬行动物时代
第六次生物大灭绝事件:拉开了哺乳动物大繁盛和灵长类进化的序幕
第十三章 哺乳动物时代
第十四章 人类时代——文明的曙光
第十五章 动物器官的演化
《生命进化史1:从起源到登陆》目录
第一章 宇宙诞生
1.1 宇宙大爆炸 002
哈勃定律与宇宙大爆炸
最初的宇宙——比原子还小的奇点
1.2 物质的形成 009
1.3 恒星的诞生与死亡 010
恒星的诞生
恒星的死亡
1.4 常见元素的形成——白矮星的形成 013
1.5 较重元素的形成——中子星、黑洞的形成 016
1.6 重金属元素——“中子俘获”的产物 018
1.7 银河系的形成 019
1.8 太阳系的形成 022
太阳的诞生
八大行星的形成
月球的诞生
1.9 地球的初期 026
第二章 生命起源与进化
2.1 原始海洋的形成 034
2.2 地球生命进化历程 036
2.3 生命的诞生 037
地球生命的起源
地球上最原始的生命
2.4 DNA 与细胞 041
2.5 原核细胞与真核细胞 042
原核细胞
真核细胞
领鞭毛虫——地球上所有动物的祖先
2.6 细胞的进化 045
2.7 细胞的发电厂——线粒体 048
2.8 DNA 与蛋白质 049
2.9 DNA 复制与生物进化 050
遗传密码与基因
2.10 克隆技术与恐龙复活 052
第三章 藻类时代
3.1 蓝藻——最早的可见细菌 058
3.2 叠层石——最早生命的记录 060
第四章 多细胞动物时代
4.1 生命的三幕式进化 068
4.2 蓝田生物群和瓮安生物群 071
4.3 埃迪卡拉生物群 071
4.4 海绵——多细胞动物的祖先 074
4.5 腔肠动物 076
水母
水螅
海蜇
海葵
珊瑚
4.6 环节动物与扁形动物 084
第一次生物“大灭绝事件”:拉开了脊椎动物进化的序幕
第五章 寒武纪生命大爆发——澄江生物群
5.1 澄江生物群 090
5.2 三叶虫称雄 096
5.3 动物身体结构的进化 099
5.4 鹦鹉螺:海洋中最古老的“活化石”之一 101
第六章 无颌鱼类时代
6.1 从虫到无颌鱼类的演化 110
皱囊虫与古虫动物类
昆明鱼与海口鱼
七鳃鳗与盲鳗
6.2 甲胄鱼类 115
第二次生物大灭绝事件:拉开了鱼类大繁盛的序幕
第七章 鱼类时代
7.1 盾皮鱼类 122
长吻麒麟鱼——具有原始颌骨的盾皮鱼
初始全颌鱼——具有真正上下颌的盾皮鱼
鱼类的特征
7.2 软骨鱼类 130
7.3 硬骨鱼类 132
7.4 肉鳍鱼登陆——拉开了陆生脊椎动物进化的序幕 138
肉鳍鱼
肺鱼
第三次生物大灭绝事件:拉开了陆生脊椎动物进化的序幕
第八章 两栖动物时代
8.1 两栖动物的特征 155
8.2 迷齿亚纲 157
离片椎目
8.3 滑体亚纲 165
8.4 壳椎亚纲 167
8.5 植物进化史 167
藻类
裸蕨植物
蕨类植物
裸子植物
被子植物
这部《生命进化史》内容丰厚,知识系统,涵盖了自然科学的方方面面,将19世纪的三大发现 、20世纪的两大理论和四大模型悉数囊括。“演化”之内涵贯穿始末,将宇宙的演化与生命的演化融为一体,把宇宙学、地质学、物理学、化学、生物学与生命科学有机结合,以演化为脉络,逻辑关系清晰,知识无缝衔接, 深入浅出,通俗易懂,避免了知识百科全书式的累积。
——舒德干 进化古生物学家、中国科学院院士
《生命进化史》是一部讲述宇宙与生命演化的“史书”。 该书以时间为线,把宇宙的演化历史用发生过的重大事件串联起来,剖析了一个个“重大事件”,揭示了宇宙发生与发展的根源,绘写了生命诞生与消亡的画卷。
——陈骏 地球化学家、中国科学院院士
“进化”这一概念,许多人都自认为很了解。实际上,对于进化思想和理论的认识,我们还需要从历史的、自然的、哲学的、整体的和机理的多方面、多角度地深入理解。“进化”绝不仅仅是一句“物竞天择、适者生存”所能概括。本书从宇宙与生命演化的视角出发,讲述了无机界与有机界的内在联系,阐明了时间与空间、物质与能量相互转换如何来推动生物的生存、繁衍和进化,展示了宇宙138亿年恢宏的历史,呈现了生命40亿年的进化历程。
——康乐 中国科学院北京生命科学研究院院长、中国科学院院士
培养科学思维比传授科学知识更重要。学习要特别注重知识的系统性以及学科之间的关联性,如果只记忆碎片化的知识,对于学习科学的孩子来说无多大益处。《生命进化史》是我读过的时间跨度大、空间尺度最广、知识最为系统、自然学科关联性具强的一套科普作品。 著者以时间为轴线,以生命进化为脉络,将六大自然科学有机融合、关联串通。采用探索性演绎法、逻辑简单性原则,以及形象思维等科学方法,追根溯源,不仅告诉读者生命是如何演化的,而且还要告诉读者生命为什么这样演化,使读者知其然的同时也知其所以然。
——殷鸿福 地层古生物学家、中国科学院院士