为什么生命会演化出大脑?
为什么生命会演化出大脑?是因为大脑能让生命存活下来吗? 生命是一种特殊的状态。生命能存活下来,唯一的原因是能够预测信息来维持自身的状态。
但应激反应就能做到这一切。就比如单细胞草履虫,当他遇到障碍物时,细胞膜上的蛋白质啊会自动打开通道,让特定的离子通过,形成让草履虫反方向移动的信号,从而躲避障碍物,让生命存活。那么大脑究竟是用来干什么的呢?
大脑是多细胞生物在生命周期内拥有学习能力的器官。
草履虫能单靠应激反应生存,但草履虫又怎么知道要合成出怎样的蛋白质才能使特定的离子通过?
这便需要演化出应激反应模型,一个生命繁衍出不同DNA的后代,环境又淘汰出,不能产生预测危险模型的生命,存活下来的生命,又不断重复上述的演化过程。
当种群的基因库的更新速度快过环境的变化速度,种群便得以延续。这也就是为什么生命要一代一代的繁衍,而不是完全复制自己。
然而多细胞生物,如果各个细胞都能随时变异,便很难维持自身的状态的稳定性。但如果不产生变异,又很难适应环境的变化。
有性生殖让个体保持稳定性的基础时,又增加演化所需要的差异性,但条件确实需要充分移动。
然而大规模移动后,演化的学习能力又跟不上环境的变化,所以大脑最初的作用是让生物在生命周期内,拥有学习能力。
总结一下,生命之所以演化出大脑,是因为光有演化的学习能力还跟不上环境的变化,还需要有学习能力的大脑,让生命能够学习知识,压缩信息,预测环境的危险,得以存活。
生命的演化
早期的地球是一个没有生命的世界,经过漫长的演化,逐渐产生了有助于生命物质诞生的环境。在太阳辐射和其他条件下,经过长期的进化过程,终于缓慢演变出原始生物。
原始海洋中藻类的光合作用,释放出氧气,逐步形成了臭氧层。臭氧层吸收了致命的紫外辐射,从而创造了生物有海洋登上陆地,向更高级生命形式进化的条件,、。如果地球上空没有出现一层厚厚的大气的话,那么生命或许仍然停留在非常原始的阶段。
7亿年前,海洋里出现了低等植物和低等动物。有些海生植物被冲到岩石上,并在那里生存了下来。迄今发现的最原始的陆上植物---顶囊蕨,约生存在4.5亿年以前。越来越多的植物在高低不平的地面上生长,跟着出现了动物。鱼类逐渐演变成了两栖动物,鳍像腿一样帮助它们爬过被海水冲刷的沼泽地,鱼鳃后来也发展成为肺,能呼吸氧气,青蛙.蛤蟆是它们的后裔。
距今约在3. 5亿年以前,生物开始大规模地想陆地移居。在整个地球表面上遍布了生有绿叶的新型植物,进行光和作用和呼吸作用。大气中的氧气,有3/4是有植物的光和作用产生的。接着爬行类动物登场了,恐龙是这个时代横行海陆空繁荣霸主。
7000万年前,地面又发生了翻天覆地的变化。沼泽干涸,山脉隆起,寒冷干燥的空气横扫大地,多汁的羊齿植物逐渐枯死,不可一世的恐龙适应不了环境的巨变,终于灭绝了。现在只能在博物馆里看到它们的化石。
哺乳类动物继承了这座江山。其中的一支作为人类远祖的灵长类,就是在6000万年前出现的。从这些早期的灵长类,发展出猿.猴,还有人。
人类的起源可推溯到300万年前,当然它们不是现代的人,而是猿人。40万年前,在北京周口店附近,就生活着一群北京猿人。在生存斗争中,他们逐渐学会了根据自己的意图制造并使用简单的工具。
细想一下,只有人类不受自己身体的限制,人没有翅膀,可以飞得比鹰更高;没有鳍,可以在水面航行;没有厚软的柔毛,可以到冰天雪地的南北极探险;没有锐利的牙齿和爪子,可以对付任何凶猛的野兽。人所以这样坚强有力,就因为人能够制造工具,使用工具。此外,人类具有完全直立的姿势,解放了双手,复杂而有音节的语言以及特别发达.善于思维的大脑。人从一般的生物中脱颖而出,跃居生物世界的“出宰”地位。
在人类出现之前,各种动物的生死存亡,嗾使有自然环境的变化决定的。这就是达尔文在环球航行中发现的自然旋择的规律:生物如果能国适应大自然的变化,就能过生存下来,得到发展,否则,就回死亡、灭绝。然而,生物进化是一个十分漫长的进程,有低级到高级,有简单到复杂,循序渐进,永无止境。动物如此,植物也是如此。
最早的生命从何而来,他是怎样产生的?从古至今科学家们进行了长期的 探索 研究,但是还没有公认的结论。但是,普遍比较认同生命和人类文明的演变大致经历了8个关键节点,分别是 生命物质的产生、原始大气的形成、化学演变、菌类和原核细胞出现、真核细胞出现、鱼类出现、中生代恐龙统治地球、人类起源 。
人类文明诞生的关键时间和发生事件分别如下:
一.100亿年前生命物质的产生
宇宙诞生了约138亿年,尽管太阳和地球诞生只有约46亿年,但是大概在100亿年前宇宙的演化已经为太阳和地球诞生提供了物质条件。
二.46亿前原始大气
太阳和地球的产生为生命演化提供了可能性。
首先,地球与太阳的距离合适,产生了适合地球生命诞生的 温度条件 。
其次,地球大气层为地球脆弱生命的产生创造了 理想的环境 。
再次,地球大气层的特殊化学构成为生命演化提供了物质基础。早期大气层有 碳、氢和氧 几种元素, 生命元素 具备了。
生命元素逐渐形成 大分子;
大分子再在某种条件下形成生命物质的基本结构- 氨基酸 ;
氨基酸 进一步结合形成生命的基本单位- 蛋白质 。
地球刚形成时候的原始大气层为地球生命的产生提供了环境和物质条件。
三.30亿年前化学演化
1.39亿年前,地球 出现海洋 ;
2.演化出现 氨基酸和糖类 ,逐渐演化产生 原核生物 ;
3.化学进化的时间大概10亿年,直到后来 细胞生物 出现。
四.20亿年前,菌类和原核细胞出现
现代生命的物质基础是 细胞 。细胞有 细胞膜、蛋白质、酶 ,关键是有完整的遗传系统,包括遗传物质 DNA,RNA和核糖体 ,可以产生出子细胞。
在原始海洋环境下,出现了不能进行光合作用的细菌,这个时候地球还没有氧气。
光合作用 的出现是生命进化的一件大事,意味着 原核细胞 出现了。
光合作用改变了环境,地球上有了 氧气 。
五.10亿年前,真核细胞出现
真核细胞由原核细胞经过漫长、复杂的过程演变而来,真核细胞的出现使得生物类型多样化,生态系统增加了新的内容,产生了 性和多细胞生物 ,从此,生物进化速度大大加快了。
六.4亿年前,鱼类出现
经过漫长的进化,约4亿年前鱼类脊椎动物的出现,随着地球环境和海洋的改变,鱼类逐渐登上陆地,发展成为陆生的 脊椎动物 。
七.2亿年前至中生代,恐龙统治地球
恐龙是统治地球最长久的生物,时间跨度从2.25亿年前到7000万年前,突然从地球消失,这也是一个未解之谜。为了适应地球环境,产生了种类繁多的恐龙。
八.500万年前,人类起源
在人类起源中, 直立行走、工具制造和生活方式 的改变是最关键的步骤。在从猿人到人的过程中,手和脑相互促进发展改变了身体其他器官的构造,真正的“人”出现了。
人类和文明的出现是一个偶然和随机的几十亿漫长过程。
[美] 尼尔·舒宾 著
鱼类如何向陆地生物进化?鸟类的翅膀是何时出现的?单细胞生物怎么演变成了多细胞生物?
人们找寻有手的鱼类、长脚的蛇类以及直立行走的猿类化石,这些远古生物共同讲述着生命 历史 上的重要时刻。
这是一本重新探究生命演化历程中诸多重要问题的科普读物。首先作者尼尔·舒宾就非常大咖,他是美国古生物学家、进化生物学家和科学作家,2011年当选美国国家科学院院士。
他发现了鼎鼎大名的“提塔利克鱼”——一种介于陆生四足爬行动物与鱼类之间的过渡生物,可能代表了生物界从鱼类向两栖类演化缺失的中间环节。
作者尼尔·舒宾一路带我们开启跨越数个世纪的发现之旅,寻找地球生命演化发生的动力和方式,讲述人类对生命演化的认识历程。科学阐明了数十亿年的生命演化历程,也揭示了DNA内部发生的协作、微调、竞争、偷窃和战争,揭开物种起源的核心之谜。
尼尔·舒宾非常擅长讲故事,他将科学史上的关键转折、令人好奇的悬念和科学家之间互动的逸事结合起来,让我们在趣味的阅读体验中了解生命的演化和科学发展的历程,可读性极强。
中国科学院院士,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员周忠和是这样评价这本书的:
一位当今最有才华的演化生物学家,为我们谱写了一首由化石、发育、基因等共同演奏的生命演化交响曲。