生命進化簡史

如果一直關(guān)注時空通訊的文章，早就應(yīng)該知道地球已經(jīng)經(jīng)歷了46億年的演化，而生命起源也在38億年前就悄然誕生了。生命由簡到繁，最初的生命形式極其簡單，可能只是一些在原始海洋中偶然形成的有機分子聚合體。

隨著時間推移，這些分子聚合體逐漸具備了自我復(fù)制的能力，這是生命誕生的關(guān)鍵一步。隨后，出現(xiàn)了原核生物，它們沒有細(xì)胞核，結(jié)構(gòu)十分簡單。藍(lán)藻便是早期原核生物的代表，它們通過光合作用，利用太陽能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物，并釋放出氧氣。

隨著藍(lán)藻等光合生物的大量繁殖，地球大氣中的氧氣含量開始逐漸增加，這一過程被稱為 “大氧化事件”，為后續(xù)生命的進化奠定了重要基礎(chǔ)。

大約在 20 億年前，真核生物出現(xiàn)了。真核生物細(xì)胞具有細(xì)胞核，內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜起來，這使得它們能夠執(zhí)行更復(fù)雜的生命活動。但這些生命都還是肉眼看不見的，隨著時間繼續(xù)，多細(xì)胞生物開始嶄露頭角。最初的多細(xì)胞生物可能只是一些簡單的細(xì)胞聚集，后來逐漸分化出不同的組織和器官，形成了更復(fù)雜的生命形式。

生命從肉眼看不見到越長越大，從而讓我們的地球演化從冥古宙跨越到了顯生宙。所謂顯生宙就是生物以肉眼能夠看到的形式顯示出來，生物進化的這一步足足用了三十多億年。顯生宙起始于約 5.4 億年前，地球上發(fā)生了一件意義非凡的事件 —— 寒武紀(jì)生命大爆發(fā)。

在這個短暫而奇妙的地質(zhì)時期內(nèi)，地球上突然涌現(xiàn)出大量不同種類的無脊椎動物，如三葉蟲、奇蝦、怪誕蟲等。它們形態(tài)各異，有的身披堅硬的外殼，有的長著復(fù)雜的附肢。這一時期生物多樣性的急劇增加，標(biāo)志著生命進化進入了一個全新的階段。

之后，脊椎動物開始登上歷史舞臺。最早的脊椎動物是一些類似魚類的生物，它們生活在海洋中，具有脊椎骨，這為動物的身體提供了更好的支撐和保護。隨著進化的推進，一些魚類逐漸進化出了能夠在空氣中呼吸的肺，它們開始嘗試登上陸地，這便是兩棲動物的祖先。

大約 3 億年前，爬行動物出現(xiàn)了。隨后，爬行動物進化出了羊膜卵。這種卵具有堅硬的外殼，能夠在陸地上孵化，就是如今人們稱呼的“蛋”。有些人老是糾結(jié)于先有雞還是先有蛋，其實生物進化并非如此簡單，從物種進化的順序來看，應(yīng)該是先有顯形動物，才進化到卵生動物。而出現(xiàn)了卵生動物，才使得爬行動物真正擺脫了對水環(huán)境的依賴，進化成為了陸生動物。

恐龍便是爬行動物在中生代的杰出代表，它們主宰地球長達 1.6 億年之久。

在恐龍稱霸的時期，哺乳動物的祖先已經(jīng)悄然出現(xiàn)。所謂哺乳動物，就是不再生出一個或一堆蛋來孵化，而是在肚子胎盤里就孕育出幼崽，然后再生下來，通過哺乳讓后代長大。這種恒溫、胎生和哺乳等特征，在適應(yīng)環(huán)境方面具有獨特的優(yōu)勢，為后來進化出高智慧生物~人類創(chuàng)造了條件。

然而，在恐龍的陰影下，哺乳動物長期處于小型、邊緣的生態(tài)位。直到 6500 萬年前，一顆小行星撞擊地球，導(dǎo)致恐龍等大量生物滅絕，為哺乳動物的崛起創(chuàng)造了機會。所以，有時候巨大天災(zāi)對物種進化來說也并非都是壞事。

恐龍滅絕后，哺乳動物逐漸進化出了各種不同的類群，包括較為聰明的靈長類動物。靈長類動物經(jīng)過漫長的基因突變，終于在約200 萬年前，進化出了人類的祖先~直立人。他們開始與其他動物分道揚鑣，直立行走，漸漸學(xué)會了使用工具，大腦也進一步發(fā)育。之后，隨著語言概念的不斷復(fù)雜化，早期古人類的思維變得復(fù)雜起來，演化出了現(xiàn)代人類的祖先~智人，他們從非洲遷徙到世界各地，成為了地球的新主宰。

從生命誕生之初的簡單分子，到如今豐富多彩的生物世界，歷經(jīng)數(shù)十億年的進化，不斷適應(yīng)環(huán)境，創(chuàng)造出了一個又一個生命奇跡。然而，一個令人費解的現(xiàn)象始終存在：歷經(jīng)如此漫長的進化，各種生物遵守物競天擇適者生存法則，與疾病作了幾十億年斗爭，本應(yīng)早就洞悉了疾病的奧秘，為什么依然受著疾病的威脅和折磨呢？

現(xiàn)在，我們就來深入討論一下這個問題。

首先，進化并非完美無缺

進化，本質(zhì)上是生物持續(xù)適應(yīng)環(huán)境的過程，可它絕非一條通往完美的康莊大道。動植物的進化，是在形形色色的環(huán)境壓力下，循序漸進完成的。每一次進化改變，目的都是為了更好地生存與繁衍。就拿長頸鹿來說，它們進化出長長的脖子，是為了吃到高處的樹葉，在食物競爭中占據(jù)上風(fēng)。

但這一進化在解決覓食難題的同時，也帶來了新麻煩。長頸鹿的長脖子需要強大的心血管系統(tǒng)來供血，這大大增加了心臟負(fù)擔(dān)，致使它們在心血管方面面臨更多潛在健康隱患。

而且，進化依托于生物現(xiàn)有的遺傳變異。動植物的基因在復(fù)制時，偶爾會出現(xiàn)差錯，這些差錯便是變異的源頭。當(dāng)某種變異能助力生物更好地適應(yīng)環(huán)境，擁有該變異的個體便更有機會存活并繁衍后代，進而將變異傳遞下去。

但變異具有隨機性，并非每次都能精準(zhǔn)解決所有問題，也無法預(yù)見未來的挑戰(zhàn)。以人類眼睛為例，雖說它是極為精巧的器官，可也存在設(shè)計上的 “瑕疵”。比如，視網(wǎng)膜的神經(jīng)纖維位于前端，會遮擋部分光線，這是進化過程中，為滿足當(dāng)時生存需求而做出的妥協(xié)。所以，從進化視角看，動植物永遠(yuǎn)處于 “修補” 與 “改進” 狀態(tài)，根本無法達到“完美”或完全不生病的理想境地。

由此，由于基因?qū)е碌募膊【陀肋h(yuǎn)也無法消滅，甚至成為影響人類生存和健康的主要根源。

細(xì)菌和病毒，也在不斷進化

細(xì)菌和病毒，作為地球上古老且微小的生物，同樣在漫長歲月中持續(xù)進化。而它們的進化目的，同樣是為了生存，它們的生存之道，就是依托其他生物機體為宿主，筑巢繁衍，在這個過程中，難免會對宿主產(chǎn)生危害，有時甚至是致命的，這就是生物對疾病防不勝防又一個根源。

病毒和細(xì)菌的進化速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于動植物，常常讓動植物難以招架。

細(xì)菌是有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的微生物，繁殖速度快得驚人。在適宜環(huán)境下，部分細(xì)菌每隔幾十分鐘就能分裂一次。這種以幾何級繁殖速度，意味著短時間內(nèi)細(xì)菌群體就能暴增，細(xì)菌基因變異的機會也暴增，這種變異也可稱之為進化，且速度極快。

由于細(xì)菌數(shù)量龐大，總會有一些細(xì)菌產(chǎn)生能抵御外界不利因素的變異。比如，抗生素被廣泛使用后，原本對抗生素敏感的細(xì)菌群體中，出現(xiàn)了因基因突變而具備抗藥性的個體。這些抗藥細(xì)菌能在含有抗生素的環(huán)境中存活下來，然后繼續(xù)繁殖，致使整個細(xì)菌群體逐漸對抗生素產(chǎn)生耐藥性。

病毒則更為特殊，它們沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，本質(zhì)上就是一段包裹在蛋白質(zhì)外殼內(nèi)的核酸（DNA 或 RNA），是一種只能寄生在其他生物細(xì)胞內(nèi)才能生存和繁殖特殊存在，對于它是不是屬于生命體，科學(xué)界尚存在爭議。這種游離于生物與非生物之間的越界存在，也同樣在不斷地變異或進化，以應(yīng)對宿主的排斥。

當(dāng)病毒感染宿主細(xì)胞后，會利用宿主細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)和能量來復(fù)制自身。在這個復(fù)制過程中，病毒的核酸極易發(fā)生變異。以流感病毒為例，其表面有兩種關(guān)鍵蛋白：血凝素（HA）和神經(jīng)氨酸酶（NA）。這兩種蛋白如同病毒的 “鑰匙”，用于打開并進入宿主細(xì)胞。

由于流感病毒變異頻繁，導(dǎo)致其 HA 和 NA 蛋白的結(jié)構(gòu)不斷變化。這就是為什么我們每年都要接種不同的流感疫苗，因為流感病毒不斷進化出了新 “鑰匙”，使得之前的疫苗無法有效識別和防御它。

因此，從某種程度上講，動植物與細(xì)菌、病毒之間的關(guān)系，就像一場永無止境的軍備競賽。動植物為抵御細(xì)菌和病毒入侵，進化出了各類防御機制。植物擁有堅硬的細(xì)胞壁，可阻擋部分病原體進入；許多動物則進化出復(fù)雜的免疫系統(tǒng)，能夠識別并消滅入侵的細(xì)菌和病毒。

免疫系統(tǒng)中的白細(xì)胞，就如同身體里的 “警察”，能識別病原體特有的分子結(jié)構(gòu)（抗原），隨后啟動一系列免疫反應(yīng)將其清除。然而，細(xì)菌和病毒卻不斷變化出應(yīng)對之策，以突破這些防御。一些細(xì)菌會分泌特殊的酶，分解植物細(xì)胞壁，進而進入植物細(xì)胞內(nèi)部。病毒則通過變異改變自身抗原結(jié)構(gòu)，讓宿主免疫系統(tǒng)難以識別。

這種宿主與病原體之間的相互對抗和適應(yīng)，推動著雙方不斷進化。比如，有一種寄生蟲會感染某種蝸牛，被感染的蝸牛原本外殼較薄。隨著時間推移，蝸牛群體中逐漸出現(xiàn)外殼變厚的個體，這些外殼厚的蝸牛更不易被寄生蟲穿透，從而在生存競爭中占據(jù)優(yōu)勢。但寄生蟲也不會坐以待斃，它們同樣在進化，會進化出更尖銳的 “工具”，來穿透蝸牛變厚的外殼。

生病也是一種讓生物保持平衡的機制

盡管細(xì)菌和病毒會使動植物生病，但從生態(tài)系統(tǒng)角度看，這種關(guān)系在一定程度上維持著生態(tài)平衡。當(dāng)某種動植物數(shù)量過多時，細(xì)菌和病毒引發(fā)的疾病能夠控制其種群數(shù)量，避免過度繁殖對資源造成過度消耗。

例如，森林中的樹木若沒有疾病調(diào)節(jié)，可能會過度生長，導(dǎo)致空間和養(yǎng)分競爭過于激烈，最終影響整個森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。而適度的疾病發(fā)生，能淘汰一些體弱的樹木，讓更健康、更適應(yīng)環(huán)境的樹木存活下來，有利于森林生態(tài)系統(tǒng)的更新與發(fā)展。

同時，細(xì)菌和病毒并非總是對動植物有害。在長期進化過程中，有些細(xì)菌和病毒與動植物形成了共生關(guān)系。比如，人類腸道中有大量有益細(xì)菌，它們幫助我們消化食物、合成部分維生素，對我們的健康至關(guān)重要。還有一些病毒，感染宿主細(xì)胞后會將自身基因整合到宿主基因組中，在某些情況下，這些整合的病毒基因可能賦予宿主新特性，促進宿主進化。

數(shù)十億年的進化，并未讓動植物擺脫生病的困擾，這是由于進化本身存在局限性，以及細(xì)菌和病毒持續(xù)不斷的進化挑戰(zhàn)。這場動植物與細(xì)菌、病毒之間的進化較量，還將在地球這個大舞臺上繼續(xù)上演。它們之間錯綜復(fù)雜的相互關(guān)系，不僅影響著每個物種的生存與繁衍，也塑造著整個生態(tài)系統(tǒng)的面貌。

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