作者：董枝明
出版社：河北科学技术出版社
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寻觅失踪的生命试读：
前言
30多亿年前，最简单的生命在地球上诞生了，从此，生命的演变进化也就开始了。这个演变进化过程时快时慢，生命经历着风风雨雨，不停地向前发展着，点缀在生命演化彩带上的是，简单的生命一步一步地演变出了今日丰富多彩的生物世界。对于生命演变进化的了解，现在人们正在摆脱过去的看法，人们不再把地球看做是一个死的球体。“地球是活的！”这一崭新的观点正在影响着人们。大气、岩石、水与生物共生，即天（大气圈）、地（水圈，岩石圈）、生（生物圈）互动平衡，共同造就出了宇宙苍穹中的蓝色星球——地球，我们人类的家园。
自古以来，人们一直在关注着地球上的生命，也包括我们人类自己。想了解它们的起源，寻觅它们演化的踪迹，展望生命的未来。自人类文明开始以来，有关这些就使人类产生了各种各样的想法和猜测，提出了各种各样的假说，人们使用了许许多多的方法和手段，做了种种的推测。在各种方法中，最简捷、最可靠的方法就是古生物学。古生物学就是研究化石的一门科学。古生物化石是了解逝去生命的最好的物证，青少年朋友们今天看到的栩栩如生的恐龙，就是科学家们研究化石的结果，化石是人们寻觅失踪生命最得力的助手。在生命的历史长河中，千姿百态的生物在不断地更替着，它们中的一些灭绝了，而另外一些又诞生了。如果没有化石，人类根本就不可能知道远古神秘的生物世界。科学家们在寻找化石、挖掘化石、研究化石，他们使逝去了的生命恢复了本来的面目，谱写了一部部生命激流的进行曲。
本书通过史前生命的遗迹——化石，来为青少年朋友们展现出一幅幅地球曾经生机盎然的，而现今已经灭绝了的生命画卷，以了解地球生命的过去，并展望未来。本书可谓以管窥天，择其主要，通过地球上的几次生命大爆炸、进化和灭绝事件，来向青少年朋友们展示生物是如何从水中到了陆地，又由陆地飞向了天空的演化过程。我们今天知道的所有这一切都是科学家们研究的结果，有些是得到科学验证的，有些却是推测和假说，正等待着人们进一步地去发现、验证，相信一位善于思考的青少年朋友会得出自己的结论。董枝明2001年8月于北京
一、历史的时钟
岩石里的“文字”
如果我们把地球上沉积的岩石比作一本史书，那一层层的岩层就好像是书中一张一张的书页，而化石呢，就成了岩层里的“文字”，它记载着地球的历史和地球生命进化的信息。古生物学就是科学家们寻找、研读这些“文字”，了解消失了的生命的一门科学。科学家们把这些化石“文字”按地质年代和生物种类编撰出来，就形成了一部宏伟的著作。研读这部著作，我们就可以知道亿万年前生灵们一幕幕悲壮兴衰的历史，了解一部地球生命演化的故事。下面让我们先从化石说起吧！
化石这个词最初是由德国采矿工程师乔里·鲍尔在16世纪初提出来的，它原来的意思是“地下采掘出的石块，土里出来的物品”。后来化石被专门用来指“在地球生命进化的历史中，随着时间的变化保存于地层中的生物遗体（如动物的骨骼、牙齿，植物的根、茎、叶）、生物遗物（如动物的蛋、粪便、胃石）和它们的生活遗迹（如皮肤印痕、足迹）等变成的石头。它们虽然变成了石头，但它们还保持着原来动物或植物的某些痕迹，使我们能够清楚地看出这块石头是由什么变来的，这种石头就是化石。
那么，化石是怎样形成的呢？在通常情况下，变成化石的大多数是生物遗体的硬体部分，硬体部分变成化石要经过石化作用，这是一个非常复杂的物理化学过程。许多人觉得很奇怪，怎么动物的骨头会变成了石头呢？尽管石化作用非常复杂，但这个道理说起来很简单，现在我们先举一个生活中的例子。历史的“史书”——辽宁北票的层岩
咸鸡蛋是人人熟悉的食品。新鲜的鸡蛋是不咸的，可是把鸡蛋浸在盐水里，腌上几个星期后，鸡蛋就会变咸了。这是为什么呢？因为盐水中含有盐分子，盐分子通过渗透作用而进入鸡蛋内，因此鲜鸡蛋就逐渐变成了咸鸡蛋。盐分子进入鸡蛋的多少与温度、压力、盐水的浓度有关。假如一个鸡蛋在盐水供应充足的条件下，把它腌上千百年之久，这个蛋还是一个咸鸡蛋吗？不会，这时候它实际上已经变成了与化石相似的东西，也可以把它叫做“化石蛋”了。尽管化石蛋还保持着原来的样子，可里面的物质却不相同了，原来的蛋白、蛋黄已被无机盐类所代替和填充，蛋壳里也充满了无机盐类。恐龙化石的形成与上述腌咸鸡蛋的方式相似。假如在7000多万年以前，一条恐龙的遗体偶然被埋在地下，没有被破坏，也没有受到细菌的分解，地下含有丰富的地下水，水中含有较多的无机盐类，这些无机盐就是我们用壶烧水时在壶底沉淀下来的水碱，它们多是碳酸钙。这些无机盐分子逐渐代替和置换了原来的有机质，经过漫长的岁月，这条恐龙就变成了化石。科学家们把这个过程称为石化作用。这个取代过程是非常缓慢的，但有时候却能够完全翔实地发生，形成的骨骼化石保存着与原来非常相似的形状。有的还保存了细微的构造，如恐龙蛋蛋壳中的微细气管通道、蛋壳的细胞层等都能体现出来。有些动物的形迹，例如恐龙行走留下的足迹、蠕虫爬行的痕迹印模、昆虫的翼膜、鸟类的羽毛等也能形成化石。甚至动物生前制造的“建筑物”，例如恐龙的巢穴、蠕虫居住的管孔等，均可以形成遗迹化石。所有这些东西正是古生物学科学家们要寻找和研究的对象。暴露出地表的恐龙化石
难得的机遇
动物、植物死后，它们的遗体常常被微生物分解，被肉食动物肢解，被温度、水流、风力摧毁。生物死后遗体能被保存下来确实十分不容易，一般是要快速地被埋藏，才能有机会形成化石。然而，快速埋藏起来的动植物遗体，并不能确保其一定能形成化石。这还需要遗体的泥沙层必须不被风力、流水等毁掉，而且需要保存上百万年之久，这样才有可能缓慢地形成岩石。而生物遗骸在石化作用下被矿物质所取代形成化石，这样的机会更是少之又少。
地球上的地质作用持续不断地在创造与毁灭，地震、火山喷发、山脉隆起折叠和地壳上板块的移动碰撞以及地质压力足以将岩石重新塑形或者将化石遗骸完全毁损。由于物理或化学力的侵蚀，较古老的地层里的化石比较年轻的岩层里的化石更稀罕难得。即使岩层中保存有化石，大多也埋藏在深层，很难被人们发现。化石只有在地壳运动时将岩层抬升到地表，再经过风吹雨打，水流的冲蚀切割，岩层裸露出来，才有机会暴露出地表。然而，裸露的化石被懂得化石的人发现、发掘，并送到实验室得到科学利用的，则更是少之又少，所以科学家们用来科学研究的化石是十分珍贵的。恐龙蛋壳化石的显微结构锥叶蕨化石
也正是因为含化石的岩层常遭受到地热与压力的作用，所以骨骼与牙齿在化石形成的过程中，经常受到挤压而变形，它们的细微构造往往非常模糊。有时候化石标本变形得非常厉害，以至于古生物学家们也常难以判断一些化石与岩石结核的区别。形成化石的周围岩石的成分不同，石化作用的环境不同，就往往造成化石骨骼的充填物质和颜色的不同。这就可以说明为什么同一种生物，它们的化石可以有不同的颜色。例如在戈壁粉沙岩中出土的恐龙化石骨骼是灰白色的，在我国四川盆地红色岩层中的恐龙化石是红色的，而美国西部侏罗系（侏罗纪时期形成的地层）产的恐龙化石却是黑色的。更奇妙的是，在澳大利亚中部的早白垩系（白垩纪早期形成的地层）的海相地层中，产有大量的流光异彩、颜色华美的海生贝类、菊石、蛇颈龙化石，它们是一些高档次的宝石，被称做“蛋白石”，用它们所做的手饰堪称手饰中的珍品，价值连城。化石的颜色取决于取代物质的成分，有钙质、矽质、铁质的，也有炭质的，如某些植物的根叶、鸟的羽毛等常是黑色的炭化物。甚至有的同一块化石上的颜色也不一致，这和它周围的岩石有关。在科学博物馆或研究所里，科学家们经常收到化石爱好者送来的化石要求鉴定真假，它们有的看上去很像一只动物、一枚蛋、一颗心脏，但它们往往却是外形很像生物的石头，而不是化石。化石最重要的特征，是由有“生物构造”的有机体变成的“石头”。也就是说，看一块石头是不是化石，不能看它像不像某种生物，而是应该看它是不是由生命体变来的。
记录地球沧桑变迁的“史书”
古生物化石不但让我们知道许多逝去生命的故事，科学家们还可以根据化石推测地层的年代有多古老，而且可以知道这些地层当时的环境。比如，如果我们在一个地方发现了珊瑚化石，我们就知道这些地方原来是海洋，而且这一带原来是温暖地区，海水肯定清澈透明。这是由珊瑚虫的生活习性而推测的。再比如，如果我们找到的完整恐龙化石和成窝的蛋化石在一起，科学家们就可以知道这些地方原来是陆地而不是海洋，恐龙与它的蛋可能是被沙尘埋藏而形成化石。喜玛拉雅鱼龙发现于我国的西藏聂拉木县海拔4800米的三叠纪晚期海相地层中，这使我们知道在1亿8000万年前，西藏一带还是一片汪洋大海，鱼龙遨游在古喜玛拉雅海中。3500万年前的第三纪中期，印度板块的碰撞挤压使喜玛拉雅山抬升，海水退出，逐渐上升为陆地，并越来越高，从而形成了地球上最高、最年轻的山脉。从不同高度采集到的植物化石分析推算，第三纪末喜玛拉雅山已上升到平均高度3000米，第四纪初继续上升到平均高度3500米，第四纪后期又上升到平均高度4500米，这些古地理结论都是根据化石资料推测出来的。三叠纪海洋中的楯齿龙化石
化石不但可以推测地质年代，它还带有许多生物进化的信息。例如，始祖鸟化石被发现后，人们看出它的骨骼特征像爬行动物，它又有鸟类一样的羽毛。科学家们认为始祖鸟是介于爬行动物和鸟类之间的一种中间类型的动物，证明了鸟是由爬行动物进化来的。甚至通过观察恐龙蛋的巢穴，我们还可以看出某些恐龙与鸟一样有亲子行为呢！我国辽宁省西部地区一带，羽毛恐龙化石的发现拉近了恐龙与鸟类的关系，证明了鸟是恐龙的子孙，这引起了全世界的轰动。近年来，科学家们从化石中提取并分析了一些东西，如氨基酸、多肽糖、DNA等。人们在寻找新的方法、新的思路来了解消失灭绝了的生物。甚至有的人在大胆地想做复活恐龙，复活猛犸象的工作呢！俄国人和日本人正在联手寻找西伯利亚冻土带的化石资料，想用“克隆”技术复活它们。假如这些生物化石复活了，地球又该是怎样的一番景象呢？
地球上生命的年轮
历史学家在研究人类的历史时，根据人们使用工具的进步程度，将人类的历史划分成石器时代、铜器时代、铁器时代、电器时代等。在石器时代又可分为旧石器时期、细石器时期和新石器时期等。而地质学家和古生物学家们则习惯用年、世纪或千年来记录历史。
一般地讲，较年轻的地层出现在较古老的地层之上，一层叠置于一层之上，顺序地沉积下来。只要你注意，这种现象在海滨、湖边和河岸都能看到。地质古生物学家们把这种现象叫做地质叠层。在地球的历史上，不同的地质时代生活着不同生物。在过去的几百年内，由于各国科学家们共同的努力，人们已大体认识了生物进化漫长的历史和发展过程。地球生命进化的彩带
根据生物的进化、化石群的变化和地层学研究的成果，科学家们将46亿年的地球历史划分成：前寒武纪（46亿～5.7亿年前，包括太古宇和元古宇）和显生宇（5.7亿～160万年前）。显生宇又可分为三个代：古生代（5.7亿～2.45亿年前）、中生代（2.45亿～6500万年前）和新生代（6500万年前至现代）。代以下又可分划出纪，纪又可再分为世。恐龙出现于晚三叠世，生活在整个中生代，在侏罗纪时达到繁荣，而到了白垩纪末期就灭绝了。从上面我们可以看出，这种划分方法是利用生物的进化阶段来确定地质年代的，所以每个时期所代表的时间长短并不一致，但它们却都是以代表性的生物群的“首次出现”及“灭绝”的先后作为识别该年代的“起点”和“终点”的。例如三叶虫的出现与消亡，所经历的时间，划做古生代。恐龙的灭绝，代表了中生代的结束，新生代的开始。
放射性的魅力
从上面谈到的我们可以看出，利用生物化石确定地质年代只能是时间上的相对顺序，并不能准确说出距今多少年的定量数字，而且在地球历史上早期的化石稀少，而生命出现以前则根本没有生物化石的形成。怎么办呢？科学家们自有办法。他们已经找到了测定地质年代的“时钟”，这就是放射性元素。我们都知道，构成物质的各种元素都有数目不等的同位素，同位素又包括稳定同位素和放射性同位素。岩石中含有天然放射性同位素，放射性同位素都以自己恒定的速度进行自然衰减，基本上不受外界环境的影响。科学家们把放射性同位素减少（蜕变）到原来的一半所需的时间叫做半衰期。原始的同位素称做“母元素”，衰变之后的非放射性物质称做“子元素”，如常用的钾—氩法（半衰期是13亿年），铀一铅法（半衰期是7.1亿年）。如果我们知道了它们的半衰期，而且测定了母体同位素及子体同位素的数量，就可以计算出矿物或岩石的地质年代。假若具有放射性的母体元素半衰期是10年的话，那么经过20年之后，母体元素仅残留原来的1/4，经过30年仅存1/8。目前，科学家们已经准确地掌握了许多同位素的“蜕变”速度，也就是知道了它们的半衰期，因此可以非常自如地利用它们作为地质时钟。这种分析放射性同位素的方法确定的岩层年代是绝对的年龄。你也许觉得奇怪，为什么地质年代的记时单位是百万年之久，这似乎是不可思议的，但是与地球46亿年的历史相比也就不足为怪了。
当火山喷发，岩浆从原先融熔状态成为固态岩石的时候，通常它们含有构成岩石结晶的放射性元素。这些放射性元素持续地发生蜕变。科学家们可以利用高灵敏度的仪器，去测量母体元素与子体元素的相对比例。在它们相对比例与半衰期都知道之后，那么岩石从冷却凝固之后经历了多少地质年代，就可以计算出来。世界上最古老的沉积岩发现于格陵兰的拉布拉多，距今大约38亿年；人们已发现有可靠记录的地球生命在南非的翁弗尔瓦赫特岩层中，距今已32亿年，它们均是通过岩层所含的放射性元素测得的。地球的构造
近年我国辽宁省西部发现了丰富的早期鸟化石，如孔子鸟、辽宁鸟和“长羽毛的恐龙”：中华龙鸟、尾羽龙等。化石的产出岩层在含火山灰的湖泊沉积的页岩中，科学家们称它为热河群。自20世纪20年代以来，有关热河群的沉积时代问题就一直是困扰中国地质古生物学界的难题。不同的科学家从各自研究的化石门类着手，来探寻热河群的地质时代，大家至今未能达成一致的意见，然而他们的观点归纳起来大体有三种即：晚侏罗世；晚侏罗世—早白垩世；早白垩世。古鸟类学家认为孔子鸟的形态与德国产出的始祖鸟近似，时代也大致相当，即侏罗纪晚期，大约在1亿4500万年前。使用火山灰中铷—锶同位素测定，得出的年龄是1亿2500万年，沉积时代是早白垩世，这一结果解决了人们争论多年的问题。
二、生命的起源
生命是什么
在地球上，我们到处都可以看到有生命的东西，比如有血有肉的动物，绿色的植物，还有细小的微生物等等，这些都是有生命的东西。那么，到底什么是生命呢？你可能会说：生命就是可以活动的东西。这样的回答是不正确的。潺潺流水、飘动的白云都是可以活动的东西，但这两种东西都没有生命。科学家们认为，看一种东西是不是具有生命，主要有两条标准：首先，凡是生命都必须具有自我复制、繁衍后代的能力。我们注意观察一下周围的动物、植物、微生物就会发现，它们都具有繁衍后代的能力。一些动物通过卵生或胎生繁衍自己的后代，一些植物则可通过种子延续自己的生命。其次生命都具有新陈代谢、吐故纳新的能力。从我们人类这种高等的动物，到非常原始的微生物，都具有吸收外界的新鲜物质、排除自己体内废物的能力。这是维持生命活力的根本，也可以说是生命的本质所在。
生命自生论说
自古以来，人类关于生命的起源就有许多的猜想。生命自生论是最古老的一种说法，这种观点认为生命是由非生命物质自生来的。古希腊人相信蚊子和跳蚤是从腐烂的东西里产生出来的；蝌蚪、蠕虫和许多小的生物是从泥土里孵出来的；苍蝇是从腐肉里产生出来的。在中世纪的时候，小孩子们被告知虫子是从面粉里生出来的。我国古代就流传着“腐草为萤”的说法，这就是说萤火虫是从乱草堆中生出来的。这些说法我们今天看起来都非常幼稚可笑，但在中世纪之前许多人都相信这种自生论的说法。
17世纪意大利哲学家瑞蒂做了一个实验，他把腐肉用纱布盖起来，就不会像通常那样产生蛆，而如果不用纱布盖起来，苍蝇把卵产在腐肉上，那么就会生出蛆来，而且还会变成苍蝇。瑞蒂的实验证明了蛆在腐肉中不是自生的，而是苍蝇卵产在腐肉里才能生出蛆来。一个世纪之后，意大利神父斯巴兰扎尼做了另外一个实验，他把肉放在一个密封的容器里煮沸，甚至在煮前肉已经污染了，但也没有小生物产生出来。他的这个方法很快就被人们用来保存食品，这样罐头食品出现了。
法国化学家巴斯德的实验是人人皆知的。他把肉放在曲颈烧瓶里煮成汤，瓶颈先往下弯然后再向上翘，他让瓶口敞开，冷空气能够自由地进入瓶内与肉汤接触，而尘埃和微粒沉积在瓶颈弯曲处的底部，不能进去。结果肉汤里就没有生长出微生物来，也没有任何生命迹象。然而，瓶颈打破后，尘埃颗粒和空气直接与肉汤接触，肉汤很快就能生出微生物。巴斯德的实验彻底否定了生命自生论说。
生命宇生论说
生命起源的第二个理论是宇生论说。宇生论者们认为生命的“原基孢子”是从太空中偶然来到地球的。这一理论一开始就遇到了两个难题，使它很难得到人们的承认：首先是在太空那样极冷、极热、极其干燥的空间环境中，又有强烈的辐射，这样脆弱的“原基孢子”是如何通过太空来到地球的，它们在这种恶劣的条件下还能保存活力，实在很难令人信服。第二点是这种说法不能解释“原基孢子”到达地球后是怎样开始复制生命的，它们在不同的地球环境中又是如何保存活力的。
尽管宇生论说遇到了各种各样的难题，但是近年来，宇生论被天文学家豪利和威克拉玛幸霍又重新提了出来。我们知道，陨石有三种类型：铁陨石、石铁陨石和石陨石。在石陨石中有一类炭素陨石，豪利和威克拉玛幸霍认为炭素陨石带有残存的有机物——氨基酸，生命可能通过这种途径穿过大气层来到地球。1969年，在澳大利亚的麦启逊上空爆炸了一颗炭素陨石，科学家们收集了它的碎片，从中分离出了少量的氨基酸，这些氨基酸一共有18种，其中有6种在活组织的蛋白质中存在。但有些科学家不同意这种氨基酸是“宇宙生物”的体内物，他们认为这些氨基酸是在炭素陨石进入大气层时与大气中的氮气和水汽相遇时产生的，是“途中”生成的化合物，因此，这些氨基酸并不能证明是太空自有的。但是，随着宇航工具的发展，天文观测手段的精深，生命来自外层空间的假说已不再是天方夜谭，而是作为一个科学研究命题在探索。“外星人”到过地球就是媒体、科幻等最大的卖点；“飞碟”入侵地球，更是耸人听闻的故事。尽管这些说法到目前都还没有科学证据，但引起的一次又一次的轰动效应却是千真万确的。坠落于我国新疆准噶尔盆地的陨石重达30多吨
地球生命的诞生
目前，无论天外来客的说法多么热闹，大多数科学家仍然相信生命孕育于地球。他们认为生命起源经历了两个阶段：化学进化阶段和生物进化阶段。
前苏联科学家奥巴林的化学进化说最具代表性。奥巴林告诉人们，原始的地球大气与今天的大气非常不同，原始大气富含氢、氮、二氧化碳、水蒸气，但是没有氧气。在紫外线辐射的作用下，水分子分裂并释放出氧气，有些氢与碳化合成甲烷，与氮化合成氨。在原始的条件下，这些分子结合成越来越复杂的化合物，这些化合物最终导致了生命的产生。可见，生命的起源实际上是一系列的化学反应过程，然后就开始了生命的进化，事情就是这样。
科学家们认为在地球的早期，地球逐渐冷却了下来，但它的内部温度仍然很高，火山活动频繁，不断喷出大量的气体、水蒸气，地壳也在不断地发生强烈运动，有的地方隆起形成高原山峰，有的地方下陷成为山谷和低地。大气围绕着地球，在地球的旋转和地心引力的共同作用下逐步形成了大气圈。大气中的成分主要是氮、氢、二氧化碳等气体，原始的地球缺少氧气。可能在地球生成后的很长一段时间，水仅作为一种超热的蒸汽存在于大气圈中，热的蒸汽上升到气圈外层，遇冷密集成雨降落下来，在降到地球前又变成蒸汽上升。后来当地球逐渐冷却到了允许雨水降落到地球表面时，低凹的地方就逐渐形成了湖泊、沼泽等，在最低的地方就形成大的水体——原始海洋。当时的海洋中含盐量很少，适合化学溶解和反应的条件就形成了，整个地球成了一个大坩埚，坩埚里无序地进行着各种各样的化合物的反应。
在这里，碳、氢、氧和氮彼此在反应、结合，在外界物理、化学条件（热、雷电、无机元素）的催化下形成了有机物或有机物的“先驱”分子如甲烷等。有机物反应可形成多键的类糖类，这些大的有机物趋于形成胶合物，溶解在水中。这种胶合物的微粒相遇融合逐渐形成复杂构造的凝聚体，这样的凝聚体可在表面上形成一种原始的“界膜”，这样的“界膜”把多个胶合物包围起来，就形成了单个的团粒子。现在的科学实验证明，细胞生物反应一般在具有半渗透性界膜的吸附下更容易进行。“凝聚体”的形成是生命起源中的重要一步。
科学家们曾经试验过多种人造的凝聚体，他们在实验室里可以得到这种类似的反应。20世纪50年代，美国科学家米勒做了一个在科学史上有名的从无机物到有机物演进过程的模拟实验。他模拟原始地球上的大气成分，用甲烷、氨气、氢气、水蒸气混合，通过放电火花，紫外线照射模拟太阳能，在一周内，反应产物中合成了11种氨基酸，其中有4种存在于天然蛋白质中，如甘氨酸和丙氨酸。氨基酸进一步的连接就是多肽，多肽再进一步地连接起来就会形成蛋白质。然而，蛋白质的形成却成了最大的难题，有的人认为这可能是因为缺少一种酶的催化。科学家们设想的凝聚体
凝聚体继续进行无序的反应就可以形成更大的团粒子或破裂成小的团粒子。在这个过程中最有可能形成的是酶，酶能加快或者促进这种特殊反应的速度。所以，这样的酶就叫做自动催化物，DNA的复制就是在酶的催化下完成的。在早期的地球历史中，这种自动催化物可能就在原始的海洋中形成，这样具有生命特征的自繁特性就产生了。DNA的确就是最重要的自动催化的产物。像今天的病毒一样，原始的生命开始可能仅仅是核蛋白，这些核蛋白最终形成了更为复杂的有机物质。有人把这称做“前生物阶段”。
病毒发现的启示
病毒的发现为科学家们研究生命的起源带来了曙光。病毒是目前人们所知的结构最简单的生命。但今天我们所知道的病毒不可能是高级生命的祖先，因为目前存在的病毒是寄生的，它们常常引起一些严重的疾病。寄生的病毒应该是那些自由生活病毒的后代，但是今天的病毒却表现出了有生命特征和非生命系统两大特点，这提示我们病毒可能就是介于生命与非生命间的过渡物质。病毒缺少核糖类物质，不能代谢，但是病毒有化学代谢机制。一个病毒实际上是由一个核酸体被蛋白质的壳围着。与遗传物质基因一样，病毒通常也可以产生不变化的个体。也就是说，病毒也能产生变异。
但是，病毒不同于我们一般所知道的生物，这是因为病毒不能呼吸。病毒最明显的特征就是表现出非生命系统，它们可以形成晶体被蓄存起来而不失去活力。1935年，科学家们第一次发现结晶病毒不但可以引起烟草病，而且结晶还可以转变成核蛋白。化学的纯化不仅证明它们可以形成结晶，而且当病毒的悬浮液被离心时，它们可以形成明显的沉淀界线。如果将病毒破碎成蛋白质和核酸，则两者都没有活力。然而当再重组它们时，就能形成有感染活力的病毒。因此，科学家们认为病毒和生物是同源的或是接近同源的。他们认为病毒正好是处在活的生命和死的非生命的界线处。病毒是生命和非生命的中间类型。从这里我们可以得出生命来自于非生命物质，也就不足为怪了。
马古利斯的理论
共生在生物界是一种普遍现象。如有一种放射虫在它体内“饲养”着比它们更小的生物即单细胞的黄藻。黄藻生活在放射虫的体内，与放射虫成为生活上相互依存的伴侣。共生的藻类均匀地散居在放射虫胶质层中，有时这种藻类可多达数百个，透过阳光进行光合作用。藻类生活在放射虫体内或许是可以得到适当的庇护，当放射虫饥肠辘辘时，共生藻就可能是放射虫现成的食物。人们将这种现象归于生物之间的相互利用。受此启发，美国科学家林恩·马古利斯打破生命起源的传统说法，认为共生可能是产生生命的途径，这就是生命共生起源论说。中华细丝藻化石
早期的地球是缺氧的环境，鞭毛藻是需要氧气的，而鞭毛藻内的叶绿体能进行光合作用，产生氧气，所以科学家们认为鞭毛藻与鞭毛藻内的叶绿体实际上是一种共生。蓝绿藻生活在池塘小溪、烂泥沼泽和湖滨海滩，虽然它们大多数独立生存，但有些蓝绿藻也与极不相同的伙伴共生，生活在绿色植物叶子的叶脉、根的皮层和茎的腺体中。许多科学家认为细胞的细胞核是古细菌的后代，而蛋白质的合成代谢是起源于一种喜欢酸性的耐热细菌，细胞的线粒体则是由蛋白细菌进化来的。过去曾经独立生存的植物的叶绿体是经过长期的进化而融进蓝绿藻的，最后形成了蓝绿藻的不可缺少的一部分，马古利斯把这种融合现象叫做“内共生论”。
共生是30亿年前生命一诞生就存在的一种现象，今天许多生命仍在进行着共生。科学家们推测，生命在30多亿年之前就诞生于地球了。最早的生命诞生于海洋中，他们认为，原始的海洋中盐分很少，与现在的淡水差不多，这就为核酸、蛋白质等这一类生物大分子的进一步演化提供了有利的自然环境。经过长期的演变进化，原始生命的内部结构逐渐复杂化。特别是细胞膜的形成，代替了原始生命的“界膜”，转变为具有最初生命形态的原始细胞。武定虫化石
早期这种简单的生命之间相互“共生”融合的结果，诞生了有新陈代谢和繁殖后代能力的原核生物。科学家们已经在南非德兰士瓦、澳大利亚昆士兰距今32亿年前左右的岩层中找到了球形和椭圆形的细菌化石，这些细菌化石的直径约为0.1～0.75微米。在距今35亿年前的澳大利亚沃拉乌拉发现了圆顶状层状的叠层石。在北美洲巩弗林特燧石层中，发现了距今19亿～16亿年前的细菌遗迹，直径约为1微米。在非洲有一个叫布拉瓦的地方发现距今30亿年以前地层中的蓝藻化石。所有这些均是早期生命的痕迹。
20世纪80年代，美国古生物学家巴洪和诺尔报道，在南非的斯威士兰的古老堆积中发现了距今34亿年以前的生命。他们认为在电子显微镜下可以看到与原核藻类相似的古细胞化石，这些古细胞已有平滑的有机质膜，有的膜里包着有机物。古细胞呈椭圆形，直径2.5微米，有的细胞正在分裂成两个细胞。假如他们的观察无误的话，那么，生命起源就可追溯到34亿年前了。进化是生命追求更高层次的最伟大的统一原则。一方面生命在不断地变异，另一方面生命组成的基本分子和化学过程又是相对稳定的。所有的生命都是由基本的化学物质组成的，它们是一些特定的糖、氨基酸、脂肪和核酸。生命有着基本相似的代谢和复制过程，现在地球上的千百万种生物是从34亿年前的祖先那里起源和进化来的。25亿年前最古老的真核生物化石
三、藻类统治的世界
叠层石——最古老的生命遗迹
如果你到过北京，去过人民大会堂和北京火车站的贵宾接待室，你就会发现，在人民大会堂光彩的石柱上和北京火车站的贵宾接待室的墙壁上镶嵌着的花团锦簇和如云似雾的花纹的石头。但你不要以为那是人工制作的，那可不是普通的石头，那一圈圈儿叠加的环状放射花纹的石板，实际上是8亿年前海生藻类形成的叠层石灰岩。在前寒武纪的海洋中，除去单细胞的蓝藻外，还有漂浮于海面的多细胞的丝藻。那时，这些藻类早已经普遍地出现在一望无际的古海洋中，它们分泌钙化层，堆积在海底并形成馒头状的藻类叠层石和巨大的锥状叠层石。在澳大利亚的鲨鱼湾的浅海层中的叠层石
5.7亿年前的前寒武纪地层在我国分布很广，因古代印度人、欧洲人称中国为“震旦”，所以，我国古生物学家一般把这个时期称做“震旦纪”，现在国际上一般称这个时期为前寒武纪。这个时期的地层含有大量的藻类化石，它们积累成厚厚的岩层——叠层石灰岩，这种岩层经过加工就成了一种十分美丽的名贵建筑装饰材料。古海洋中的叠层石，主要是绿藻的群体和丝状体。丝状体是由许多形态相同的细胞联结而成的。它们大多生活在20～30米深以内的浅海中，固着在海底，随着季节的变化，它们以不同的速度生长，每年都有生长和停止生长的季节。这种生长也受海潮涨落的影响，这样就形成了生长的层理，一圈儿一圈儿的叠层，古生物学家就称之为叠层石。叠层石常常组成极大的锥层叠层石或简单连续的柱层叠层石，形成礁体。现在的叠层石多在澳大利亚的鲨鱼湾的浅海中，其构造与前寒武纪的叠层石非常地相似。另外，科学家们在安徽省寿县、怀远一带，8.4亿～7.4亿年前的地层中还发现了一批类似于现代海生须腕动物的多细胞的实体化石。
原核生物的繁荣
距今34亿年前，海洋里出现了原核生物。这些生物非常微小，在显微镜下我们才可能看到它们，它们是一些没有明显细胞核的生物。原核细胞仅有类似细胞核的核区，但没有核膜包围，形态不定，与细胞质分界不明，细胞质和核区少许染色体分布在整个细胞中。蓝藻是比较原始的原核生物，然而不管怎么说，从进化上看，这些生物比细菌要进步。蓝藻已有光色素，在阳光下可由二氧化碳和水合成糖，制造营养，所以它们靠自己就能生存。也就是说，它们是自养型的。细菌和蓝藻都是“原核生物”。蓝藻可能在34亿～33亿年前就开始出现。科学家们从早期蓝藻化石上就可以看到最原始的蓝藻，它们是一些简单的单细胞蓝球藻类。在25亿年到17亿年前，出现了水生的丝状体的蓝藻，它们成群地生活。到15亿年前之后，尽管其他藻类也已经出现，但蓝藻仍然很多，所以有人就把前寒武纪又叫做蓝藻的时代。6亿年前，前寒武纪海洋中的藻类
藻类世界的风采
我们常常说生物的进化是“从阿米巴虫到人”，这个说法现在看来越来越不准确了，因为最早的生物形式比阿米巴虫要原始得多。最早的生物应该是光合细菌或是一类生活在原始海洋中的单细胞藻类。目前，科学家们普遍认为，鞭毛藻是最早的生物之一。鞭毛藻比阿米巴虫要原始得多，可能是阿米巴虫的祖先。在显微镜下我们可以看到，鞭毛藻的外形呈长梭形或圆柱形，在它的“体躯”前端有一个凹口，由此伸出一根鞭毛，能摇摆推动自己前进，在口凹的下方有一红色的、有感光能力的“眼点”，故它也叫做眼虫。人们之所以把鞭毛藻叫做“虫”，是因为鞭毛藻能自主运动，它能靠细胞膜吸取水里的有机物为食，过着动物式的异养生活。但眼虫的细胞内含有叶绿素，由于有叶绿素，它能进行光合作用，自己制造营养，因此它又很像植物，所以人们也叫它鞭毛藻。
鞭毛藻和许多有叶绿体的藻类一样，它们的确有植物和动物的两重性，它们都是处在动物和植物之间的一类生物，这说明植物和动物是有共同祖先的。根据自然界的这种现象，德国的生物学家赫克尔把生物划分为三大类群：原生动物（微生物）、植物和动物。这一划分体现了生物的生活方式和进化关系，现在仍然被人们普遍使用着。
但是，鞭毛藻已是比较复杂的生物，它可以看做是动物和植物的起动点。蓝绿藻则是更为原始的原核生物，它们的细胞核没有膜包着，形态不定，与细胞质分界不明。但是蓝绿藻已能自营生活，自己制造营养，它的光色素在阳光下能将二氧化碳和水合成糖。虽然细菌是比较简单的生命，但它们的细胞质的化学成分与高等动物、植物的细胞质的化学成分没有太多的不同。细菌和蓝绿藻被叫做“原核生物”，它们与细胞核被核膜包围着的“真核生物”有明显的区别。鞭毛藻
25亿～6亿年前，藻类在古海洋中开始繁殖，这个时期的蓝绿藻类已经有了能够进行光合作用和独立繁殖的能力，这是生命演化史上的一大飞跃。在海洋中，除了单细胞的蓝绿藻外，还有漂浮于海面上的多细胞的丝藻。这时，多细胞的丝藻已经普遍地出现在一望无际的海洋中，它们堆积在海底并形成馒头状的藻类叠层石和巨大锥状的叠层石。
在25亿～6亿年前，藻类不仅成为了征服海洋的先驱者，随后也是它们成为了登上陆地的先锋。今天我们看到的花草、树木都是古藻类的后代。随着藻类的大量出现，它们释放出了大量的氧气，这预示着地球上郁郁葱葱的绿色世界即将到来。
真核生物的诞生和发展
在距今15亿～14亿年前，地球上出现了具有细胞核的真核生物。真核生物有了明显的细胞核，细胞核被核膜包围着。真核生物细胞的核膜具有半渗透性，在核膜外的细胞质内有细胞器，如线粒体、叶绿素等。真核生物包括蓝藻以外的藻类、真菌、高等植物和一切动物。
这个时期，藻类中出现了红藻类，例如有前管孔藻、多管藻和放射线藻等。这些藻类化石的钙化现象相当清晰，由致密、放射状排列的线体组成，它们的结构复杂。它们形成蘑菇状的叠层石礁体，与现代的珊瑚礁很相似。在我国大连一带，发现的红藻类锥体最大的长度可达数十米，最小的只有1米多。这些化石对探索藻类的起源具有重大意义。
伊迪卡拉生物群
在地球漫长的历史长河中，曾有过几次大的冰期出现。地质记录中最早的冰期是在距今10亿～6亿年前，这次冰期的延续时间和冰舌覆盖的大陆面积都远远超过了以后的几次冰期。这一冰期的记录较完整地显示在澳大利亚的乌贝拉塔那岩石群，该岩石群出露在澳大利亚南部的菲利的尔斯地区。这一冰期对生物的进化产生了重要的促进作用，也造成了地球上生命第一次大灭绝。这一时期出现了真正的多细胞动物。这就是菲利的尔斯地区的著名伊迪卡拉动物群。
伊迪卡拉动物群中发现有世界上最早的蠕形动物、水母类、海鳃类，以及与脊椎动物有着密切关系的棘皮动物的化石。在伊迪卡拉动物群中记录了有性生殖的发生和发展，这在整个生物进化过程中起着极其巨大的作用，它是生物发展过程中的一次巨大的飞跃。由于两性的结合，后代接受了父母两者的遗传物质，这大大地丰富了后代的发育和遗传的基础，增强了后代的活力，增强了种的变异性和对环境的适应性，为种族的发展和繁荣提供了更为广泛的选择。伊迪卡拉动物群是生命进化中的一次大爆发，这预示着生命春天的来临。
四、生机勃勃的大陆
陆地植物的起源
在古老的水域中，生物从细微的细菌和单细胞的蓝藻、绿藻，发展到躯体巨大的多细胞绿藻、红藻和褐藻。在自然界里，生物一直在不断地进行着争取空间和日光的斗争。它们不满足于水域中的生活，一旦条件允许，它们就会向陆地上发展。根据现有的化石资料，科学家们发现，在志留纪的晚期才有最原始的陆生维管植物——裸蕨植物的出现。
目前，多数科学家相信，裸蕨植物是由藻类起源的。但是，它们究竟是由哪类多细胞的藻类演化出来的，人们仍存在着不同的意见。有人认为，最原始的裸蕨——光蕨的形态与褐藻类有着相似性。比如，它们有着相似的二叉式的分枝；裸蕨的世代交替与褐藻类类同；裸蕨的性器官与褐藻类的多细胞性器官有相似性，因此，认为裸蕨有可能是由褐藻类进化而来的。但是，也有人认为，褐藻类中的藻褐素抗光性较差，在强烈的日光下容易分解，所以褐藻和红藻一般生长于水深在几米到20米开阔的潮汐海湾中，这里距离陆地较远，因而他们认为褐藻并不容易顺利地进化成新的植物，成为陆地的主人。
最早的陆生裸蕨植物的色素与绿藻是一样的，与其他高等植物也一样。色素是植物的基本特征，它们在光合作用中担任着极其重要的角色。绿藻的细胞壁和高等植物的细胞壁一样，主要成分是纤维素。绿藻和高等植物在细胞中都储藏着淀粉。由于绿藻具有这么多的性状与高等植物相同，因而，一些科学家认为维管植物的祖先可能就是绿藻。今天，在陆地上还有不少的绿藻着生于树皮、岩石或湿润的地上。也许它们中的某一类群进化成了裸蕨植物，进而再进化出其他的陆生高等植物，最后出现了被子植物，从而成为了当今陆地的主人。
最早的登陆植物
大约在距今4亿多年以前的志留纪晚期，部分植物开始由水生向陆生发展。这时，水域中的藻类通过光合作用，把水分子中的氧分子释放出来，扩散到了大气之中。那时，大气中的含氧量已经达到了今天大气中含氧量的1/10，初步满足了植物到陆地上生活的最低要求。在距离地面上空20～40千米的大气层中，游离的氧分子经过电解成为臭氧，形成了一个相当厚的臭氧层。臭氧层可以减弱或吸收过分强烈的紫外光，保护生物免遭辐射杀伤，从而使生物可以离开水域，安全地生活到陆地上。在这一时期，地球上出现过一系列的剧烈的地壳运动，陆地抬升，海水撤退，许多地区的浅海转为低湿平原、高地，出现了无数的大小不等的土壤肥沃的洼地、湿地，气候湿热。这种条件，使植物有了向广阔陆地发展的可能。
植物从水生过渡到陆生，经过了一个极其复杂而漫长的进化过程。它们必须具备吸取土壤中的水分和营养物质的器官——假根和根系。另外，植物为防止水分的丧失和进行气体交换以及水分和养分的运输还需要输导组织。在植物中，这种输导组织主要分为两部分：木质部和韧皮部。木质部负责运送根部吸收的水分和矿物质；韧皮部则把根部吸收的水分和养分进行同化作用后的产物，输送到植物体的各个部位。比如，要能维持生殖细胞的活动，以保证它们能顺利地产生后代，这种水分和养分的输送就是必不可少的。由于蕨类植物和种子植物都有木质部和韧皮部组成的输导系统，所以，人们把它们叫做维管植物。
光蕨是一种最古老的陆生维管植物，它发现于英国和捷克的晚志留世的地层中。这类植物高不到10厘米，它们的轴很弱，直径不到2毫米，与我们今天使用的普通火柴棍儿差不多。光蕨还没有真正的根，只具有位于地下、起固着和吸收养分作用的假根。它们没有叶，只有光秃秃的茎，所以叫光蕨。光蕨主轴上重复地分叉，在顶端长着一个圆形的孢子囊，因孢子囊内有孢子，所以，科学家们认为光蕨是裸蕨类植物。科学家们详细地研究了光蕨化石，发现它们的茎的木质部已有了管胞（一种纺锤形的管状细胞，首尾相接），细胞壁是由纤维素组成的。这些因素就保证了光蕨能在荒凉的陆地上屹立生长。在我国新疆泥盆系的地层中，科学家们已经发现了保存较好的光蕨化石。光蕨化石
陆地植物的演化
以光蕨为先驱的裸蕨类植物成功地登上了陆地以后，蕨类植物大繁荣的序幕就拉开了。裸蕨类植物没有真正的根系，没有叶，还是过着半陆生的“两栖生活”。在早、中泥盆纪，裸蕨类植物极为繁盛，到了晚泥盆世时，它们就逐渐消亡了，继而代替裸蕨类植物的是它们的后代：石松、节蕨（楔叶植物）和真蕨类植物。
到了石炭纪时期，大气中的游离氧已经达到了现在大气中含氧水平的二倍至三倍。这时，地球上的气候十分温暖，而且土壤肥沃，为陆生植物的繁荣创造了十分有利的环境。就在这种情况下，地球上第一次出现了原始的森林。这是植物成功地征服陆地的标志，是蕨类植物大繁盛的时代。蕨类植物是用孢子繁殖后代的。一个孢子是一个细胞，里面储藏着营养物质，孢子脱离母体后，能够直接发育成新的个体。现在餐馆里有一种受欢迎的野菜，叫做蕨菜，这是属于凤尾蕨科的一种多年生的草本植物。如果你仔细观察它的叶子，在叶子背部的边缘上就可以找到许多小的凸包，那就是储藏孢子的孢子囊群。
蕨类植物已经有了专门制造营养的器官——叶。叶是由枝条扁化或由茎的表面生长出来的。有了叶，就扩大了进行光合作用的面积，就能更多地吸收利用日光中的能量。有了根，才能使植物体可以“盘根错节”地深入到土壤里，从而吸取更多的水分和矿物质，这时的节蕨植物和真蕨植物有了更加完善的输导系统，使蕨类植物成为了真正的陆生的“子民”。这时候的陆生植物不仅有草本，也有木本；有一年生的，也有多年生的；有灌木，也有乔木。它们在滨海、湖泊和沼泽地区形成了茂密的森林，它们枯萎死亡之后，被冲到湖泊或沼泽中堆积在一起，经过几百万年的长期埋藏，经过炭化、变质，形成了煤层沉积。我国北方的晚石炭纪的煤田、南方的晚二叠世的煤田都很多，它们都是这样形成的。
石松植物是维管植物中的一个特殊的类群。它们具根、茎、叶。叶从枝面生出，细长如针，不分叉，螺旋式排列；根从根座上生出。它们的孢子体，不管是向上的枝或是向下的根座，都是典型的两歧式分叉。石松植物向着两种类型发展，一种是草本的，一种是木本的。木本的石松植物发展成乔木类型，如石炭一二叠纪时的鳞木和封印木等，多生于热带地区沼泽地中，形成沼泽森林。鳞木是一种高大的乔木，其高可达30～40米，直径可以有2米。它们的树干也是两叉分枝，狭长的叶子可以有1米长，叶片有中脉。在树干上具有螺旋状紧密排列的叶座，这是叶子脱落后留下的，叶座是叶的基部，突出于茎的表面，一般是菱形，看起来很像鳞片，所以叫鳞木。鳞木在2亿多年前的古生代结束时就灭绝了，现在人们只能在化石中看到它的雄姿。
节蕨植物也叫做楔叶植物，因其茎上有明显的节和节间而得名，现生的类群有木贼。节蕨有茎、叶和根。化石中最常见的是石炭一二叠纪时的芦木。芦木也是在沼泽中生长的高大乔木，叶子轮生在分枝的节上。芦木的叶子是由小枝扁化而来的，与鳞木的叶子不同源。
在古生代以及中生代另一类重要的造煤植物是真蕨类植物。真蕨植物的叶由枝条扁化、合并而成，与石松植物迥然不同。它们的叶子很大，常为羽状复叶，这种叶子叫蕨型叶。这种大叶有利于光合作用的进行。孢子囊生长在叶的背面或叶的边缘，可直接得到叶的营养。真蕨类植物一般生活在陆地上，少数在沼泽中生活，也有的附生在其他植物的树杈上。鳞木
蕨类植物的大量繁殖，促成了地球历史上原始森林的第一次出现，它标志着植物进一步征服了陆地。原始森林的出现为动物从水中走向陆地创造了物质前提，这预示着生物进化的新时代即将来临。产于新疆晚三叠世的芦木化石
裸子植物
裸子植物顾名思义就是裸子植物的种子是裸露在外的，未被大孢子叶包裹，从裸子植物开始，植物开始了第一次用种子传种接代，而我们前面谈到的各种蕨类都是用孢子繁殖后代的。但是，用孢子繁殖后代，有一个致命的弱点，那就是孢子的繁殖不能没有水。因此，依靠孢子繁殖后代的植物不能远离水域，只能在沼泽或潮湿的地区生活。从裸子植物开始，植物的繁殖改用种子。种子与孢子不同，它不是单细胞的，而是多细胞的器官，一般包括胚、胚乳、种皮等部分。种子储备了较多的营养物质，胚得到足够的营养后可顺利地发育成植物的幼体。种子的出现，在植物的发展史上具有重大的意义，它使植物进一步摆脱了对水的依赖，能够在干旱的环境中繁衍后代，是植物进一步征服陆地的一种适应。4亿年前的蕨类植物——古羊齿
裸子植物起源于一种叫做前裸子植物的蕨类，如科学家们发现的古羊齿类、戟木类化石都是这种蕨类植物，这种植物生活在4亿～3.7亿年前的泥盆纪中晚期。它既有真蕨类植物的特征，也具有裸子植物的特点。这类植物具有复杂的枝系，最末级枝小而扁化成叶子，叶子为羽状复叶。孢子囊中的孢子由同孢子发展到大小孢子的分化，进而进一步分化成异孢子。前裸子植物演化出了有“种子”的植物，人们把它叫做种子蕨。它们是一些乔木，高可达10米。种子蕨虽然有了种子，但还没有花，也没有“胚”。种子蕨虽然有了花粉粒，但却没有一般的花粉粒在萌发时所形成的“花粉管”。这些特点正好证明了它们是处于蕨类植物和裸子植物之间的中间环节。种子蕨的叶子是典型的蕨形叶，常为羽状复叶，与一般真蕨的叶子很像，不同的是种子蕨的叶子上有厚的角质层，这说明种子蕨更适合陆地上的生活。裸子植物出现于泥盆纪的晚期，大量繁殖的时代是从距今2.25亿年前的晚二叠世，到距今1亿年前的晚白垩世，随后即被
被子植物
代替。由此可见，裸子植物统治陆地大约有1.25亿年之久。现存的裸子植物包括苏铁、银杏、松柏等类群。苏铁类起源于种子蕨，它们的种子生长在叶上。苏铁和本内苏铁在二叠纪开始出现，它们繁盛于恐龙时代。苏铁类的叶子很大，革质耐旱，叶片常分裂，羽状复叶。它们不仅是素食恐龙的食物，而且苏铁类和恐龙类一起构成了中生代独特的景观。有些苏铁类现在依然分布于热带和亚热带。我国目前就有现生的苏铁。而本内苏铁在晚白垩世时期就已经灭绝了。银杏类和松柏类是人们最熟悉的裸子植物，它们多数是高大的乔木。银杏类最早出现于二叠纪早期，它们在中生代最为繁盛，而到了新生代其数量大减，目前仅有几种，因此，银杏常被称做“活化石”。现在我国许多庙宇中常栽有银杏，其果壳白色坚硬，是它的外种皮，俗称“白果”。银杏也叫“白果树”，在河南省登封县嵩山的嵩山书院里就有一株高大银杏树，树干粗达5米之多。据记载，在公元前100年左右，汉武帝到嵩山时，曾封此树为将军树，也就是说此树至少已有2100年的历史了。繁盛于恐龙时代的本内苏铁古银杏和它的几种叶子
松柏类是最著名的裸子植物，它们在石炭纪晚期就已经出现，到中生代后期达到最盛，现如今仍有500多种生活在地球上。松柏类大多数为高大的乔木，北美的巨杉往往高达百米，主干直径可达十多米，为树木中的巨人。松柏类的叶通常细小，形如针或线形、鳞片形，叶面具厚的角质层，气孔下陷到表皮层中。这些形态说明它们有耐旱性，它们多数为常绿植物。松果化石被子植物
被子植物以花为其特征，因而人们也叫它“显花植物”或“有花植物”。被子植物是现今植物界最繁盛和最庞大的类群，现有近400科，27万余种。我国大约有343科，3.1万多种。在长期的演化与发展中，被子植物获得了较蕨类植物和裸子植物更大的可塑性和适应性，得到了更广泛的分布。被子植物与人类的生存和社会发展关系十分密切。人们吃的五谷杂粮：小麦、水稻、玉米、谷子等；欣赏的花卉：如月季、牡丹、玫瑰；穿衣所需用的棉麻都是被子植物。
但时至今日，世界上最早的花是什么样的？被子植物到底起源于哪一类植物？它们在何时、何地起源？这一系列耐人寻味的问题却没有得到明确的回答，它们一直是古植物学家们研究的热点课题。早在100多年前，达尔文在研究物种起源时，他就为一些问题而困惑。他发现，在距今1.35亿年前的白垩纪早期的地层中，突然出现了大量被子植物化石，然而他却又找不到这些化石的祖先类群，这是为什么呢？他认为这实在是不可思议的事。达尔文称其为“讨厌之谜”，他只能用化石的“地质记录的不完全”来解释。
多数古植物学家推测，被子植物的花可能起源于裸子植物的孢子叶球。一个典型模式的花是由花萼、花冠、雄蕊和雌蕊组成。花冠是由花瓣组成，原始的花瓣是螺旋状排列的，后来才出现了轮状排列。花瓣是由小的孢子叶退化而形成的。花瓣的细胞中含有各种花色素和芳香油，因此花朵才色彩艳丽，香气四溢。被子植物的胚珠包于子房之内，经传媒（风、虫、鸟等）帮助受精后，胚珠形成种子，子房形成果实，种子则包在果皮内，这样便于在各种环境中繁衍后代。
尽管经过100多年的努力，人们仍然没有发现可靠的被子植物祖先化石。多年以前，科学家们在法国和美国科拉罗多州三叠系的地层中发现了一种形似棕榈的大叶片化石，并叫它“萨米格叶”。科学家们曾把它当成被子植物，由于该植物的叶子无中脉和叶柄，后来证明可能是苏铁类。在印度的侏罗纪地层中出现过一种有次生木质部的植物化石，名为“印度同型木”，有人曾认为它与被子植物的木兰类有关，后来查明该化石原来是本内苏铁的次生木质部。前几年，在我国媒体上也曾报道，在辽宁发现了侏罗纪被子植物化石，经查可能是一种裸子植物买麻藤类。目前，有关被子植物的起源推测很多，但迄今尚无定论，人们一直在寻找早期的被子植物化石。
1998年，在我国辽宁省北票市黄半吉沟村的晚侏罗世到早白垩世的地层中（距今1.45亿～1.24亿年前），中国科学院南京地质古生物研究所的孙革等人发现了迄今世界最早的被子植物——“辽宁古果”。“辽宁古果”较以往国际植物学界公认的最早被子植物化石要早1500万年。“辽宁古果”的发现使人们找到了被子植物在侏罗纪晚期确实的化石证据。这一发现有望最终解开达尔文的“讨厌之谜”。“辽宁古果”化石标本保存的是生殖枝，它由主枝和侧枝组成，主枝长8～10厘米，侧枝长5～8厘米。生殖枝上以螺旋状排列着数十枚“蓇葖果”，长5～9毫米，宽1～3毫米，“蓇葖果”由心皮对折闭合形成，内含2～5枚胚珠（种子）。在生殖枝的下部还有10枚雄蕊，其花药2毫米长，内含似单沟状的被子植物花粉。“辽宁古果”显示了最早期被子植物的原始性：种子被果实包着，雌蕊和雄蕊兼备，又产有较原始的被子植物花粉。所以“辽宁古果”被认为：“是迄今惟一有确切证据的全球最古老的花。”“辽宁古果”的发现，为全球被子植物起源的研究提供了难得的化石资料。“辽宁古果”——迄今全球最古老的被子植物
3亿6000万年前，石炭纪（因产煤而得名，因为日本人称煤为石炭）大型植物出现在沼泽地带，形成了煤层森林，软木质的树林丛生在潮湿低地，两栖动物大规模地出现，高大的石松类、木贼类等孢子植物覆盖在广阔的原野上。蕨类、种子蕨类更为茂盛。柯达树高耸挺拔，大地一片生机勃勃。2亿9000万年前的二叠纪，动物的羊膜卵形成了，最早期的爬行动物出现在了大陆上。二叠纪结束时，生命进化史中最大规模的灭绝事件到来了。2亿4800万年前，三叠纪时期的“泛大陆”开始裂解，分成了南北两个大陆：欧亚大陆与冈瓦纳古陆。这时最原始的哺乳动物出现了，第一只恐龙和第一只翼龙也从古龙类中演化了出来。海洋中已有巨型的鱼龙在游弋，海底的泥滩上，体型像龟一样的盾齿龙，正在寻找着头足类菊石作为美餐。地球已搭好了舞台迎接它的新主人——恐龙的出场。高耸挺拔的柯达树
五、生命大爆发
动物开始登场
生物产生之后，便迅速地开始了分化，这种分化至今仍然在进行着。从上面我们可以看到，动物从“亦像动物亦像植物”的原始单细胞藻类就开始与植物分道扬镳了。大约在十多亿年前，地球上出现了最原始的单细胞动物。它们是一群十分低等的动物，是由一个细胞组成的，科学家们把它们叫做原生动物。原生动物虽然没有真正器官的分化，却有了多细胞动物的一切主要生理机能。变形虫，也就是阿米巴虫是最有代表性的原生动物。如果我们从水池里汲取一滴水，在显微镜下就可以看到体形经常变、不断伸出伪足的阿米巴虫。目前，科学家们在我国贵州省翁安发现了5亿8000多万年前的微型多细胞动物化石，它们的体长约1毫米。而到了寒武纪早期的化石记录中便出现了硬躯壳的动物，有孔虫以及后来出现的放射虫都是这样的一些原生动物。
达尔文遇到的挑战
到了6亿年前，早期海洋中已不是藻类独占的领域，千姿百态的动物已开始在海洋中展开了激烈的生存斗争，一个生命爆发的时代来临了。我国云南澄江帽天山一带沉积着距今5亿3000万年前的早寒武系形成的细粒泥质层状岩石，它们是在浅海或三角洲前的水底斜坡上堆积而成的。岩层中含有丰富的多细胞动植物化石，保存完整，有的具有软躯体的、清晰的印迹和内部器官的构造。这些化石包括钩藻类、红藻类、有孔虫、海绵类、腔肠类、贝类、节肢动物、脊索动物和脊椎动物，现在生活在地球上的生物门类几乎全都出现了。这一动物组合称做澄江生物化石群。这些生物是在短短的几百万年的时间内大量涌现出来的，它们完全没有祖先的痕迹可寻。对我们人类来讲，几百万年的时间当然很长很长了，但以34亿年的生命历史这一尺度来比较，几百万年只是很短的一瞬间，在这一间隙生物在进化的过程中发生了第一次大爆炸式的发展。这与我们所知道的达尔文的生物是逐渐演变进化的渐变式理论不一致。澄江生物化石群的发现揭开了生物演化史上的宏伟篇章。它使我们认识到了生物的演变进化是跳跃式的，是时快时慢式的演化。
20世纪古生物学最惊人的发现
我们现在居住的地球是一个生机盎然的世界，你可能根本想象不到5亿3000万年前的大陆上是怎样的一番荒凉景象，那时的大陆到处是一片荒芜，尽管浅海中已有了多种多样的无脊椎动物，它们或隐藏在各类海藻丛中，或爬行在海底，但科学家们还没有找到任何陆生生物的痕迹。
海绵是最原始的多细胞动物。它们的成体往往是附着在海藻上生活，那时的海藻有中华细丝藻、螺旋藻和约克那斯藻等藻类。幼体则是到处漂浮。成体的体壁上一般有骨针和骨棒样的双层结构，体壁上有用于摄食和呼吸的小孔。我国云南澄江生物化石群中的海绵有细丝海绵、斗篷海绵、软骨海绵等。海绵至今仍然生活在海洋中，它们的进化较慢，亿万年来变化不是太大。
澄江生物化石群中最多的生物是节肢动物。这些动物的身体分节，出现了更先进的有关节的肢足，甚至有的种类出现了外骨骼，现在的虾、蟹、昆虫等都属这一类动物。在澄江生物化石群中，不论是种类还是数量，最多的动物是三叶虫和三叶虫状的节肢动物。三叶虫的身体上下左右都可分为三部分，背甲被两条纵沟分成左、中、右三叶；虫体可分为头、胸、尾三部分，所以得名三叶虫。它们的鼎盛时代是在寒武纪和奥陶纪，到了二叠纪末已完全绝迹了。云南虫、武定虫、莱得利基虫等都是寒武纪时最常见的三叶虫。中国科学院澄江动物群工作站
澄江生物化石群中的一些三叶虫状的节肢动物结构较简单，如网面虫、刺虫、尾头虫和海怪虫类。它们都有头节、胸尾节，头有覆甲和大大的眼，游弋在海洋中觅食。有的节肢类已有螯肢摄取食物，奇虾类是这一类生物中最大的食肉类动物，其体长可达2米，它们有一对捕食用的巨螯型前附肢，身体呈流线型，善于游泳，足肢已经退化，平时它们多潜伏在海底，等待猎物出现时进行突然袭击。
澄江生物化石群中最有意思的动物是腔肠类动物。我们现在熟悉的腔肠动物有水螅、珊瑚、海蛰等。那时，腔肠类动物已进化成了双胚层的动物，它们一般附着在东西上生活，但也有漂浮生活的。“先光海葵”是以发现澄江生物化石产地的我国科学家侯先光的名字命名的腔肠类动物。1984年7月，南京地质古生物研究所的年轻科学家侯先光，只身到达云南澄江帽天山一带采集古介形虫化石标本，他首次采集到一块保存完好清晰的软体化石。他敏感地意识到这块化石有可能与加拿大不列颠哥伦比亚州的寒武纪伯吉斯山化石宝库所产的化石相媲美。他在帽天山工作几天后返回了南京。1985年侯先光与他的导师张文堂一起公布了澄江化石群的发现，从此这里的化石考察工作一发而不可收拾，澄江帽天山也出了名。澄江生物化石群成了“20世纪古生物学最惊人的发现之一”。除了原始的海葵外，栉水母是最难得的一种化石，因水母体是柔软的，主要是胶质体，有口凹，凹口处有触手，很难保存化石。然而在这里却发现了帽天山囊水母和中华囊水母。水母至今仍然生活在海洋中，也许你不知道吧，我们现在餐桌上吃的海蛰实际上就是水母。澄江动物化石
多足缓步类动物是寒武纪时期海洋中非常奇特的一类动物。它们的身体近于圆柱状，腹部两侧有成对的腿，细长的腿没有肢节，腿的尖端有尖爪，善于攀援。身前端有很小的嘴，可吮吸其他生物的体液。微网虫、怪诞虫、爪网虫和罗哩山虫等就是多足缓步类动物的代表。多足缓步类动物复原图
六、鱼类的时代
脊椎动物的出现
澄江生物化石群中最惊人的发现是脊索动物化石和脊椎动物化石的发现。这一发现使这两类群动物的进化历史向前推移了1500万年。
在动物界中，科学家们根据动物体内有没有一串对身体起支持作用的脊椎，也就是有没有我们平常说的脊梁骨而分成两大类：一类是没有脊椎骨的，我们把它们叫做无脊椎动物，如河里的虾、陆上的蠕虫、空中飞的昆虫都是无脊椎的；另一类是有脊椎骨的，我们把它们称做脊椎动物，如水里游的鱼、地上爬的龟、草原上奔驰的马，包括我们人类自己都有一串分节的脊椎骨。到目前为止，脊椎动物是生物界中最进步、最高级的一类生物。
科学家们推测有脊椎骨的脊椎动物是由脊索动物进化来的。因为脊索动物有一条纵贯全身的脊索，脊索经过骨化就有可能进化成为脊椎骨。而脊索动物的来源有两种说法。我们知道，现今生活在海里的海星、海胆等，它们的身体是呈辐射对称的，身体的外部常常有钙化板或长着棘刺，所以叫它们棘皮动物。化石中的海百合、海蕾也是棘皮动物。这些棘皮动物在幼虫期是自由游泳的，它们是双侧对称的一类虫形小动物，它们的体内有一种胶质的类似脊索的东西支撑着身体，人们推测这可能就是脊索的原形。生物学家珂佛得认为环节动物
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