【科普】地球生命浓缩的历史
这个帖子的灵感来自于wiki的一张地球时间图，如下：
本人稍微对图做了一些修改，将部分英文翻译成中文，并且换了一些更显眼的颜色。
本人稍微对图做了一些修改，将部分英文翻译成中文，并且换了一些更显眼的颜色。
然而，但看这张图时，你或许会有些头晕。所以为了能更加形象和直观的表现地球浓缩的历史，在这里我又把图改了一下：
将地球的45亿多年历史浓缩致1年，也就是12个月。
那么，在这地球浓缩后的“一年”中，事情又是怎样的呢？
将地球的45亿多年历史浓缩致1年，也就是12个月。
那么，在这地球浓缩后的“一年”中，事情又是怎样的呢？
当有了水以后，生命的摇篮被编织出来。大约在1月15日的前后，最早的生命就开始出现。最早的生命可能是这样的,它只有一层油脂层和内部可发生自发催化反应的分子，结构非常简单。
在1月中旬以后，生命逐渐发展，开始以单细胞生物的形式存在。这些生命没有细胞膜封闭的细胞核和其他细胞器，属于原核生物。如果以现在的眼光去看1月中旬-3月中旬的地球时，生命世界仍然单调，远比不上如今的丰富多彩。
然而，虽然在这期间生命较为单调，但是地球本身却不甘单调。在2月中旬之间，太阳系中便发生了大量的小行星撞击早期类地行星的事件,这其中包括水星、金星、地球和火星。撞击事件在地球上发生后，科学家们争论：1.生命在撞击之后便很快诞生。2.在撞击之前就有了生命，一些生命活过了这次撞击。如今证据支持后者的可能性更大。
在3月的中旬左右，生命史则发生了一件意义重大的事件-----光合作用的出现，一些原始的生命利用光合作用来获取能量。科学家们认为海洋中的蓝菌（俗称蓝藻）是最先通过光合作用产生氧气的生物。蓝藻进行光合作用意味着氧气的产生，所以没过多久，就出现了最早的氧气。
从3月中旬到7月这漫长的时间，除了光合作用的进行，地球上的生命还没有发生什么特别意义重大的变化，和如今比起来仍然显得非常单调。不过大概在5月中旬的时候，有证据表明一些微生物开始在陆地上生活。它们生存于有机物丰富的古土壤、水塘和冲击层中。这是目前已知最早在陆地上生活的微生物证据。
同时由光合作用生产出的氧气进行了长时间积累后，最终导致在6月中旬前期左右大气氧开始产生。
同时由光合作用生产出的氧气进行了长时间积累后，最终导致在6月中旬前期左右大气氧开始产生。
然而为地球产生氧气的蓝藻最终在6月中旬后期或以后开始“闯祸”了。通过光合作用产生的氧会被溶解的铁或者有机物所捕获。当这些被捕获的氧开始达到饱和并且沉没时，光合作用产生的氧气便成为了游离态，并大量逃离到大气中。这些逃逸的氧气打破了地球原先大气的平衡。这些自由的氧气对厌氧生物是具有毒性的，因此当时造成了大部分此类生物的灭绝。蓝藻因此成为了地球上最严重的生命灭绝事件之一的幕后元凶。大气氧产生的失衡以及造成的大灭绝则为大氧化事件。最终，随着好氧生物的出现，它们得以消耗掉氧气，从而又重新建立起了平衡。从此以后氧气成为了日后生命的重要成分。从某种程度上说，蓝藻既做了地球生命的一大杀手，同时又哺育了一批新的生命，真是一言难尽且“有功有过”的生物。
值得注意的是，一些生物的细胞开始发展出了细胞核以及其他细胞器，并且封闭在一层细胞膜中，真核生物终于问世了。真核生物的诞生，是地球生命史的另一个里程碑，这意味着更复杂的细胞以及机制作用得以运作并发展下去。然而这个里程碑的起始时间却模糊而难以决定，真核生物的起源或许在7月中旬到9月前后，或者也可能更早些。
以如今仍然健在的纤毛虫为例吧，在7月中旬到9月这段时间里，有很多都是类似这样的生物。
尽管这些真核生物拥有更复杂的细胞结构，但是它们却无法长得更大，这是由于它们此时仍然为单细胞生物。单细胞带来的局限就是当尺寸过大时会减小其比表面，降低了营养吸收的效率，同时也降低了内部化学反应的效率。因此，尽管地球日历的一年已经过了一大半，但是地球上的生命对我们来说或许仍然“枯燥乏味”，并且很多肉眼难以察觉。
以如今仍然健在的纤毛虫为例吧，在7月中旬到9月这段时间里，有很多都是类似这样的生物。
尽管这些真核生物拥有更复杂的细胞结构，但是它们却无法长得更大，这是由于它们此时仍然为单细胞生物。单细胞带来的局限就是当尺寸过大时会减小其比表面，降低了营养吸收的效率，同时也降低了内部化学反应的效率。因此，尽管地球日历的一年已经过了一大半，但是地球上的生命对我们来说或许仍然“枯燥乏味”，并且很多肉眼难以察觉。
大概在8月末期至9月前后这个范围内，发生了一件颇为有趣的事情。一些生命开始尝试将蓝藻吞并吸纳到自己体内，并利用蓝藻的光合作用所产生的能量来养活自己。而这个被吞噬吸纳的蓝藻，在如今被我们叫作“叶绿体”。这个由吞噬蓝藻的生命体、还有被吞噬的蓝藻本身、甚至还有可能其他被吞噬合并的寄生性细菌，共同组成了这个东西----植物。植物在此时开始诞生。
早期的植物，看起来可能有些像今天这样的藻丛
早期的植物，看起来可能有些像今天这样的藻丛
生命总是善于创造。同样大概在9月份前后，一些拥有特定功能的真核单细胞或许开始聚集在一起，形成一个互相协作的共同体。也可能一些细胞在进行核分裂时，因此而形成了多核体，接着一层细胞膜会在每个细胞核周围形成（同时也顺带包住了其他细胞器），从而最终形成了一个由多个细胞连接起来的单个有机生命体。还有一种可能，当一个单细胞生命在分裂时，其子细胞由于一些意外而分离失败，从而导致了在一个有机生命体中聚集着多个相同的细胞。或者还有一些我们其他尚未明白的机制。总之，多细胞的真核生物开始诞生，从此生命世界开始变得真正丰富和精彩起来。
科学家推测出的多细胞生物可能最简单形态之一
注意，从9月份前后开始出现的多细胞生物都是真核生物。但是多细胞的演化却不是真核生物的专利，其实多细胞的进化尝试至少独立进行过46次，而类似蓝藻的原核生物早在3月中旬到5月时就已经开始尝试多细胞化的伟大壮举了。不过出于某些原因，似乎只有真核生物成功的发展出了更复杂的多细胞生物。
多个细胞结合在一起后可以有效的减缓尺寸过大而带来的营养吸收和化学反应效率低下的问题，为日后生物尺寸大型化奠定了基础。
科学家推测出的多细胞生物可能最简单形态之一
注意，从9月份前后开始出现的多细胞生物都是真核生物。但是多细胞的演化却不是真核生物的专利，其实多细胞的进化尝试至少独立进行过46次，而类似蓝藻的原核生物早在3月中旬到5月时就已经开始尝试多细胞化的伟大壮举了。不过出于某些原因，似乎只有真核生物成功的发展出了更复杂的多细胞生物。
多个细胞结合在一起后可以有效的减缓尺寸过大而带来的营养吸收和化学反应效率低下的问题，为日后生物尺寸大型化奠定了基础。
大概在9月份末期左右，一件有趣而令人困惑的事情发生了。有性生殖出于某种我们目前还不知道的原因，竟然竞争过了后代数量和生殖效率更高的无性生殖方式，脱颖而出。为什么后代数量和生殖效率更加低下的有性生殖能被残酷的自然选择保留下来并且还延续至今呢？至今科学家们仍然在激烈的争论着。不过，请记住这伟大的9月末吧。虽然它似乎来得迟了些。
生命之轮仍然在前进着，而到了11月中旬左右，相继发生了两件非常有意思的事件---埃迪卡拉纪和寒武纪大爆发。是的，我们所熟悉的寒武纪大爆发，以及结构精美的三叶虫，竟然迟迟在11月中旬才害羞的到来。这个时期，地球经历了一系列的风风雨雨后，其环境开始对生命逐渐友好起来。尤其在寒武纪时期有充足的氧含量、大量腾出的生态位、地质运动带来大量的矿物质（生物制造贝壳的原材料，这个很重要）、以及其他种种等，对当时的生物非常有利。生命抓住了这次姗姗来迟的机会，不断的发展和竞争，来了一场进化上的大爆发，发展出了多种多样的形态。
埃迪卡拉纪生物群
寒武纪生物群
同时值得注意的是，在寒武纪时期出现了一种非常有意思的小动物。这种小动物看起来像一条虫子，但是却具备了一些脊索动物的特征，比如拥有伸长的脊索、背部神经索、并且在身体两侧具有成块儿的肌肉。它具备了脊椎动物进化所需的所有关键特征。皮卡虫是否为脊椎动物的祖先呢？这个争论至今在学术界进行着。
皮卡虫
顺便值得一提的是，尽管皮卡虫已经灭绝了，但是有一种和皮卡虫类似的生物如今仍然幸存着，这就是文昌鱼。文昌鱼和皮卡虫都属于脊索动物，而脊椎动物就来源于脊索动物这个类群。注意文昌鱼其实并不是真正意义上的鱼类，它可能是和脊椎动物亲缘关系最近的近亲。因此，文昌鱼对脊椎动物的起源和演化十分重要。
不是鱼的文昌鱼
另外，最早的鱼类也同样诞生于寒武纪，比如著名的海口鱼就是最早的鱼类之一。
埃迪卡拉纪生物群
寒武纪生物群
同时值得注意的是，在寒武纪时期出现了一种非常有意思的小动物。这种小动物看起来像一条虫子，但是却具备了一些脊索动物的特征，比如拥有伸长的脊索、背部神经索、并且在身体两侧具有成块儿的肌肉。它具备了脊椎动物进化所需的所有关键特征。皮卡虫是否为脊椎动物的祖先呢？这个争论至今在学术界进行着。
皮卡虫
顺便值得一提的是，尽管皮卡虫已经灭绝了，但是有一种和皮卡虫类似的生物如今仍然幸存着，这就是文昌鱼。文昌鱼和皮卡虫都属于脊索动物，而脊椎动物就来源于脊索动物这个类群。注意文昌鱼其实并不是真正意义上的鱼类，它可能是和脊椎动物亲缘关系最近的近亲。因此，文昌鱼对脊椎动物的起源和演化十分重要。
不是鱼的文昌鱼
另外，最早的鱼类也同样诞生于寒武纪，比如著名的海口鱼就是最早的鱼类之一。
生命始终在不断尝试着。而大概在11月中旬以后，一些动植物不再甘于水中的生活，则开始尝试登上陆地，开阔新的领域。一些多细胞生物，诸如苔藓般的植物和维管植物开始生长在河岸边，而一些节肢动物也尝试从水中爬出来在陆地上生活。从此以后，地球那大片的陆地上不再显得荒凉，开始生机勃勃起来。
这种犹如马陆般的千足虫，学名叫呼气虫（Pneumodesmus）。它的表皮有一些值得注意的开口，是它的呼吸孔。这种器官只能在空气中运行。因此这个不起眼的小虫子，却成了第一个在陆地上呼吸氧气的动物。
这种犹如马陆般的千足虫，学名叫呼气虫（Pneumodesmus）。它的表皮有一些值得注意的开口，是它的呼吸孔。这种器官只能在空气中运行。因此这个不起眼的小虫子，却成了第一个在陆地上呼吸氧气的动物。
而刚刚到了12月份，一些鱼类开始尝试爬上陆地，来追捕那些陆地上的节肢动物，诸如各类虫子。其中一些鱼类发展出了可以支撑身体重量的“鱼鳍”（其实已经具备了基本的腕骨和辐射状的原始指头），以及像肺部一样的器官。比如著名的提塔利克鱼，它是典型的从鱼类到两栖类动物的过渡态。而提塔利克鱼问世后的不到12个小时的时间，最早的两栖动物诞生了。
提塔利克鱼
鱼石螈（上）和Elginerpeton（下），尽管从狭义的定义上说，或许它们并不算是真正的两栖动物，或者说它们到底是不是真正的两栖动物存在争议。但至少，最早的真正两栖动物可能和它们非常类似，并且某种程度上并不妨碍把它们当作原始的两栖动物研究。并且尤其是鱼石螈，它是鱼类到四足动物的过渡态，意义很大。
提塔利克鱼
鱼石螈（上）和Elginerpeton（下），尽管从狭义的定义上说，或许它们并不算是真正的两栖动物，或者说它们到底是不是真正的两栖动物存在争议。但至少，最早的真正两栖动物可能和它们非常类似，并且某种程度上并不妨碍把它们当作原始的两栖动物研究。并且尤其是鱼石螈，它是鱼类到四足动物的过渡态，意义很大。
当两栖动物出现后过了4-5天的样子，也就是大概在12月5日前后，蜥型纲动物开始出现。这个群体里的其中一成员是我们非常熟悉的一类动物-爬行动物。这也就意味着，最早的爬行动物在此时出现。
林蜥，最早的爬行动物之一
而在蜥型纲动物出现的6-8个小时后，合弓纲动物则开始出现。
下图是目前已知最早的合弓纲动物-----始祖单弓兽。它或许看起来和林蜥没有什么区别，但是当我们看它的头骨时，会看到它眼部后方有一个颞孔，而林蜥的头骨却没有这样的颞孔，这就与林蜥完全区分开了。眼部后方的单颞孔是合弓纲动物的一个重要标志。
始祖单弓兽（上）和林蜥头骨（下）对比
林蜥，最早的爬行动物之一
而在蜥型纲动物出现的6-8个小时后，合弓纲动物则开始出现。
下图是目前已知最早的合弓纲动物-----始祖单弓兽。它或许看起来和林蜥没有什么区别，但是当我们看它的头骨时，会看到它眼部后方有一个颞孔，而林蜥的头骨却没有这样的颞孔，这就与林蜥完全区分开了。眼部后方的单颞孔是合弓纲动物的一个重要标志。
始祖单弓兽（上）和林蜥头骨（下）对比
大概在12月6日和7日左右时，地球出现了一些外观奇特的怪物。在这其中最具有代表性的，就是合弓纲动物中某些较晚的盘龙目（非正式称法）以及兽孔目。这些怪物的其中体型已经开始大型化，比如基龙和狼蜥兽的最大可达3.5米长。
盘龙目中的物种之一-基龙
兽孔目中的物种之一-狼蜥兽
同时，兽孔目中还有一类非常有意思的类群---及犬齿兽亚目，这个类群会在以后发展出我们如今非常熟悉的一类动物---哺乳动物，尽管目前它们本身还不是哺乳动物。
犬齿兽亚目中的物种之一-三尖叉齿兽
盘龙目中的物种之一-基龙
兽孔目中的物种之一-狼蜥兽
同时，兽孔目中还有一类非常有意思的类群---及犬齿兽亚目，这个类群会在以后发展出我们如今非常熟悉的一类动物---哺乳动物，尽管目前它们本身还不是哺乳动物。
犬齿兽亚目中的物种之一-三尖叉齿兽
大概在12月份后的一个星期至中旬早期之间的某一时刻，一种奇特的小掠食动物出现了。它使用双足行走、前肢离地变成爪子。或许，类似这样的小东西，随后逐渐发展出了地球上有史以来最巨大的陆地动物、以及伴随着一些最可怕和巨大的陆地杀戮机器，这或许是地球生命最为雄伟和壮丽的一页。同时，这里还有一个非常重要的事件：一些生命发展出了羽毛，并将前肢演变成了翅膀，试图学会滑翔甚至飞行，而这意味着鸟类的诞生。这就是我们熟知的恐龙时代。恐龙时代会一直持续到12月20日以后。同时，生活在恐龙周围的还有其他怪物,比如一些巨型鳄鱼，还有翱翔于天空的各种翼龙类，以及沉浮于海洋中的远古海洋爬行动物。
恐龙时代的一些物种代表
恐龙：
始盗龙，这个不起眼的小动物是非常原始的恐龙之一，与所有恐龙的共同祖先都相似。如果这个是真的，那么或许地球上最初的恐龙就是一种小型的二足掠食动物，看起来与始盗龙类似。如今这个观点得到了化石证据的支持。
板龙和虚形龙
异特龙
阿根廷龙
霸王龙
始祖鸟（上）和孔子鸟（下）
恐龙时代的一些物种代表
恐龙：
始盗龙，这个不起眼的小动物是非常原始的恐龙之一，与所有恐龙的共同祖先都相似。如果这个是真的，那么或许地球上最初的恐龙就是一种小型的二足掠食动物，看起来与始盗龙类似。如今这个观点得到了化石证据的支持。
板龙和虚形龙
异特龙
阿根廷龙
霸王龙
始祖鸟（上）和孔子鸟（下）
字数：6151字
发表时间：2018-03-09 02:39:00 +0800 CST
更新时间：2019-05-01 21:55:29 +0800 CST
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