Figura 1-6 Diagrama del origen de la vida en la Tierra
(Citado de Liu Benpei y Quan, 1996, simplificado)
Atmósfera primitiva; (b) La formación de la materia orgánica; (3) El intercambio material en la vida primitiva
Muchos estudiosos creen que la formación y el desarrollo de los seres vivos tuvo lugar en la tierra. Las sustancias inorgánicas de la tierra forman diversos compuestos orgánicos en condiciones físicas y químicas específicas. Estos compuestos orgánicos sufren una serie de cambios y eventualmente se transforman en seres vivos. Este proceso de la vida se puede resumir a grandes rasgos en tres etapas (Figura 1-6): ① Elementos como el nitrógeno y el hidrógeno en el océano primitivo y compuestos inorgánicos como el agua, el monóxido de carbono, el dióxido de carbono, el sulfuro de hidrógeno, el cloruro de hidrógeno y el metano. son destruidos por los rayos ultravioleta, ionización. Bajo la influencia de ciertas condiciones como radiación, alta temperatura y alta presión, se forman compuestos orgánicos como aminoácidos, nucleótidos y monosacáridos ② Compuestos orgánicos de bajo peso molecular como aminoácidos y nucleótidos; polimerizar en compuestos orgánicos complejos en el océano primitivo, como la glicina, "Macromoléculas biológicas" como proteínas y ácidos nucleicos (3) Muchas macromoléculas biológicas se agregan y condensan para formar un sistema multimolecular basado en proteínas y ácidos nucleicos, que se muestran preliminarmente. fenómenos de vida, que no sólo pueden absorber nutrientes del entorno circundante, sino que también pueden eliminar "desechos" del sistema y formar protozoos vivos. La aparición de este tipo de protozoos trajo vida a la Tierra y empujó la historia de la Tierra desde la etapa de evolución química a la etapa de evolución biológica. Este fue el primer gran evento en la historia de la evolución biológica.
2. La aparición y evolución de los primeros organismos
Los fósiles preservados en las rocas precámbricas de la Tierra proporcionan evidencia de la evolución de los primeros organismos. Estas evidencias fósiles muestran que hubo cuatro grandes saltos en la evolución biológica temprana: primero, de la evolución no bioquímica a la evolución biológica; segundo, la diferenciación biológica, tercero, la evolución de procariotas a eucariotas y cuarto, la aparición de metazoos;
Aunque la Tierra tiene unos 4.600 millones de años, sólo se han encontrado fósiles biológicos en estratos que tenían 3.800 millones de años. Se encontraron muchos organismos en el pedernal de la Formación Fig Tree en la ciudad de Barberton, en el este de Sudáfrica (la edad del pedernal es de aproximadamente 3.800 millones de años), de los cuales la islatum eobacterium en forma de bastón y el globular Archaeosperoides Barbertonensis de una sola especie. Se aislaron organismos celulares. El primero es comparable a la estructura de la pared celular y al tamaño de muchas bacterias modernas. Los organismos esféricos son más grandes, con un diámetro de 17 a 20 μm, y pueden ser los precursores evolutivos de ciertas algas. Además, se encontraron bacterias filamentosas estromatolitos en pedernal carbonoso del grupo Wallowona en Pilbara, Australia Occidental, que tiene geológicamente 3.500 millones de años. En la Colección Onverwacht de Sudáfrica (hace aproximadamente 3.400 millones de años) se encontraron organismos de forma esférica u ovalada que pudieron haber sido cianobacterias y bacterias. Estos primeros registros fósiles son los primeros organismos que surgieron a medida que evolucionamos de sustancias químicas no vivas a seres vivos.
El segundo salto en la evolución biológica temprana fue la diferenciación biológica, es decir, el aumento de la diversidad. Los fósiles de organismos encontrados en formaciones de pedernal precámbricas a lo largo de las orillas del lago Superior en el oeste de Ontario, Canadá, lo atestiguan. Los pedernales de la Formación Gunflint se formaron hace unos 2 mil millones de años, tiempo durante el cual hay 12 microfósiles de 8 géneros. Los microfósiles con estructuras filamentosas son los más abundantes y se pueden dividir en 4 géneros y 5 especies según su morfología. Son muy similares a las cianobacterias modernas con estructuras filamentosas, y un género es similar a la moderna bacteria oxidante de hierro Crenthrx. El microfósil del sexto género es Eoastion, que consta de filamentos dispuestos en estrellas y radiales. No tiene ninguna similitud obvia con los organismos modernos y antiguos, pero es similar en algunos aspectos a la antropoyetina, óxido de hierro y manganeso. Kakabekia es la especie más distintiva y abundante, ya que tiene un cuerpo bulboso de tallo corto con una estructura en forma de paraguas encima. El tamaño de estas tres estructuras varía entre especies. El octavo género de organismos es Eosphaera, que consta de dos capas concéntricas. La existencia de estos organismos demuestra que después de 100 millones de años de evolución, los procariotas se han desarrollado a un nivel muy próspero, lo que puede estar relacionado con la aparición de una atmósfera rica en oxígeno en el período posterior.
El tercer salto en la evolución biológica temprana fue de procariotas a eucariotas. Se encontraron cuatro géneros de microfósiles (aproximadamente 65,438+0 mil millones de años) en pedernal de la Formación Bitter Spings en la Cuenca de Amadens en el norte de Australia. Una era como una cianobacteria filamentosa, similar a las algas Oscillatoria y Nostoc de la actualidad. Los otros tres géneros conservan estructuras internas como algas verdes (eucariotas) en lugar de algas verdiazules.
Investigaciones adicionales confirmaron que aquí hay 3 especies similares a bacterias, 20 de las cuales pueden ser algas verdiazules y 2 algas verdes, 2 cepas bacterianas y 2 organismos sospechosos, uno de los cuales es Glenobotrydion aenigmatis. Se encontraron algas multinucleadas eucariotas (aproximadamente 65,438 ± 0,2 mil millones de años ~ 65,438 ± 0,4 mil millones de años) en el pedernal negro de la Formación Wumishan en el norte de China, pertenecientes a la clase de poliquetos Chlorophyta. Se han encontrado en estratos de aproximadamente la misma época en India, Estados Unidos, Canadá y otros países, lo que indica que había más eucariotas en esa época. Grandes algas pertenecientes a eucariotas (probablemente Vendotaenides) fueron descubiertas en la Formación Chuanlinggou de China hace 65.438+75 millones de años, lo que indica que los eucariotas aparecieron hace aproximadamente 65.438+08 millones de años, pero en este momento las cianobacterias y las bacterias procariotas todavía son dominantes, mientras que Los eucariotas florecieron hace 65.438+ mil millones de años.
Se cree generalmente que el período de los Metazoos fue hace 600-700 millones de años y estuvo compuesto principalmente por celentéreos y helmintos de cuerpo blando. La fauna de Ediacara en la arenisca de Ediacaran Bend en el sur de Australia (Figura 1-7) es un ejemplo representativo. De la fauna de Ediacara (de 590 a 700 millones de años), el 67% son celentéreos, incluidas medusas, hidras, medusas y otros tipos de medusas, así como representantes de la clase Coralida (los anélidos representan el 25%); Los artrópodos representan el 5%, y otros incluyen fósiles y rastros de fósiles con relaciones genéticas desconocidas. Este elemento faunístico se ha encontrado en el Grupo Nama del suroeste de África, el Grupo Concepción de Canadá, el Grupo Wende del norte de Siberia, el Bosque Charnwood de Inglaterra, el Lago Toni en el norte de Suecia y el Grupo Sinian de China.
Figura 1-7 Mapa de restauración de la fauna de Ediacara
(Basado en Obuin et al., 1975)
1 - Esponjas y algas marinas inferidas ;2- Dickinsonia (Apéndice); 3-Tribranchia; 4-Medusa; 5-rangea y Charnia; 6-Spriggina (Apéndice); 8-Tubo de insectos anélidos.
3. Fanerozoico
La forma de evolución biológica en el Fanerozoico es diferente a la de la evolución biológica temprana.
(1) El primer gran desarrollo del reino animal
Una variedad de invertebrados marinos con caparazones aparecieron a finales del periodo Siniano, llamados pequeña fauna de conchas, y florecieron al principio. del período Cámbrico. Se caracteriza por un tamaño corporal extremadamente pequeño (1 ~ 2 mm) e incluye principalmente caracoles de lengua blanda, discos individuales, braquiópodos, gasterópodos y mariscos con posiciones de clasificación desconocidas. Los representantes incluyen Cyclospora, Hypomycete, etc. Los animales de caparazón pequeño se encuentran en una fase especial. Es el primer crustáceo después de la fauna de Ediacara del Sinio tardío. La evolución del reino animal de sin caparazón a sin caparazón es otro salto en la historia de la evolución biológica.
Es particularmente destacable que en el fondo del Cámbrico en Chengjiang, Yunnan, China, existió una zona mixta de fauna sin concha y fauna de concha pequeña, denominada Fauna Chengjiang, que representa la evolución del Fauna de Ediacara en otras más pequeñas. Transición en fauna de conchas. La fauna de Chengjiang es uno de los mayores descubrimientos en el campo de la paleontología en mi país. Conmocionó a los círculos geológicos y paleontológicos nacionales y extranjeros y se convirtió en un punto candente en la investigación paleontológica. A juzgar por la composición de la fauna encontrada hasta ahora, hay trilobites, braquiozoos, medusas, gusanos, crustáceos, artrópodos no trilobites, braquiópodos y algas normales con posiciones taxonómicas poco claras. El software se conserva en naraoya, medusas, gusanos y artrópodos no trilobites. Preservación de trilobites normales sin apéndices en la fauna de Chengjiang. La fauna de Chengjiang ha sido nombrada 61 géneros y 67 especies. Muchos de los software de estos animales están bien conservados y son realistas, y pueden proporcionar información valiosa sobre anatomía biológica, ecología, parentesco, etc. Es unos 150.000 años más antiguo que la mundialmente famosa fauna del Cámbrico Medio Burgess Shale en Columbia Británica, Canadá (que ha sido catalogada como patrimonio fósil de clase mundial por la UNESCO), y se está acercando a la cima de la aparición de "conchas pequeñas". fósiles". La diversidad y disparidad de las formas biológicas de la fauna de Chengjiang son grandes y verdaderamente se la puede llamar la "era de la creación".
A principios del Cámbrico (hace unos 570 millones de años), el reino animal experimentó su primer desarrollo explosivo, que se caracterizó por el desarrollo de organismos duros. Casi todos los invertebrados y la mayoría de las clases están presentes. Entre ellos, los trilobites del filo Arthropoda son los más desarrollados y representan alrededor del 60% del número total de fósiles conservados, seguidos por los braquiópodos, que representan alrededor del 30%; alrededor del 10%.
(2) El desarrollo de animales y plantas desde acuáticos hasta terrestres.
Las plantas del Silúrico y presilúrico eran todas hongos y algas de bajo nivel, que vivían enteramente en agua y sin diferenciación de órganos. Desde el final del Silúrico hasta el Devónico temprano y medio, la superficie terrestre de la corteza terrestre aumentó y el reino vegetal se expandió desde el agua a la tierra. En este momento, la planta se diferencia gradualmente en tallos y hojas, aparecen los haces vasculares originales del sistema de transporte, la epidermis del tallo se vuelve córnea y aparecen los estomas. Estas características permiten que las plantas se adapten al ambiente seco de la tierra y continúen evolucionando y desarrollándose, y su espacio vital continúa extendiéndose hasta la tierra. Una gran cantidad de plantas frondosas aparecieron en el Devónico medio. Los antiguos representantes de las plantas con flores aparecieron a finales del período Devónico.
Se han registrado fósiles con "forma de pez" en el período Ordovícico (hace unos 500 millones de años), y no existen fragmentos de fósiles de mandíbula. La gran mandíbula apareció por primera vez en el Período Silúrico. Su aparición fue un evento importante en la historia evolutiva de los vertebrados, lo que marcó que los vertebrados podían cazar de manera eficiente. La transición de los vertebrados de la vida marina a la terrestre y acuática comenzó a finales del Silúrico. Los osteosaurios son los antepasados de los tetrápodos entre los peces con aletas lobuladas. En los estratos del Devónico tardío se han encontrado fósiles con obvias propiedades de transición de peces con aletas holográficas a anfibios.
Al deshacerse por completo del agua y convertirse en terrestres, los anfibios evolucionaron hasta convertirse en reptiles. Durante el desarrollo embrionario, los reptiles producen una membrana fibrosa gruesa llamada amnios, que envuelve todo el embrión para formar un saco amniótico, que se llena de líquido amniótico para suspender el embrión en un ambiente líquido y evitar la desecación y daños mecánicos. La aparición de los huevos aterciopelados hizo posible que los cuadrúpedos conquistaran la tierra, lo que supuso otro acontecimiento importante en la historia de la evolución de los vertebrados. Se han encontrado registros fósiles de huevos aterciopelados en sedimentos del Pérmico Temprano de América del Norte. Pero la evolución de los anfibios a reptiles puede haber sido anterior, y se especula que la evolución a reptiles pudo haberse completado a finales del Carbonífero.
4. Linaje evolutivo del reino animal.
El proceso histórico de desarrollo en el mundo biológico es completamente consistente con las leyes cambiantes del mundo material objetivo de simple a complejo, de bajo nivel a alto nivel. Tomemos como ejemplo el reino animal. Todos los animales inferiores están compuestos de células individuales llamadas protozoos (Figura 1-8). De protozoos a metazoos. Las esponjas son los animales multicelulares más primitivos y bajos. El cuerpo de un animal está formado por sólo dos capas de células. Aunque las células están diferenciadas, no existe organización. En el desarrollo embrionario, las células de la capa germinal están invertidas, a diferencia de otros animales multicelulares. Por tanto, este animal es una rama lateral en la evolución y se llama rama lateral. Los celentéreos son verdaderos metazoos cuyos cuerpos están compuestos de ectodermo y endodermo y se denominan diplodermos. Los celentéreos solo tienen una diferenciación tisular simple y aún no han formado tejidos y órganos típicos, por lo que son metazoos inferiores. Todos los metazoos se desarrollan a través de estas dos capas germinales. Desde animales diembriónicos hasta animales tripriónicos, es decir, el cuerpo animal se desarrolla a partir de ectodermo, endodermo y mesodermo para formar diversos tejidos, órganos y sistemas de órganos complejos. A partir de animales primitivos de tres blastodermos, se desarrollaron vertebrados con sistemas nerviosos completamente desarrollados y, finalmente, entre los vertebrados se desarrollaron los humanos. El ser humano tiene iniciativa consciente, que tiene su origen en el reino animal y es una etapa avanzada del desarrollo animal.
Figura 1-8 Linaje evolutivo del reino animal
(Basado en He Xinyi y Xu, 1987)