作者：本书编写组
出版社：世界图书出版公司
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揭开生命奥秘试读：
前言
人类对生命奥秘的探索自古有之，也为此付出了沉重的代价。但终究由于先前的发现或者科技条件所限，只能凭借于某种假设或者是猜想，慢慢地摸索着前进，进展不是很大。随着科技的发展和人类对生命奥秘发现的增多，生命的奥秘也由此揭开。
我们知道，科学是没有止境的。生命奥秘在不断发现，而研究也还要继续和深化。地球曾经历过怎样的变化，地球上的生命有哪些生生灭灭和进化、遗存。除却生命诞生和进化本身外，生命的遗传与复制又经历了哪些过程，取得了哪些成果呢？这是我们迫切需要知道和了解的。科学家们早就开始了这一课题的探索，经过一代又一代地质学家、生物学家、考古学家的不懈努力，许多问题已经有初步认识。但更多的认识、更深入的探索，还有待于人们去追寻、去研究、去努力。《揭开生命奥秘》立足科学事实，以详尽的文字资料做基石，以丰富的图片做辅助，邀您一起去探索生命的奥秘。相信该书会有助于读者对史前生命形成一个纵横交错、融汇渗透的立体结构的综合认识，从而进一步启迪和加强他们的想象力以及对真知的渴求度。
在本书的开篇，将着重讲到生命起源的种种假说。在古代，由于人们对生命现象的认识不彻底，便把某些不可解释的事情归于神的力量，因此早期有生命神创论。而后，随着人们认识的深入，渐渐有了不成熟的自创论，以及以后的化学起源说，等等。
生命起源之后，便有了达尔文所讲到的进化论。在该书中，将讲到生物进化的轨迹。其中包括达尔文在进化之旅中发现了哪些奇妙的生物，又是通过怎样的过程奠定了其进化论的思想基础。除此之外，还讲到生物进化经历了哪几个时期，迄今最古老的海洋生物是什么，鱼类的祖先是谁，两栖类的祖先是谁，等等。
在所有生命当中，均存在着遗传和变异现象。在本书里，不但提到DNA的奥秘，还提到生命的复制——克隆技术、基因工程、揭开微观生命世界的神秘面纱、人类对生命奥秘的探索。
揭开生命的奥秘，这个题目太大了，牵涉的学科很广，不是一时一人一个学科所能搞清楚的。人类总是要进步的。长江后浪推前浪，一代新人换旧人。今天的青少年，可能就是明天的学者、专家。有志者事竟成。只要我们不懈努力，什么奇迹都会创造出来。
本书不过是把前人的成果汇总起来，尽量把深奥的问题用浅显的语言说出来，以开阔青少年读者的视野，启迪读者的智慧，增长读者的知识，培养读者的兴趣。
由于资料及编者水平所限，不尽如人意之处，在所难免，疏漏错误，定当尚有。尚祈读者不吝赐教，以利再版修改。
生命的起源
宇宙大爆炸的假设
宇宙是何时出现的，地球又是如何生成的呢？关于这个问题，一直以来都有很多的说法。宇宙大爆炸理论，是现代宇宙学的一个主要流派，它能较满意解释宇宙中的一些根本问题。
随着科学技术的发展，人们在观测天象的时候发现那些遥远的星系都在远离我们而去，离我们越远的星系，飞奔的速度越快，因而形成了膨胀的宇宙。对此，人们开始反思，如果把这些向四面八方远离中的星系运动倒过来看，它们可能当初是从同一源头发射出去的，是不是在宇宙之初发生过一次难以想象的宇宙宇宙示意图大爆炸呢？后来又观测到了充满宇宙的微波背景辐射，就是说大约在137亿年前宇宙大爆炸所产生的余波虽然是微弱的但确实存在。这是对宇宙大爆炸理论的有力支持。
20世纪20年代，若干天文学者均观测到，许多河外星系的光谱线与地球上同种元素的谱线相比，都有波长变化，即红移现象。1929年，美国天文学家哈勃总结出星系谱线红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律。他在理论中指出：如果认为谱线红移是多普勒的结果，则意味着河外星系都在离开我们向远方退行，而且距离越远的星系远离我们的速度越快。这正是一幅宇宙膨胀的图像。现代宇宙大爆炸理论是在1932年提出的。这一理论这样描述：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙。美籍俄国天体物理学家伽莫夫将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙学模型：宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密河外星系度的状态，这种状态被形象地称为“原始火球”。所谓原始火球也就是一个无限小的点，现在的宇宙仍会继续膨胀，也就是无限大，有可能宇宙爆炸的能量散发到极限的时候，宇宙又会变成一个原始火焰即无限小的点以后，火球爆炸，宇宙就开始膨胀，物质密度逐渐变稀，温度也逐渐降低，直到今天的状态。这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象，也能圆满地解释天体物理学的问题。在刚提出时这一理论并没有受到人们的关注，直到50年代，人们才开始广泛注意这个理论。
60年代，人们又发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据，他们发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们在测定银晕气体射电强度时，在7.35厘米波长上，意外探测到一种微波噪声，无论天线转向何方，无论白天黑夜，春夏秋冬，这种神秘的噪声都持续和稳定。相当于3K的黑体发出的辐射。这一发现使天文学家们异常兴奋，他们早就估计到当年大爆炸后，今天总会留下点什么，每一个阶段的平衡状态，都应该有一个对应的等效温度，作为时间前进的嘀嗒声。
20世纪，霍金对于宇宙起源后10～43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释。宇宙的起源：最初是比原子还要小的奇点，然后是大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。然而，至今宇英国著名物理学家霍金宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，而且我们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。
那么宇宙大爆炸理论的具体观点是什么呢？
大爆炸理论的主要观点是认为，我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、中子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后，早期形成化学元素的过程结束。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。
从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：
大爆炸开始时，约137亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。
大爆炸前10～43秒，宇宙从量子背景出现。
大爆炸前10～35秒，同一场分解为强力、电弱力和引力。
大爆炸前10～5秒，温度达10万亿度，质子和中子形成。
大爆炸后0.01秒，温度达1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。
大爆炸后0.1秒后，温度达300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后，温度达100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。
大爆炸后13.8秒后，温度达30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。
大爆炸后35分钟后，温度达3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。
大爆炸后30万年后，温度达3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
宇宙大爆炸理论虽然并不成熟，但仍然是主流的宇宙形成理论。事实上，该理论成立的关键就在于目前有一些证据支持大爆炸理论，比如红位移现象、哈勃定律等等。但是一些反对的声音也不断出现，他们认为暴胀、暗物质和暗能量这些只是令人震惊的例子，没有这些东西，我们就会发现，在实际的天文学观测和大爆炸理论的预言之间存在着直接的矛盾。这种不断求助于新的假设来填补理论与实现之间鸿沟的做法，在物理学的任何其他领域中都是不可能被接受的。这至少反映出这一来历不明的理论在有效性方面是存在着严重问题的。
然而，没有这些牵强的因素，大爆炸理论就无法生存。离开了暴胀之类的假设，大爆炸理论就无法解释实际观测中发现的同质的、各向同性的宇宙背景辐射。因为那样的话，它就无法解释宇宙中相距遥远的各部分何以会有着相同的温度并发出同量的微波辐射。离开了那种与我们20多年来辛苦努力在地球上观察到所有物质都格格不入的所谓暗物质，大爆炸理论的预言与宇宙中实际的物质密度就完全是矛盾的。暴胀所需的密度是核聚变所需的20倍，这也许可以作为大爆炸理论中较轻元素来源的一个理论解释吧。而离开了暗能量，根据大爆炸理论计算出来的宇宙年龄就只有80亿年，这甚至比我们所在的这个星系中许多恒星的年龄还要小几十亿岁。
更重要的是，大爆炸理论从来没有任何量化的预言得到过实际观测的验证。该理论捍卫者们所宣称的成功，统统归功于它擅长在事后迎合实际观测的结果，它不断地在增补可调整的参数，就像托勒密的地心说总是需要借助本轮和均轮来自圆其说一样。其实，大爆炸论并不是理解宇宙历史的唯一方式。“等离子宇宙论”和“稳恒态宇宙模型论”都是对这样一个持续演化着的宇宙的假设，它们认为宇宙既无始也无终。这些模型，以及其他一些观点，也都能解释宇宙的基本现象，如较轻元素在宇宙中所占的比重、宇宙背景辐射以及遥远星系谱线红移量随着距离增加等问题，它们的一些预言还甚至得到过实际观测的验证，而这是大爆炸理论从未做到过的。大爆炸论的支持者们强辩说这些理论不能解释观测到的所有天文现象。但这并没有什么奇怪的，因为它们的发展严重缺乏经费的支持。
最重要的一点，大爆炸理论最大的缺陷就是无法回答大爆炸之前这一奇异的点来源于何方？大爆炸理论存在了100多年了，但令人惊讶的是，这一理论的发展将把人们对宇宙诞生和灭亡的认识不可避免地引向神创说。并不奇怪，教皇约安—帕维尔二世早就在其书信中称当代的宇宙论与《圣经》中的论述不谋而合。
追溯地球起源
关于地球的起源问题，已有相当长的探讨历史了。在古代，人们就曾探讨了包括地球在内的天地万物的形成问题，在此期间，逐渐形成了关于天地万物起源的“创世说”。其中流传最广的要算是《圣经》中的创世说。在人类历史上，创世说曾在相当长的一段时期内占据了统治地位。自1543年波兰天文学家哥白尼提出了日心说以后，天体演化的讨论突破了宗教神学的桎梏，开始了对地球和太阳系起源问题的真正科学探讨。1644年，笛卡儿在他的《哲学原理》一书中提出了第一个太阳系起源的学说，他认为太阳、行星和卫星是在宇宙物质涡流式的运动中形成的大小不同的漩涡里形成的。1个世纪之后，布封于1745年在《一般和特殊的自然史》中提出第二个学说，认为：一个巨量的物体，假定是彗星，曾与太波兰天文学家哥白尼阳碰撞，使太阳的物质分裂为碎块而飞散到太空中，形成了地球和行星。事实上由于彗星的质量一般都很小，不可能从太阳上撞出足以形成地球和行星的大量物质的。在布封之后的200年间，人们又提出了许多学说，这些学说基本倾向于笛卡尔的“一元论”，即太阳和行星由同一原始气体云凝缩而成；也有“二元论”观点，即认为行星物质是从太阳中分离出来的。1755年，著名德国古典哲学创始人康德提出“星云假说”。1796年，法国著名数学和天文学家拉普拉斯在他的《宇宙体系论》一书中，独立地提出了另一种太阳系起源的星云假说。由于拉普拉斯和康德的学说在基本论点上是一致的，所以后人称两者的学说为“康德—拉普拉斯学说”。整个19世纪，这种学说在天文学中一直占有统治的地位。
到20世纪初，由于康德—拉普拉斯学说不能对太阳系的越来越多的观测事实做出令人满意的解释，致使“二元论”学说再度流行起来。1900年，美国地质学家张伯伦提出了一种太阳系起源的学说，称为“星子学说”；同年，摩耳顿发展了这个学说，他认为曾经有一颗恒星运动到离太阳很近的距离，使太阳的正面和背面产生了巨大的潮汐，从而抛出大量物质，逐渐凝聚成了许多固体团块或质点，称为星子，第一个提出太阳系起源的学说的生物学家笛进一步聚合成为行星和卫星。现卡尔代的研究表明，由于宇宙中恒星之间相距甚远，相互碰撞的可能性极小，因此，摩耳顿的学说不能使人信服。由于所有灾变说的共同特点，就是把太阳系的起源问题归因于某种极其偶然的事件，因此缺少充分的科学依据。著名的中国天文学家戴文赛先生于1979年提出了一种新的太阳系起源学说，他认为整个太阳系是由同一原始星云形成的。这个星云的主要成分是气体及少量固体尘埃。原始星云一开始就有自转，并同时因自引力而收缩，形成星云盘，中间部分演化为太阳，边缘部分形成星云并进一步吸积演化为行星。总的来说，关于太阳系的起源的学说已有40多种。20世纪初期迅速流行起来的灾变说，是对康德—拉普拉斯星云说的挑战；20世纪中期兴起的新的星云说，是在康德—拉普拉斯学说基础上建立起来的更加完善的行星示意图解释太阳系起源的学说。人们对地球和太阳系起源的认识也是在这种曲折的发展过程中得以深化的。
至此，我们可以对形成原始地球的物质和方式给出如下可能的结论：形成原始地球的物质主要是上述星云盘的原始物质，其组成主要是氢和氦，它们约占总质量的98％。此外，还有固体尘埃和太阳早期收缩演化阶段抛出的物质。在地球的形成过程中，由于物质的分化作用，不断有轻物质随氢和氦等挥发性物质分离出来，并被太阳光压和太阳抛出的物质带到太阳系的外部，因此，只有重物质或土物质凝聚起来逐渐形成了原始的地球，并演化为今天的地球。水星、金星和火星与地球一样，由于距离太阳较近，可能有类似的形成方式，它们保留了较多的重物质；而木星、土星等外行星，由于离太阳较远，至今还保留着较多的轻物质。关于形成原始地球的方式，尽管还存在很大的推测性，但大部分研究者的看法与戴文赛先生的结论一致，即在上述星云盘形成之后，由于引力的作用和引力的不稳定性，星云盘内的物质，包括尘埃层，因碰撞吸积，形成许多原小行星或称为星子，又经过逐渐演化，聚成行星，地球亦就在其中诞生了。根据估计，地球的形成所需时间约为1000万～1亿年。离太阳较近的行星（类地行星），形成时间较短；离太阳越远的行星，形成时间越长，甚至可达数亿年。
至于原始的地球到底是高温的还是低温的，科学家们也有不同的说法。从古老的地球起源学说出发，大多数人曾相信地球起初是一个熔融体，经过几十亿年的地质演化历程，至今地球仍保持着它的热量。现代研究的结果比较倾向地球低温起源的学说。地球的早期状态究竟是高温的还是低温的，目前还存在着争论。然而无论是高温起源说还是低温起源说，地球总体上经历了一个由热变冷的阶段，由于地球内部又含有热源，因此这种变冷过程是极其缓慢的，直到今天地球仍处于继续变冷的过程中。
生命起源的种种假说
生命的神造说创造论否认一切的事物是自然形成的说法。它认为哪怕是正在呼吸的空气，也是需要被创造才得以产生。目前人类正在面临各种自然资源枯竭，生态平衡被破坏而带来的各种灾难的情况下，对大自然的驾驭更是感到无能为力。人类无能为力的时候，还能做什么呢？唯有依靠神。这不是愚昧，而是人的本能就是这样。从古至今，有很多说法来解释生命起源的问题。在中世纪的西方，《圣经》描绘的上帝，就有七天造万物之说。这是在中世纪大家普遍接受的说法。《圣经》上说，“起初，神创造天地。”
宇宙初始之时是无边无际混沌的黑暗，只有上帝之灵穿行其间。上帝对这无边的黑暗十分不满，就轻轻一挥手说：“要有光”，于是世间便有了光。上帝称“光”为“昼”，称“黑暗”为“夜”。不久亮光隐去，黑暗重临。从此，世界就有了昼与夜的交替。
这种神造万物的说法，是我《圣经》中的上帝们的先民对于自然想象不理解的一种解释。
在我国也有盘古开天地的说法。
传说在天地还没有开辟以前，宇宙就像是一个大鸡蛋一样混沌一团。没有东南西北，也没有前后左右。就在这样的世界中，诞生了一位伟大的英雄，他的名字叫盘古。巨人盘古在这个“大鸡蛋”中一直酣睡了约一万八千年后醒来，发现周围一团黑暗，当他睁开朦胧的睡眼时，眼前除了黑暗还是黑暗。盘古不能想象可以在这种环境中忍辱地生存下去。他拔下自己一颗牙齿，把它变成威力巨大的神斧，抡起来用力向周围劈砍。从此，混沌不分的宇宙一变而为天和地，不再是漆黑一片。人置身其中，只觉得神清气爽。
天空高远，大地辽阔。但盘古没有被胜利冲昏头脑，他担心天地会重新合在一起，于是施展法术，身体在一天之内变化九次。每当盘古的身体长高一尺，天空就随之增高一尺，大地也增厚一尺；每当盘古的身体长高一丈，天空就随之增高一丈，大地也增厚一丈。经过一万八千年的努力，盘古变成一位顶天立地的巨人，而天空也升得高不可及，大地也变得厚实无比。天越来越高，地越来越厚，盘古的身体长得有九万里那么长了。盘古仍不罢休，继续施展法术，不知又过了多少年，天终于不能再高了，地也不能再厚了。这时，盘古已耗尽全身力气，他缓缓睁开双眼，满怀深情地望了望自己亲手开辟的天地。神话中的盘古盘古长长地吐出一口气，慢慢地躺在地上，闭上沉重的眼皮，与世长辞了。
事实上，在各个民族的初期都有关于宇宙万物起源的神话传说，这是远古先辈们对不能理解的自然现象的一种“自我解释”。而现在，创造论已经被证明为是一种荒谬的解释。
这种解释的根源是类比于人的制造能力，以及对概率论的错误应用。比如某宗教徒用手表自我形成的概率为零必然有造表者来证明人是被创造的。这种推理的根本错误在于他不懂得自然界普遍存在的自组织现象（如雪花、沙丘在一定条件下自动形成某种规则的形状，这显然不是被某高级主体有意制造的，而且也不能用概率论来推断）。生命体的最根本特征是自组织的，不是被制造的。
现代科技使人类拥有了非凡的制造能力，但却对更多的生命问题无能为力，原因也在于生命是自己组织的而不是被制造的，即便制造能力再大也无能为力。生命起源的自然发生说
生命起源的自然发生说几乎与神创论有着同样古老的历史。自然发生说是19世纪前广泛流行的理论，这种学说认为，生命是从无生命物质自然发生的。自然发生论认为生命可以从非生命物质中自然产生。例如蛙可以从泥中长出，蛆虫可从腐肉中生出。从古希腊亚里士多德到近代的哈维、牛顿等大学者都坚信这一点。我国古代也有“腐草化萤”、“腐肉生蛆”、“白石化羊”等说法。在科学极其不发达的时代，人们根据“亲眼所见”得出“自然发生论”是很自然的。这显然是不科学的，但它在反对宗教的上帝造物的思想中，曾起过积极作用。
法国微生物学家巴斯德的实验才最后地否定了自然发生说。路易斯·巴斯德（1821～1895）是法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人。
巴斯德根据他的发酵研究认为，生物不可能在肉汤或其他有机物中自然发生，否则灭菌、菌种选育等就都是无意义的了。巴斯德做了一系列实验，证明微生物只能来自微生物，而不能来自无生命的物质。他做的一个最令人信服，然而却是十分简单的实验是“鹅颈瓶实验”。
他将营养液（如肉汤）装入带有弯曲细管的瓶中，弯管是开法国微生物学家路易斯·巴斯德口的，空气可无阻地进入瓶中，而空气中的微生物则被阻而沉积于弯管底部，不能进入瓶中。巴斯德将瓶中液体煮沸，使液体中的微生物全被杀死，然后放冷静置，结果瓶中不发生微生物。此时如将曲颈管打断，使外界空气不经“沉淀处理”而直接进入营养液中，不久营养液中就出现微生物了。可见微生物不是从营养液中自然发生的，而是来自空气中原已存在的微生物（孢子）。这个实验现在看来十分一般，也很简单。但它首次证明微生物不是自然发生的。巴斯德据此否认地球上最初的生物是从非生命物质发展来的可能性，并断言生物只能由同类生物产生。
然而，巴斯德不清楚：最初的生物又是从哪里来的呢？地球上的生命来自其他星球
这一假说与生命起源的自然发生说一样，提倡“一切生命来自生命”的观点，认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球，即“地上生命，天外飞来”。这一假说认为，宇宙太空中的“生命胚种”可以随着陨石或其他途径跌落在地球表面，即成为最初的生命起点。1969年，科学家发现，坠落在澳大利亚麦启逊镇的一颗炭质陨石中就含有18种氨基酸，其中6种是构成生物的蛋白质分子所必需的。科学研究表明，一些有机分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子可以在星际尘埃的表面产生，这些有机分子可能由彗星陨石示意图或其陨石带到地球上，并在地球上演变为原始的生命。同样，在2008年英国科学家也从陨石中发现基因块，在陨石中发现这两种元素一种是构成RNA四种碱基之一的尿嘧啶，另一种则被称为黄嘌呤，它们都是形成基因块分子的前身。这就为地球上的生命来自其他星球提供了有力的证据。
然而，现代科学研究表明，在已发现的星球上，自然状况下是没有保存生命的条件的，因为没有氧气，温度接近绝对零度，又充满具有强大杀伤力的紫外线、X射线和宇宙射线等，因此任何“生命胚体”是不可能保存的。而地球却有着适合生命孕育和发生的各种条件。地球距离太阳既不太近，也不太远，接受的光照适中，地球上适宜的温度，是生命活动必需的。我们知道，生命活动需要的能量是通过新陈代谢供给的，而过冷或过热的环境都不利于新陈代谢的正常进行，只有在适宜的温度下，植物才能有效地进行光合作用。
地球有大气层保护，这对于栖息在它上面的生命而言，绝不是可有可无的，因为大气层挡住了来自宇宙空间的强烈的紫外线，使地球上的生命免遭伤害；大气层挡住了大部分撞向地球的陨石，地球表面才没有像月球表面那样坑坑洼洼；大气层就像一床厚厚的棉被，使照射到地球表面的太阳光不会散发到太空中去，地球上的温度才不会剧烈变化；假如没有大气层保护，地球上就不会有刮风下雨，也不会有江河湖海，地球将是一个死寂的荒凉星球。
地球上有繁荣的生命，这与它是一颗岩石星球也不能截然分开。地球的核心是融融的岩浆，岩浆的主要成分是铁。在地球自转过程中，铁质核心产生了强烈的磁场。这种磁场包绕着地球，保护着地球。当太阳风暴，也就是来自太阳的高速带电粒子流，大气层示意图向地球猛烈袭来时，这种包绕着地球的磁场把它挡在了太空，从而保护了地球上的生命。
地球上的生命来自其他星球的说法，显然是不对的。这个假说实际上把生命起源的问题推到了无边无际的宇宙中去了，同时这个假说对于“宇宙中的生命又是怎样起源”的问题，仍是无法解释的。生命起源的化学起源说
化学起源说是被广大学者普遍接受的生命起源假说。这一假说认为，地球上的生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。
这一学说的代表是美国科学家米勒的实验。他在实验过程中，把生命起源的4个阶段十分生动地展现在了人们面前。
但米勒的实验也有很多的疑点，例如所使用的能量大小，不同气体的配合等。虽然都产生了氨基酸、碳水化合物等物质，但仍不能证明这就是生命的起源。因为他所假设的大气层不能证明是原始的大气层，所得的结果就是不确定的。米勒本身也承认他的实验与自然界生命起源相距仍很遥远。并且现代科学发现在火星上有氧气存在却没有生命，那么米勒假设大气层中没有氧气存在故没有生命之说就不成立，因此无法证明生命起源是由单细胞进化而来的。
海洋——生命的摇篮
在太阳系的行星中，地球处于“得天独厚”的位置。地球的大小和质量，地球与太阳的距离，地球的绕日运行轨道以及自转周期等因素相互的作用和良好配合，使得地球表面大部分区域的平均温度适中（约15℃），以致它的表面同时存在着3种状态（液态、固态和气态）的水，而且地球上的水绝大部分是以液态海水的形式汇聚于海洋之中，形成一个全球规模的含盐水体——世界大洋。地球是太阳系中唯一拥有海洋的星球。因此，我们的地球又称为“水的行星”。
全球海洋总面积约3.6亿平方千米，约占地表总面积的71％，相当于陆地面积的2.5倍。全球海洋的平均深度约3800米，最大深度11034米。太平洋、大西洋和印度洋的主体部分，平均深度都超过4000米。全球海洋的容积约为13.7亿立方海洋——生命的摇篮千米，相当于地球总水量的97％以上。假设地球的地壳是一个平坦光滑的球面，那么地球便成为一个表面被2600多米深的海水所覆盖的“水球”。世界海洋每年约有50.5万立方千米的海水在太阳辐射作用下被蒸发，向大气供应87.5％的水汽。每年从陆地上被蒸发的淡水仅有7.2万立方千米，约占大气中水汽总量的12.5％。从海洋或陆地蒸发的水汽上升凝结后，又作为雨或雪降落在海洋和陆地上。陆地上每年约有4.7万立方千米的水在重力的作用下，或沿地面注入河流，或渗入土壤形成地下水，最终注入海洋，从而构成了地球上周而复始的水文循环。研究证明，地球上的生命起源于海洋，而且绝大多数动物的门类生活在海洋中。在陆地上，生物集中栖息在地表上下数十米的范围内；可是在海洋中，生物栖息范围可深达1万米。因此，研究生命起源的学者把海洋称作“生命的摇篮”。关于海的神话
在我们这个星球上，几乎所有的民族都有过“创世”的神话，而这些神话不少与海洋有关。
西伯利亚—阿尔泰的创世神话说：始初，除了水之外，什么也没有。上帝和魔鬼以两只黑鹅的形状在原始海洋上面漂动。魔鬼总想升得高一些，但反而沉入海底，几乎窒息，于是不得不向上帝求援。上帝使一块石头从海里升起，再让魔鬼从海底抓一把土，接着说：“让世界成形吧！”这把土就逐渐长大并且变硬。但魔鬼非常狡猾，他在给上帝抓土的同时自己偷偷往口里藏了一把土，这把土也跟着长大，大得快要塞住他的嘴。上帝知道了，叫它把土吐出来，这样大地上就有了沼泽。魔鬼也就变成了人。
在北美的迪埃格诺人也有类似的创世神话：最早，不存在着陆地，只有一片广袤的原始海洋。但在海下住着两兄弟，他们俩都闭着眼睛，因为如果不这么做，盐水会使他们变成瞎子。有一次，哥哥走出海面向四处望去，除了水以外一无所有。弟弟也跟着上浮，但半途他睁开了眼睛，眼立刻瞎了，只好再沉入海底。哥哥就独自留在海面上，开始想创造一片陆地。他先做了些红色的小蚂蚁，这些蚂蚁一下子变得非常多，它们的身体把海水填实，从而世界上有了陆地。不过，在各种创世神话中很少有关于海神的记载。关于海神的传说，最早在巴比伦文明中出现。曾经居住在现今伊拉克东南部的巴比伦人崇敬“艾亚”，因为她是个海神，她的形状类似美人鱼。而在稍后的克里特文明时期，也流传着海神的故事。克里特是地中海的一个小岛，岛上的居民善于游泳和潜水。在公元前3000年时，据说有个卓越的潜水夫鲁劳克斯，为了寻找大海的秘密，就奋勇地投身于海洋之中。上帝为他的无畏精神所感动，就使他成了一个不死的海神。
在希腊神话中，全体海神的首领是波塞冬，他动怒时，会用三叉戟拍打海面，这样就会引起狂风。希腊人为讨得海神的喜欢，就在最危险的峭壁上，建立了宏伟壮观的海神庙。在东方，古老的中国人传说，颇有些特别。在关于海龙王和虾兵蟹将龟宰相的传说之前，则认为以泰山为中心，北到恒山燕山脚下，南达扬子江入海口，东至冀浙海滨，这海皇波塞冬片三角形的地域称为“中州”，又名“中原”。围绕中原的四面，则是海洋，每个海洋都有一个皇帝统治。《庄子》一书对此曾有记载：“南海之帝为倏，北海之帝为忽，中央之帝为混沌。倏与忽时相遇于混沌之地，混沌待之甚善。倏与忽谋报混沌之德，曰：‘人皆有七窍，以视听食息，此独无有，尝试凿之。’日凿一窍，七日而混沌死。”
在古代的中国人看来，海洋是一个充满黑暗和恐怖的地方。“海”这个字“从水从晦”。晦，便是晦暗。又有人记载“海之言，晦昏无所睹。”所谓“无所睹”则表明不可知，这样可以想象当时的中国人对海洋的敬畏程度了。面对着凶险的海洋，古代的中国人并没有放弃求知的欲望，他们以丰富的想象来获得好奇心的满足。集中描写海外世界山川道里，风土人情的，是那本著名的《山海经》，它里面的人物个个奇形怪状。“灌头国”其人“人面有翼，鸟喙”；“长臂国”其人“手下垂至地，捕鱼海中，两手各操一鱼”；“一臂国”其人“一臂一目一鼻孔”；“长股国”其人“身如中人而脚过三丈，常负长臂人入海捕鱼”；“聂耳国”其人则“双手托其耳，悬居海水中”。古代的中国人也用神话来寄托他们征服海洋的雄心。最为动人的是精卫填海的故事。它说的是管太阳升落的炎帝有一个女儿，她叫女娃，在炎帝出巡的时候，失足于东海溺死。她的灵魂化为一只鸟，“其状如乌，文首，白喙，赤足”。它就是精卫鸟，每天“衔西山之木石，以堙于东海”。在中国的古代传说中，最勇敢地向海洋挑战的恐怕是秦始皇了。“始皇梦与海神战，若人状。问占梦，博士曰：‘水神不可见，以大鱼蛟龙为侯’……始皇乃令入海者赉捕巨鱼具，而自以连弩候大鱼出射之。”由此可见，人类在它的幼年期，始终抱着一种矛盾的思绪看待海洋。海洋的浩瀚博大使人类感到自身的渺小，但海洋的奇幻神秘却使人类又产生了想接近它的魅力。
海洋曾是人类最难堪的困窘，为这困窘，幼年期的人类备受折磨……人类对海洋的兴趣首先从海的表面开始。当秋天的落叶在水面上随风飘荡的时候，人可能从中得到启发造出了船。1973年，在一次寻找石油的钻探中，偶然在中国浙江余姚发现了河姆渡古人类遗址，从厚达2米的海生贝壳层中发现了一把小型木桨，于是证实了船的历史至少有7000年之久。海能载舟，最初人类用它在海边巡逻，以捕捉鱼虾。在中国的夏代出现过“东狩于海，获大鱼”的文字记载。而人类驾舟远航以探求世界的秘密，则是晚得多的事情。
迄今所知的人类第一次大规模远航是在公元前609年。当时的埃及法老尼科是个求知欲十分强烈的统治者，他不满足他的船队只在地中海游弋，他想了解地中海外的世界究竟是怎么个样子，就雇用了一批善于航海的腓尼基水手，租用了3艘有50把大桨的木船去探知外面的世界。从此，人类对海洋的梦幻与追求便一页页地书写下去了。渐渐地，一个地方的人的视角扩展到了海的那一边，发现了新的大陆、新的人群，感受着不同的文化、不同的境遇，成功，失败，失败，成功，他们继续寻找，继续着也许是毕生的漂流，于是，无边无际的海洋成了他们的家园；于是，终于发现海洋本是人类的母亲……海洋是怎样形成的
如果从宇宙空间看地球，那是一个极其美丽的蓝色球体。为什么是蓝色的呢？是因为地球上大部分地方是水。
据水文学家计算，地球上共有14.5亿立方千米的水，其中地表水占95％，地下水占4％，其他为大气中含水不过1％。地表水98％集中在海洋里，陆地水指河流、湖泊以及冰川的水，其中储水最多的是冰川。冰川的储水量比河流湖泊多100倍。
地球上这么多水是从哪里来的呢？有人看到天上下雨下雪，就以为水是从天上掉下来的，其实雨雪都是地面上的水汽蒸发到空中形成的，大气中的水汽遇冷便凝聚成水滴落下来，这就是雨。如雨滴在凝聚过程中，遇上0℃以下的寒潮，落下来便是雪。雨水雪水与其说它是天上落下来的，还不如说它是地下升上去的。这绝不是地球上水的来源。近些年来，人们通过对地球内部构造和物质成分详细分析研究，证实地球上的水是从地球内部岩浆中分离挤压出来的。火山喷发的时候，巨大的火柱冲向天空，高达上万米，甚至几万米，火柱扩散成乌云，弥漫天空，顿时日月无光，天昏地暗。这喷出的火柱是炽热的岩浆，而岩浆里面含着4％～10％（平均7％）的水，这些水随着岩浆从地幔中冒出来当然只是水汽，冲向高空，冷聚凝缩落下来才是雨。因此火山喷发的时候，无不伴有倾盆大雨。根据现代火山活动的观测，火山喷出的气体，水气占了75％以上，数量之大，实在惊人。美国阿拉斯加州卡特迈火山区的万烟谷，有10万个喷气孔，每秒钟喷出的水汽有23000立方米之多。又如1906年意大利维苏威火山喷发时喷发出来的水汽柱高达13000米，持续了20多个小时。
由此推测，地球上的水，主要是从100千米以下的地幔中来的。不过，30亿年以前地球表面温度极高，地壳上不可能有水。从地底下冲向高空的水，只能呈水汽状态升腾飘浮在上空；又因地心引力的作用，它也不可能远离地球而去。随着水汽的增加，乌云愈来愈多，愈积愈厚，阻碍了日光对地表的直接照射，地面的温度逐渐降低，岩浆便冷却下来，固化为地壳，地表温度下降到100℃以下，水汽冷凝成水滴落到地面上来，当地表温度降到30℃左右，岩浆中喷出的水汽99％冷凝成水滴落到地表上时，海洋也就形成了。对海洋形成的各种说法，随着科学技术的进步愈趋合理，但并不是最后的结论。美国恩格尔说过一段非常生动有趣的话，他说：“海很老，老得难以想象。不过地球本身比海洋还要老些。要概略地说明地球到底有多老，我们不妨拿地质年代和一年12个月的时间比比看。根据这个比较，假如我们说地球最初在1月形成，地壳最后于2月凝结，那么远古海洋，往早里说大概在3月产生，依据同一标准，我们可以说最初的生物在4月出现，最早的化石在5月形成，恐龙大约在12月中旬主宰一切，最早的灵长目动物在12月26日出现。而人的时代到了一年最后一周最后一天才告开始。事实上他真正脱离动物上升为人，还是第365天晚间9点43分发生的事情。”人身上的海洋“印记”
都说万物生长靠太阳，可在太阳系的众多行星中，为什么唯独地球上有生命呢？
科学家通过大量的天文资料研究分析后认为，对于生命来说，水比阳光更重要。而在茫茫星空中飞行的宇航员，也唯独见到地球身披湛蓝色的外衣，这湛蓝色的外衣便是环抱地球表面的海洋。于是，生命科学家更加坚定地对我们说，大海，生命的摇篮；大海，生命的汪洋，谜一般的生命从海洋中诞生。当我们运用生物进化论观点去研究生命与海洋的关系时，竟惊奇地发现：世界上的一切生物，包括我们人类，都是来自海洋。自从原始生命在海洋里诞生后，不断地进化发展，经历了这样一个进化过程：单细胞生物→鱼类→两栖类→爬行类→哺乳类直到人类的今天，在人们的身上仍然留有许多来自海洋的印记。
一个很有趣的事实：人的胚胎在早期发育阶段曾有过鱼一样的鳃裂。用生物进化论来解释，就说明人类与鱼类一样，也是起源于水中，人类的远祖也曾有过可在水中呼吸的鳃，虽然在漫长的进化过程中鳃逐渐退化了，但仍在人的胚胎早期，留下了鳃的痕迹，也就是人身上的海洋印记。谁都有过这样的亲自体会，在进食时因不慎而咬破舌头，尝到了从伤口流出来的血，是咸的滋味。这也是人身上最具特色的海洋印记。为说明人身上的血液与大洋中的纯海水有着不可分割的密切关系。俄罗斯科学家夫·弗·杰尔普戈利茨还特地对海水和血液作了对比测量，发现海水和血液中溶解的化学元素的相对含量百分比惊人的接近。在海水中，氯为55％，钠为30.6％，氧为5.6％，钾为1.1％，钙为1.2％，其他元素为6.5％（海水含盐量为3.0％～3.5％）；而在人血中，氯为49.3％，钠为30％，氧为9.9％，钾为1.8％，钙为0.8％，其他元素为8.2％（血液含盐量为1.0％）。虽然，人血的含盐度要比普通海水低一些，但比世界上最淡的波罗的海的含盐度（0.2％～0.3％）却要高许多。由此可见，人血带有咸味的这一海洋印记，今日依然十分明显。况且，科学家在地球历史考察中发现，在原始生命诞生时期，海洋中的海水并没有那么多的盐分，比之今日要低得多。之后，大陆上的盐分逐渐随水流入海洋，海水才慢慢变得咸起来。而到了鱼类进化到两栖类，并由海登陆的时候，海水也没有今天的咸度，只相当于现在人血的咸度。因而，人类的远祖在登陆时只带有当时的海中物质，并以此代代相继，保留着人类仍旧可以适合在海洋中生存的条件，为人类回归海洋这一设想提供了强有力的科学依据。
生命起源的热泉生态系统
在自然界众多生物中，人们都是围绕着食物，将不同的生命体联系在一起的，构成所谓的“食物链”。当然，构成这种食物链的基础是绿色植物；绿色植物又通过光合作用，把氧、碳、水化合成有机物质，这样动物们就可以直接或间接以植物为食，形成了“光合食物链”，从而在地球的表面构成一个不连续的圈层——地球生物圈。很显然，地球生物圈的存在，是以太阳的存在为前提条件的，而大洋深海底的“热泉口”生物群落的发现，动摇了人们传统的“光合食物链”的理论基础。在此之后，人们在6000米深的岩芯中，也发现了微生物生命的原形痕迹。于是，有人便提出，在地层深处，可能存在一个由微生物组成的并不依赖于太阳光能和氧的新生命世界。这就是一度被学者们称之为可能存在的“地下生物圈”的假说。由此可以推理得出，太平洋加拉帕戈斯群岛附近洋底热泉处的生命群落，可能是“地层下生物圈”生物的外露部分。当然，这种假说，还有待于进一步的证实，但是，深海热泉生物群落的发现，不仅是生物学理论的突破，也为太阳系外的宇宙空间可能存在生命现象，提供了研究的信息。这就是生命起源的热泉生态系统学说。
生命的起源可能与热泉生态系统有关，这是20世纪70年代以来，部分学者提出的观点。20世纪70年代末，科学家在东太平洋的加拉帕戈斯群岛附近发现了几处深海热泉，在这些热泉里生活着众多的生物，包括管栖蛤类示意图蠕虫、蛤类和细菌等兴旺发达的生物群落。这些生物群落生活在一个高温（热泉喷口附近的温度达到300℃以上）、高压、缺氧、偏酸和无光的环境中。首先是这些化能自养型细菌利用热泉喷出的硫化物（如HS）所得到的能量去还原CO而制造有机物，然后其他动物22以这些细菌为食物而维持生活。迄今科学家已发现数十个这样的深海热泉生态系统，它们一般位于地球两个板块结合处形成的水下洋嵴附近。
也有科学家认为，原始生命可能源自火山喷发。多年来科学家在研究火山岩石时都会发现，在火山岩石的表面有一层很薄的有机物。科学家经过多年研究后认为，火山岩石表层的有机物诞生于火山喷发时火山口上方炙热的蘑菇云中，并由此得出了亿万年前的火山作用有可能会导致原始生命的出现的结论。在火山喷发时，火山口内的气体温度高达火山示意图1200℃。当这些气体冲出火山口融入火山口上方的蘑菇后，气体的温度会降至150～300℃。在这一过程中，蘑菇云中的氢、氧化碳和起催化剂作用的磁铁矿之间会发生剧烈反应，生成简单的有机化合物。但是，在数十亿年前，地球的含氧量却要比现在少得多，火山喷发时所生成的蘑菇的温度也比现在高大约200℃。这种条件非常有利于蘑菇云中的多种物质之间发生更加复杂的化学反应，合成有机聚合物和氨基酸。这些物质落到地面，经过多年的相互作用后，便可合成具有自我复制能力的核糖核酸分子，从而使原始细胞的出现成为可能。
热泉生态系统之所以与生命的起源相联系，主要基于以下的事实：（1）现今所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中，这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似。（2）热泉喷口附近不仅温度非常高，而且又有大量的硫化物、CH、H和CO等，与地球形成时的早期环境相似。422
由此，部分学者认为，以原核生物为主体的热泉微生物群落代表了生命起源之后第一个完美的地表微生物生态系统，生命可能在40亿年前起源于地球浅层岩石圈的某处，而热泉和海底“黑烟囱”正是地球生命从地下向地表扩展的窗口。地球早期“稳定”的地下环境和地表“恶劣”环境的转换形成了一个物理和化学条件变化强烈的梯度，这一环境巨变的选择可能导致了早期生命在35亿年前快速分异和进化。热泉喷口附近的环境不仅可以为生命的出现以及其后的生命延续提供所需的能量和物质，而且还可以避免地外物体撞击地球时所造成的有害影响，因此热泉生态系统是孕育生命的理想场所。但另一些学者认为，生命可能是从地球表面产生，随后就蔓延到深海热泉喷口周围。因此，这些喷口附近的生物虽然不是地球上最早出现的，但却是现存所有生物的共同祖先。
寻求生物进化的轨迹
达尔文进化论始末
达尔文的进化论是解释生物进化的重要理论之一。达尔文进化论的提出与其环球考察之旅有很大的关系。正是这次旅行的见闻，为其进化论的提出奠定了基础。
达尔文的这次考察可以说有几分偶然。当时，英国海军部派军官费茨罗伊乘“小猎犬”号舰勘探南美等地海岸，可是他本来邀请的伙伴却因事未能前行，于是好事就落在了被汉斯罗教授推荐来的达尔文头上。虽然迷信颅相学的舰长怀疑长着肉头鼻子的达尔文是否具备参加远航的勇气和毅力，但最终还是接受了他。英国的博物学家、生物学家、进化论的奠基人达尔文“小猎犬”号从朴次茅斯港启航穿过北大西洋，到达巴西的巴伊亚，然后沿南美东海岸一路南下，到达里约热内卢后，再经南大西洋的福克兰群岛、火地岛，绕过合恩角，沿南美西岸北上，从秘鲁圣地亚哥的普拉亚港，经陆龟北太平洋的加拉帕哥斯群岛到达大洋洲塔西提岛、新西兰等地，横渡印度洋到马达加斯加岛，经非洲好望角驶往北大西洋，最后于1836年10月2日回到英国。这历时5年，行程数万千米的环球考察充满艰辛，但也让他大开眼界，大长见识。在沿途中，他对当地动植物进行了考察。达尔文看到，欧洲人带来的外来生物——猪、羊的入侵，彻底毁灭了圣赫勒拿岛上的森林，随之消亡的还有8种陆生软体动物。西方殖民者饲养的大量牲畜改变了南美植被的总貌，使羊驼、野鹿和鸵鸟等本土物种濒临灭绝，生物多样性急剧衰减，不少当地动植物的自然演化进程或被打乱节奏，或因灭绝猝然中止。他看到了珊瑚对伯南布哥海岸的保护，海底火山与珊瑚环礁的关系，观察了火地岛水下大海藻森林生态系统。达尔文认为，如果海藻森林被毁，那么倚赖海藻为生的无数水生生物及海獭、海鸟、海豹等动物都将死去，火地岛人也将无法存活，这证明了人类与周边生态的密切关系。他看到高山藻类造成的“红雪”和海中藻类发出的磷光，迁徙途中漫天飞雪般飘落到舰上的白色蝴蝶，看到了海蛞蝓、墨斗鱼、刺鲀、巨鲸、鲣鸟、燕鸥及偷燕鸥食物的大螃蟹、卡拉鹰、兀鹰、火烈鸟、灶鸟、企鹅、吸血蝠、各种甲虫、会发咔嗒声的蝴蝶、水豚、鬣蜥、犰狳、驼马等上百种动物，还有遮天蔽日的飞蝗。在布兰卡港、圣朱利安和巴拉开那河岸等地，达尔文挖掘收集到了大地獭、乳齿象、箭齿兽、后弓兽等许多已灭绝的南美巨兽化石，并感到现存的动物很像它们的侏儒版，有着某种亲缘关系。达尔文相当惊奇地发现，在加拉帕哥斯群岛那些相距不远而又彼此隔绝的火山岛上，陆龟、燕雀等同种生物都发生了不同变异。亲眼看到新物种正被大自然这只冥冥中的大手创造出来，这令他无比激动。他发现许多动物都处于过渡类型，如正往鼢鼠演变的一种地鼠。有的演化孕育着被自然淘汰的灭绝危机，如大旱之年无法用双唇吃草的妮亚特牛。
在考察过程中，达尔文根据物种的变化，整日思考着一个问题：自然界的奇花异树，人类万物究意是怎么产生的呢？他（它）们为什么会千变万化？彼此之间又有着什么联系呢？这些问题在脑海里越来越深刻，逐渐使他对神创论和物种不变论产生了怀疑。同时他还对当地的地质状况进行了考察。在此基础上他提出了著名的生物进化论的观点。
达尔文进化论主要包括4个子学说：（1）物种是可变的，现有的物种是从别的物种变来的，一个物种可以变成新的物种。这一点，早已被生物地理学、比较解剖学、比较胚胎学、古生物学、分子生物学等学科的观察、实验所证实，我们现在甚至可以在实验室、野外直接观察到新物种的产生。所以，这是一个科学事实，其可靠程度跟“地球是圆的”、“物质由原子组成”一样。在今天，除了极其个别的由于宗教信仰偏见而无视事实的人，实际上已无生物学家否认生物进化的事实。（2）所有的生物都来自共同的祖先。分子生物学发现了所有的生物都在使用同一套遗传密码，生物化学揭示了所有生物在分子水平上有高度的一致性，最终证实了达尔文这一远见卓识。所以，这也是一个被普遍接受的科学事实。（3）自然选择是进化的主要机制。自然选择的存在，是已被无数观察和实验所证实的。但是，现在学术界一般认为，自然选择的使用范围并不像达尔文设想的那么广泛。自然选择是适应性进化（即生物体对环境的适应）的机制；对于非适应性的进化，有基因漂移等其他机制。也就是说，不能用自然选择来解释所有的进化现象。考虑到适应性进化是生物进化的核心现象，说自然选择是进化的主要机制，也是成立的。（4）生物进化的步调是渐变式的，它是一个在自然选择作用下累积微小的优势变异的逐渐改进的过程，而不是跃变式的。这是达尔文进化论中较有争议的部分。在达尔文在世时以及死后相当长一段时间，大部分生物学家，特别是古生物学家，都相信生物进化是能够出现跃变的，认为新的形态和器官是源自大的跃变，而不是微小的变异在自然选择的作用下缓慢而逐渐地累积下来的。包括赫胥黎在内的一些古生物学家由于强调生物化石的不连续性，而持这种观点。在遗传学诞生之后的一段时间内，早期遗传学家们由于强调遗传性状的不连续性，也普遍接受跃变论。在20世纪40年代，“现代综合”学说将遗传学和自然选择学说成功地结合起来，渐变论逐渐占了优势。但是近二三十年来，古生物学和进化发育生物学的研究表明，生物进化过程很可能是渐变和跃变两种模式都存在的，跃变论又有抬头的趋势。不过，进化论所说的跃变，除了某些非常特殊的情形（例如植物经杂交出现新种），并非是指在一代或数代之间发生的进化，而可能经历了数千年、数万年乃至数百万年，只不过以地质年代来衡量显得很短暂而已。
生物进化的几个地质时期
众所周知，地球上生命的进化是一个漫长的过程。现在人们把地球上生物的进化分为5个时期，分别为太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。有些代还进一步划分为若干“纪”，如古生代从远到近划分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪；中生代划分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪；新生代划分为第三纪和第四纪。这就是地球历史时期的最粗略的划分，我们称之为“地质年代”，不同的地质年代人有不同的特征。距今24亿年以前的太古代，地球表面已经形成了原始的岩石圈、水圈和大气圈。但那时地壳很不稳定，火山活动频繁，岩浆四处横溢，海洋面积广大，陆地上尽是些秃山。这时是铁矿形成的重要时代，最低等的原始生命也在这时开始产生。
太古代是最古老的地史时期。从生物界看，这是原始生命出现及生物演化的初级阶段，当时只有数量不多的原核生物，它们只留下了极少的化石记录。从非生物界看，太古代是一个地壳薄、地热梯度陡、火山—岩浆活动强烈而频繁、岩层普遍遭受变形与变质、大气圈与水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉积物的时期；也是一个硅铝质地壳形成并不断增长的时期，又是一个重要的成矿时期。
距今24亿～6亿年的元古代。该时代的地球上大部分仍然被海洋掩盖着。到了晚期，地球上出现了大片陆地。“元古代”的意思，就是原始生物的时代，这时出现了海生藻类和海洋无脊椎动物。元古代初期，地表也已出现了一些范围较广、厚度较大、叠层石示意图相对稳定的大陆板块。因此，在岩石圈构造方面元古代比太古代显示了较为稳定的特点。早在元古代晚期，大气圈已含有了自由氧，而且随着植物的日益繁盛与光合作用的不断加强，大气圈的含氧量继续增加。元古代的中晚期藻类植物已十分繁盛，明显区别于太古代。元古代后期从生物的进化看，这一时期因含有无硬壳的后生动物化石，而与不含可靠动物化石的元古界有了重要的区别；但与富含具有壳体的动物化石的寒武纪相比，震旦系所含的化石不仅种类单调、数量很少而且分布十分有限。因此，还不能利用其中的动物化石进行有效的生物地层工作。震旦纪生物界最突出的特征是后期出现了种类较多的无硬壳后生动物，末期又出现少量小型具有壳体的动物。高级藻类进一步繁盛，微体古植物出现了一些新类型，叠层石在这一时期趋于繁盛，后期数量和种类都突然下降。再从岩石圈的构造状况来看，已经出现几个大型的、相对稳定的大陆板块，之上已经是典型的盖层沉积，与古生界相似。
距今6亿～2.5亿年是古生代。“古生代”是意思是古老生命的时代。这时，海洋中出现了几千种动物，海洋无脊椎动物空前繁盛。以后出现了鱼形动物，鱼类大批繁殖起来。一种用鳍爬行的鱼出现了，并登上陆地，成为陆上脊椎动物的祖先。两栖类也出现了。北半球陆地上出现了蕨类植物，有的高达30多米。这些高大茂密的森林，后来变成大片的煤田。
古生代开始——藻类和无脊椎动物时代。寒武纪是生物界第一次大发展的时期，当时出现了丰富多样且比较高级的海生无脊椎动物，保存了大量的化石，从而有可能研究当时生物界的状况，并能够利用生物地层学方法来划分和对比地层，进而研究有机界和无机界比较完整的发展历史。奥陶纪是古生代的第二个纪，开始于距今5亿年，延续了6500万年。奥陶纪的生物界较寒武纪更为繁盛，海生无脊椎动物空前发展，其中以笔石、三叶虫、鹦鹉螺类和腕足类最为重要，腔肠动物中的珊瑚、层孔虫，棘皮动物中的海林檎、海百合，节三叶虫示意图肢动物中的介形虫，苔藓动物等也开始大量出现。奥陶纪中期，在北美落基山脉地区出现了原始脊椎动物异甲鱼类——星甲鱼和显褶鱼，在南半球的澳大利亚也出现了异甲鱼类。而植物仍以海生藻类为主。
志留纪是古生代的最后一个纪。志留纪的生物面貌与奥陶纪相比，有了进一步的发展和变化。海生无脊椎动物在志留纪时仍占重要地位，但各门类的种属更替和内部组分都有所变化。如腕足动物内部的构造变得比较复杂，如五房贝目、石燕贝目、小嘴贝目得到了发展；软体动物中头足纲、鹦鹉螺类显著减少，而双壳纲、腹足纲则逐步发展；三叶虫开始衰退，但蛛形目和介形目大量发展；节肢动物中的板足鲎（也称“海蝎”）在晚志留世海洋中广泛分布；珊瑚纲进一步繁盛；棘皮动物中海林檎类大减，海百合类在志留纪大量出现。
泥盆纪是晚古生代的第一个纪，开始于距今4.1亿年，延续了约5500万年。泥盆纪古地理面貌较早古生代有了巨大的改变。表现为陆地面积的扩大，陆相地层的发育，生物界的面貌也发生了巨大的变革。陆生植物、鱼形动物空前发展，两栖动物开始出现，无脊椎动物的成分也显著改变。
而石炭纪时陆地面积则不断增加，陆生生物空前发展。当时气候温暖、湿润，沼泽遍布，大陆上出现了大规模的森林，给煤的形成创造了有利条件。
石炭纪又是地壳运动非常活跃的时期，因而古地理的面貌有着极大的变化。这个时期气候分异现象又十分明显，北方古大陆为温暖潮湿的聚煤区，冈瓦纳大陆却为寒冷的大陆冰川沉积环境。气候分带导致了动、植物地理分区的形成。
二叠纪，是古生代的最后一个纪，也是重要的成煤期。二叠纪开始于距今约2.95亿年，延至距今2.5亿年，共经历了4500万年。二叠纪的地壳运动比较活跃，古板块间的相对运动加剧，世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系，古板块间逐渐拼接形成联合古大陆（泛大陆）。陆地面积的进一步扩大，海洋范围的缩小，自然地理环境的变化，促进了生物界的重要演化，预示着生物发展史上一个新时期的到来。
距今2.5亿～0.7亿年的中生代，历时约1.8亿年。这是爬行动物的时代，恐龙曾经称霸一时，这时也出现了原始的哺乳动物和鸟类。蕨类植物日趋衰落，而被裸子植物所取代。中生代繁茂的植物和巨大的动物，后来就变成了许多巨大的煤田和油田。中生代还形成了许多金属矿藏。
三叠纪是中生代的第一个纪。海西运动以后，许多地槽转化为山系，陆地面积扩大，地台区产生了一些内陆盆地。这种新的古地理条件导致沉积相及生物界的变化。从三叠纪起，陆相沉积在世界各地，尤其在中国及亚洲其他地区都有大量分布。古气候方面，三叠纪初期继承了二叠纪末期干旱的特点；到中、晚期之后，气候向湿热过渡，由此出现了红色岩层含煤沉积、旱生性植物向湿热性植物发展的现象。植物地理区也同时发生了分异。生物变革方面，陆生爬行动物比二叠纪有了明显的发展。古老类型的代表基本绝灭，新类型大量出现，并有一部分转移到海中生活。原始哺乳动物在三叠纪末期也出现了。由于陆地面积的扩大，淡水无脊椎动物发展很快，海生无脊椎动物的面貌也为菊石示意图之一新。菊石、双壳类、有孔虫成为划分与对比地层的重要门类，而珊瑚则完全绝灭。爬行动物在三叠纪崛起。
侏罗纪是中生代的第二个纪，生物发展史上出现了一些重要事件，引人注意。如恐龙成为陆地的统治者，翼龙类和鸟类出现，哺乳动物开始发展等等。陆生的裸子植物发展到极盛期。淡水无脊椎动物的双壳类、腹足类、叶肢介、介形虫及昆虫迅速发展。海生的菊石、双壳类、箭石仍为重要成员，六射珊瑚从三叠纪到侏罗纪的变化很小。棘皮动物的海胆自侏罗纪开始占领了重要地位。
白垩纪是中生代的最后一个纪，无论是无机界还是有机界在白垩纪都经历了重要变革。剧烈的地壳运动和海陆变迁，导致了白垩纪生物界的巨大变化，中生代许多盛行和占优势的门类（如裸子植物、爬行动物、菊石和箭石等）后期相继衰落和绝灭，新兴的被子植物、鸟类、哺乳动物及腹足类、双壳类等都有所发展。爬行类从晚侏罗纪至早白垩纪达到极盛，继续占领着海、陆、空。鸟类继续进化，其特征不断接近现代鸟类。哺乳类略有发展，出现了有袋类和原始有胎盘的真兽类。鱼类已完全以真骨鱼类为主。
地球历史的中生代，被称为“裸子植物时代”。但是，在真正的陆生植物——裸子植物——兴盛的时候，真正的陆生脊椎动物——爬行动物——也发展起来了。
因此，从动物的角度来看，翼手龙示意图中生代可称为“爬行动物时代”。爬行动物到中生代成了当时最繁荣昌盛的脊椎动物，它们形态各异，各成系统，霸占一方，到处是“龙”的天下。向海洋发展的，如鱼龙；向天空发展的，如飞龙；向陆地发展的，如各式各样的恐龙。2亿多年前的三叠纪早期以后，有些陆生爬行动物又返回海洋，先后形成了各具特色的鱼龙、蛇颈龙等，其中，一些还是当时海洋中显赫一时的大动物。爬行类由爬行到飞行的种类也不少，如喙嘴龙、翼手龙等。上天不容易，由爬行到飞行不是一下子形成的，而是经过了漫长的岁月，是一代代有利于飞行的变异积累的结果。
新生代是地球历史上最新的一个阶段，时间最短，距今只有7000万年左右。这时，地球的面貌已同今天的状况基本相似了。新生代被子植物大发展，各种食草、食肉的哺乳动物空前繁盛。自然界生物的大发展，最终导致人类的出现，古猿逐渐演化成现代人，一般认为，人类是第四纪出现的，距今约有240万年的历史。
远古生物历经哪几次生物灭绝
在生物进化的过程中，曾经出现了5次物种大灭绝的现象。起初人们把这种现象解释为：因为太阳有颗姐妹星，名曰“复仇女神”，太阳与她以2600万年的周期相互围绕旋转，也就是说每隔2600万年“复仇女神”要经过一次由数十亿颗彗星组成的奥特星云，此时就会把一颗甚至几颗彗星赶出正常轨道冲击地球，即所谓的“彗星轰击”灾变。
在神话故事中，关于复仇女神的起源有两种说法，一说是天神乌拉纳斯（最早的至上神，天的化身，大地女神的丈夫）被阉割后的鲜
血生成的，一说是大地之神盖亚与风神的女儿。有时又被称彗星示意图为（欧墨尼得斯），意思是“仁慈的人”，因为希腊人对于复仇女神十分敬畏，认为直接说出她们的名字会给自己带来厄运。她们是服务于地府神的复仇女神，她们不仅在阴间，也在阳间惩罚一切冤屈和过错。
现在我们知道这种说法是十分荒谬的。那么究竟这5次物种大灭绝是什么原因造成的呢？
要想找到物种大灭绝的真正原因，就必须站在地球演化的高度，从中找出有规律性的东西来。根据地球膨裂说得出的地球演化史来看，46亿年前太阳因燃烧而发生爆炸，飞出许多熔融的火球，地球就是其中之一。40亿年前，由于地球逐渐冷却，岩石圈形成。39亿年前，空气中的水蒸汽凝结成水珠，降回地表形成海洋，这时的海洋覆盖着整个地球，深度达1.2万米。38亿年前，生命在海洋中诞生。6亿年前，发生了寒武纪生命大爆发。地球从寒武纪到白垩纪共发生了11次大的膨裂，其中5次形成了大的造山运动，每次造山运动都使海洋从大陆上退却，造成了物种的大量灭绝。这5次大的物种灭绝每次都与造山运动形成的时间惊人的相同。这5次大灭绝的物种中都有海洋生物，每次都与海退、大陆面积增加、大陆架减少、海平面下降有关。这足以说明地球膨裂，形成造山运动，使海水从大陆上退却是造成物种大灭绝的真正原因。证据有以下几点：（1）5次造山运动与5次物种灭绝的时间惊人的相同。寒武纪以来的第一次造山运动是加里东运动，寒武纪以来的第二次造山运动是海西运动。第三次造山运动是印支运动；第四次造山运动是燕山运动；第五次造山运动是喜马拉雅运动，这和第五次物种灭绝的时间（6500万年前）完全相同。（2）5次大灭绝物种的生存方式。由于地球发生膨裂，使海水从陆地上逐步退却，一些浅海变成了陆地，原先生活在这些浅海地区的海洋浮游生物、海洋底栖生物的生存方式适应不了陆地环境而灭绝了。由于海退，沼泽和浅水湖干涸了，一些生活在沼泽和浅水湖地带的两栖类和爬行类消亡了。这些灭亡的物种都是些浅海、底栖、固着、不能主动寻找食物、体形庞大、喜欢水环境的物种。奥陶纪末第一次灭绝的物种主要是生活在水体的各种无脊椎动物，这次灭绝中死去的大多数为原始海洋生物。当海水从陆地上退出，这些生活在海洋表面或靠近水面、固着在海底的生物，由于适应不了陆地生存环境而难逃死亡的噩运。
泥盆纪末3.65亿年前第二次灭绝的物种主要是许多鱼类和海洋无脊椎动物。这次灭绝的主要是一些原始鱼类，它们适应新环境的能力很差。当海水退去，这些原始鱼类因适应不了新的环境而退出了历史舞台。
二叠纪末2.5亿年前第三次灭绝的物种主要是海百合、腕足动物、苔藓虫组成的表生、固着生物、两栖类和爬行类。当海水从陆地上退出，这些被动摄食、固着海底的生物由于适应不了变化了的环境而被那些可移动、主动摄食的生物取代了。两栖类的腕足动物示意图卵和幼年期仍生活在水中，它们还不能远离水边，扩散的范围很小，一旦海水退去，这些两栖类必然会走向灭亡。
三叠纪末2.05亿年前第四次灭绝的物种主要是海洋生物、古生代的主要植物群。由于蕨类植物生活在水边，当海水退去，土地变得干旱，这些蕨类植物因适应不了这种干旱环境而被裸子植物所取代。
白垩纪末6500万年前第五次灭绝的物种主要是裸子植物、恐龙等爬行动物、菊石等。裸子植物生长在湿润地区；恐龙生活在沼泽和浅水湖地带；翼龙生活在岸边的悬崖上。一旦海水退去，这些依赖水环境生存的生物必然会遭到灭顶之灾。（3）5次大灭绝物种的生殖方式。那些生活在浅海、滨海地区，不论是无性生殖还是有性生殖的生物，它们的生殖方式均离不开水环境。一旦离开了水环境，这些物种就不能进行生殖。因为地球发生膨裂，海水从陆地上逐步退却，浅海变成了陆地，这些物种没有了生殖的水环境，所以走向灭绝成为了必然。
在奥陶纪灭绝的生物是生活在水中的各种无脊椎动物。它们生活在海洋表面或靠近水面，它们的繁殖也在海洋表面进行。当海水退去，浅海变成陆地的时候，这些在浅海中进行繁殖的无脊椎动物，由于不能在陆地上进行繁殖而灭绝了。
泥盆纪灭绝的主要是鱼类和无脊椎动物。鱼类主要在浅海中进行卵生繁殖，当海水退去，由于这些鱼类不能在陆地上进行产卵受精而退出历史舞台。
二叠纪灭绝的物种主要是腕足动物、两栖类和爬行类。两栖类的卵和幼年期仍生活在水中，一旦海水退去，这些两栖类由于不能在水中产卵、幼年期不能在水中生活而消亡。
三叠纪灭绝的物种主要是海洋生物和古代蕨类。蕨类植物的配子体独立生活，在水的帮助下受精形成合子，配子体没有水不能受精。当海水退去，气候变得干旱的情况下，由于蕨类植物不能进行正常受精而被裸子植物所取代。白垩纪灭绝的物种主要是裸子植物、恐龙等爬行动物、菊石、简石等。恐龙下蛋后，用土埋上，靠阳光孵化。恐龙蛋的孵化，一靠温度，二靠湿度。温度过高，胚胎发育过于迅速，胚胎死亡增加；湿度过低，将加速蛋内水分蒸发，造成失水过多，引起胚胎和壳膜粘连而导致胚胎死亡。由恐龙蛋示意图于海水退去，气候变得干燥，气温升高，土地干旱，土壤的湿度下降，造成恐龙蛋不能正常孵化，最终导致恐龙灭绝。裸子植物的胚珠和种子是裸露的。由于气候干燥，裸露的种子很快被晒干而失去发芽能力，裸子植物最终被种子由果实包裹的能在干旱条件下繁植的被子植物所取代。
迄今最古老的海洋生物是什么
4000多岁的深海黑珊瑚是已知的最老的海洋群体生物。根据碳－14测定法，生活在此骨架中的微小珊瑚虫只有几岁，或者至少它们的碳只有几岁，这意味着珊瑚虫在这里更新换代了数百年甚至数千年，而此支撑的骨架则在它们周围构建了数千年之久。
碳测定是使用放射性碳（碳－14）来测定物体年代的一种方法。放射性碳是地球科学中最常用的测定晚第四纪地质年代的工具。早期的放射性碳研究显示，大西洋和太平洋的个别金色珊瑚群体的寿命为1800～2740岁，黑珊瑚示意图但是这些结论引起了一些生物学家的争议。更有甚者提出有关珊瑚是否以悬浮沉淀物为食而不依靠近期光合碳，或者它们是否开始长得很快，长到一定大小便停止生长的问题。
为了解答这些疑问，研究组分析了珊瑚虫和一个标本的分支。发现这些深海珊瑚虫和浅海珊瑚虫有着同样的碳－14含量。而在接下来，研究人员在使用氨基酸和增长带法测定时金色珊瑚则年轻得多。用放射性碳测定法，这些被分析标本的平均寿命是970岁，范围300～2700年，300年的时间只能长成一个小分支，半径为11毫米；而2700年长成的分支半径为38毫米。事实上，这些年代显示，珊瑚的寿命远超于研究人员原来的估计。他们分析的很多金色珊瑚的标本是分支，而不是珊瑚群最大的部分，因此这些年代可能不能说明整株珊瑚的真实寿命。
细说植物的进化过程
从菌类说起从没有细胞结构的原始生物发展到有细胞结构的生物以后，生物界就分别向着低等植物和低等动物两个方向发展。低等植物中没有叶绿素的称为菌类，含有叶绿素的称为藻类。从藻类中的一个类群——绿藻门——再发展出现在的高等植物，苔藓植物和维管植物。
现在我们看看植物界有哪些主要类群，它们是怎样进化的。首先我们从非绿色植物的菌类开始讲起。菌类包括细菌、黏菌和真菌三门。它们都没有叶绿素，称为“非绿色植物”。除了少数例外，菌类都是以现成的有机物为食物。细菌是植物界中历史最古老、结构最简单的，属于“原核菌类——“非绿色植物”生物”。大多数细菌只能利用现成的有机物来生长繁殖。少数细菌含特殊的“细菌叶绿素”，可行光合作用。另一些有“化能合成作用”，不用光能而利用无机物氧化时释放的化学能来合成有机食物。
黏菌是兼具动物和植物性状的生物。它们在营养时期像变形虫，能吞食固体食物；到了生殖时期，又像植物那样产生有细胞壁的“孢子”。所以，在菌类中，我们又遇到了和藻类中的裸藻门相类似的情况。植物和动物是难以绝对划分的。
真菌是菌类中种类最多的。它们都不能合成有机食物，而是在已死的动植物上“腐生”，或是在活的动植物上“寄生”。它们当中有单细胞的，也有大型的种类，形态上的变化很大。菌类在植物系统进化中的地位，除了对细菌门还有不同的看法以外，其他两门都被认为是进化中的侧枝。
菌类推动了自然界中的物质循环。自然界中的无机物和有机物是可以相互转化的，在这个过程中，菌类的作用非常重要。绿色植物（包括藻类和高等植物）用无机物合成大量的有机物质。这些有机物，除了被动物吃掉的以外，大部分要被腐生的菌类分解为无机物，再次投入物质循环。如果没有菌类，动植物的尸体将堆满在地面上，供应绿色植物使用的无机物将越来越少，形成不可想象的局面。所以，绿色植物和非绿色植物是对立统一、相反相成的。菌类和人类的关系非常密切。有些菌类寄生在人体上，使人感染疾病甚至死亡，例如人类的结核病、霍乱、鼠疫、脚癣和秃疮都是菌类引起的。使经济动物遭受严重损失的主要是寄生的细菌，使农作物减产的主要是寄生的真菌，在此不再列举。
腐生的菌类，在自然界的物质循环中虽是不可缺少的，但有时却使人类在经济上受到损失。如果管理不善，它们能使农产品、工业原料、工业产品和国防设备霉烂、腐蚀。
菌类中也有很早以前就为人类利用的，例如供食用和药用的口蘑、木耳、银耳、灵芝、麦角、冬虫夏草等。在酿造、食品、制革、纺织、制药等工业上，菌类的应用也日益广泛。此外，固氮细菌在农业上也具有重要意义。“根瘤菌”就是生活在豆类根上的固氮细菌，因此豆类的蛋白质含量丰富。
人类在三大革命实践中，利用菌类创造出不少转害为利的事例。20世纪40年代以后，在本来对人有害或无用的青霉和链霉菌中提取了青霉素、链霉素、氯霉素、土霉素、四环素等抗生素，有效地防治了不少传染病，挽救了无数的生命。此外，能刺激农作物生长的“九二零”，是从危害水稻的赤霉菌中提取的；使农作物增产的“五四零六”，是原来对人无用的一种链霉菌。可见，人们在实践中掌握了生物生长、发育的规律，就可以进一步地利用它、改造它，不断地“有所发现，有所发明，有所创造，有所前进”。藻类——低等的绿色植物
在生物界的进化过程中，藻类居于“承先启后”的地位。可以说，如果没有藻类，就不会有陆生的植物和动物，更不会有人类出现。
什么是藻类呢？藻类是比较简单的、含有叶绿素的植物，也可以说是低等的绿色植物。它们生活在海水中、淡水里、陆地上、动植物体的表面或体内。它们的体形和大小是千变万化的，在自然界和人类生活上也有重要意义。不过，名字中带有“藻”字的常见水生植物，例如金鱼藻、狐尾藻、狸藻等，却不是藻类而是高等的被子植物，因为它们都有维管组织，而且能开花结果；正如动物界中的“鲸鱼”不是鱼类而是恒温、胎生的哺乳类一样。藻类的形形色色小的藻类，例如单细胞的小球藻，直径只有5～10微米（1微米＝1／1000毫米），要在显微镜下才能看到。大的藻类，例如海带、紫菜，可以长达数米。最大的海藻长达70米。藻类都有叶绿素，属于“绿色植物”，但在外表上却呈现出绿、黄、褐、红、蓝绿甚至黑色藻类——低等的绿色植物等颜色，五彩缤纷。因为除了叶绿素之外，有些藻类还分别含有大量的黄、红、蓝等色素。藻类进行光合作用后所制成的有机食物也是多种多样的。根据色素和贮藏食物的不同，可以将藻类区分为绿藻、褐藻、红藻、金藻、蓝藻……各门。
有些藻类生有鞭毛，能够在水中自由游动；有些藻类虽然没有鞭毛，也能像小船在水面上一样进退自如，可见自由运动并不是动物独有的特征。结构较复杂的藻类失去自由运动的能力，但是它们的生殖细胞有很多仍然可以自由游动。人们认为，不能自由运动的多细胞藻类是从自由运动的单细胞的祖先发展而来的。
单细胞的种类，例如衣藻和裸藻（眼虫），同一个细胞兼有营养和生殖的机能。裸藻有眼点和鞭毛，能感光和运动；没有细胞壁，形态可以改变；有叶绿素，能进行光合作用，所以有人把它列为动物，也有人把它列为植物。这说明动、植物之间没有截然划分的鸿沟，它们有统一性，有共同的起源。
群体的种类，例如水绵和实球藻，是由多数细胞组成的，但是没有营养细胞和生殖细胞的分化。它们是单细胞生物到多细胞生物的过渡阶段。
多细胞的种类，例如团藻和海带等，是由更多的细胞组成的，有了营养细胞和生殖细胞的分化。分化程度越大，结构就越复杂。
藻类是水生动物“食物链”的基础。“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾，虾吃泥巴”讲的就是这个意思。所谓“泥巴”，在显微镜下来看，就含有各种浮游藻类。“海阔凭鱼跃，天空任鸟飞”，这些跳跃的鱼和飞翔的海鸟，正是以海洋表面的浮游藻类为其直接或间接食料的。
藻类行光合作用，放出氧气供动物呼吸。如果没有藻类，就不可能出现今天的动物。
在藻类出现以前，地球上没有游离的氧气（O）；有了藻类，大2气中的氧气逐渐增多，才产生出臭氧（O），在地面上空形成了臭氧3层。臭氧层能吸收大量的紫外线，减弱日光中紫外线对生物的杀伤力，使水生的植物和动物有可能发展到陆地上来。
藻类是一个庞杂的类群的总称。它们当中，有和动物难于严格区分的裸藻门，有保持“原核”状态的蓝藻门，还有和高等植物比较近似的绿藻门和褐藻门。不过从细胞学和生物化学的角度来看，现在多数人认为绿藻门是现代高等植物的祖先，其他的藻类都是植物系统进化中的侧枝。
很久以前，人们就直接食用大型的藻类，如海带、紫菜、石莼、发菜等。人们还大量养殖浮游藻类，作为鱼虾、贝类的饵料。藻类还可以提供工业原料和药品，如硅藻土、藻胶、琼脂、碘等。
展望未来，利用藻类的固氮作用进一步为农业服务，利用藻类处理生活污水和工业污水的工作，都已提上了日程。此外，藻类和藻类化石的研究，在油田的勘探和开发方面，也起着重要作用。石油的形成，是直接或间接同藻类的繁盛有关的。地衣——向陆地“进攻”的植物
地衣这一类群，在生物界中是相当奇特的：它们是由陆生的真菌和陆生的藻类联合组成的，两方面形成了互利互赖的“共生”关系。地衣出现的历史，比水生的藻类和菌类要晚得多，它们形成了植物系统进化中的一个特殊的侧枝。地衣的形状以片状（如兜衣、树花）和枝状（如松萝、石蕊、雪茶）为主，也有其他不规则形状的。有的地衣可供食用、药用、作饮料、饲料和提制工业原料。地衣的植物体，外围是由真菌的菌丝组成的，内部则分布着地衣——向陆地“进攻”的植物陆生的藻类。藻类进行光合作用，为真菌提供有机食物；真菌为藻类提供水分、无机盐，并保护藻类免受外界不利条件的损害。所以除了森林、土壤之外，地衣还能够生活在干旱高寒的岩石上和积雪地带，形成了一支向陆地进军的特种联合部队。
地衣生长得很慢。但是长期生活的结果，能够促使岩石风化，形成薄薄的土壤，为苔藓植物和维管植物创造了立足之地。因此，它们在植物向陆地进军过程中确实起了前锋的作用。尽管地衣在干旱和严寒面前如此顽强，但却有一个致命的弱点：怕二氧化硫。一旦空气受到了二氧化硫的污染，地衣就大量死亡。所以从环境保护的角度来说，地衣是很敏感的“指示植物”。苔藓——向高等植物进化
苔藓植物和维管植物都属于高等植物，是高等的绿色植物。它们都有“胚”，就是说，受精卵要在母体保护之下发育一定的阶段；它们还都有“世代交替”现象，即有一个进行孢子生殖的无性世代和一个进行配子生殖的有性世代两种植物体相互交替的现象。而前面的藻类、菌类和地衣都属于低等植物，它们都没有胚，世代交替只在部分的种类中才有。
在苔藓植物的世代交替中，比较发达、占优势的是有性世代；无性世代较小，生活期较短，寄生在有性世代的植物体上。而有性世代的生殖离不开水，游动精子要在有水的情况下才能和卵结合，所以苔藓植物不能长得高大，不能像维管植物那样长成大苔藓树、形成森林、在陆地上占统治地位。因此我们说，苔藓是高等植物进化中的侧枝。
苔藓生活在岩石、土壤、沼泽和森林中，有风化岩石和保持水土的作用。部分种类可供药用和作为填充材料。有些苔藓可以作为汞污染的指示植物；对于空气中的有色金属含量，柏形灰藓是相当敏感的。维管植物——高等植物进化中的主干
维管植物的世代交替中占优势的是无性世代；有性世代体形小得多，独立生活或寄生在无性世代的植物体上。无性世代的植物体内有维管组织，可以很好地输送水分、营养和支持身体，所以不但有草本的，还有很多木本植物，形成了广阔茂密的草原和森林，遮覆在大地表面，在植物界中居于统治地位，成为高等植物系统进化中的主干。
维管植物可以分为3个类群：（1）蕨类植物。蕨类植物的有性世代比无性世代小得多，但仍是独立生活，大部分是绿色的。现在生活的蕨类有1万多种，一般都是草本。但古生代的中、后期却是蕨类植物的极盛时代，有不少长成高大的树木，形成了广大的森林。不少煤田就是古生代的蕨类形成的。（2）裸子植物。有性世代寄生在无性世代的植物体上，由于寄生的结果，结构越来越简单化了。裸子植物具有裸露的种子，都是木本的，现代只有700种左右。但中生代却是裸子植物占统治地位的时代，在动物界中则是各种“龙”的世界。中生代的煤田，主要是由裸子植物形成的。（3）被子植物。有性世代也是寄生的，结构更简单了。被子植物的种子不是裸露的而是包被在果皮之内，形成了果实，能更好地适应陆地生活。被子植物的历史只有1亿年左右，但却发展成为植物界中最高级、最繁盛的类群。在40万种现代植物中，被子植物占了25万种以上，真是“后来居上”，一代胜过一代！
被子植物不仅广泛分布在陆地上，而且在江河湖沼中也很多，甚至在沿岸的海水中也有。“花枝招展”的被子植物的出现，不但丰富了大地的景色，而且为现代动物的繁荣提供了条件。现代动物界中最繁盛的昆虫与最高级的鸟类和哺乳类，都是随着被子植物的发展而发展的。另一方面，昆虫又帮助被子植物传播花粉，鸟类和哺乳类则帮助被子植物散播果实和种子，反过被子植物来促进了后者的繁荣。这些事实，反映出发展中的事物是彼此联系而不是各自孤立的。
被子植物和人类的关系也最为密切。稻、麦、棉、麻、糖、油料、茶、烟，还有很多药材和观赏植物，都是被子植物。说得远些，“从猿到人”的进化过程，也是和生活条件的改变、草本的被子植物取代了森林植物的历史背景密切联系的。被子植物不但为人类提供了衣、食、住、行、医药、文化生活各方面的资源，而且也被应用在水土保持、绿化造林、环境保护各方面，成为人类改善生活环境和改造自然的有力武器。植物界的进化
总起来说，植物界的进化趋势是由低级到高级、由简单到复杂的。在结构上是由单细胞到群体再到多细胞个体；在机能上由不分化到初步分化再到高度分化；在生活环境上由水生发展到陆生，但也不排斥一部分高等植物再度适应水生生活，如金鱼藻、狐尾藻等。
推动植物界发展进化的动力是什么？是变异和遗传的矛盾，我们在后面还要介绍。
在具体的进化过程方面，我们现在对高等植物了解较多，而对低等植物还了解得不够详细。低等植物的历史是古老的，30多亿年以前就出现了；它们的性状十分庞杂，发展的方向、途径各不相同。除了绿藻门之外，其他低等植物都是植物系统进化中的侧枝。
高等植物在陆地上出现，是4亿多年以前的事。人们认为，高等植物起源于具有世代交替现象的绿藻，而且这些绿藻的无性世代和有性世代是同样发达的，两种植物体在外形上看不出差别，都是独立生活的。
高等植物的发展，也是一分为二，沿着2条不同的方向发展的：①苔藓植物代表着有性世代占优势的路线，②维管植物则代表着无性世代占优势的路线，两者分头并进。三四十年前曾经流行的看法，认为从藻类发展到苔藓，再从苔藓发展到蕨类——这种“一条龙”式的进化理论，赞同的人已越来越少了。
苔藓植物的世代交替中占优势的是有性世代，它对于陆地生活的适应是较差的，所以在陆生植物中始终处于次要地位。
维管植物的世代交替中占优势的是无性世代，它有了维管组织，因此在蕨类植物中开始出现了发达的茎、叶和根系统。在裸子植物中出现了“花粉管”和种子，对陆地生活的适应进一步加强了。被子植物不仅有根、茎、叶、花和种子，而且还有果实；在它的有性过程中不仅有精子和卵的结合（以后发育成为胚），而且还有精子和极核的结合（以后发育成种子中的“胚乳”），大大加强了适应能力。所以，蕨类、裸子植物和被子植物，4亿多年来先后相继地统治着植物界，欣欣向荣，形成了高等植物进化中的主干。
漫谈动物的进化过程
由单细胞动物说起动物界从最低等的单细胞动物开始，经历了漫长的地质年代和曲折的进化过程，发展成现代生活的形形色色的动物类群。正如恩格斯所说的：“动物也有一部历史，即动物的起源和逐渐发展到现在这个样子的历史。”
人类在长期的三大革命实践中，陆续地揭开了这一部历史。由于动物界发展速度的不平衡，在现存动物中可以看出若干个发展阶段，代表着不同的发展水平，可以看成是动物进化过程中的几个“里程碑”。现在就从这部历史的开头讲起。天气温暖时，从水草丛生的水池里取一滴水，放在显微镜下观察，呈现在眼前的是一个别开生面的小天地；这里面除了植物之外，常常有很多的单细胞动物。有一种周身生着纤毛、旋转前进的小动物，由于它像草鞋，人们叫它草履虫。有一种像一团原生动物——单细胞动物胶质似的小动物，体形随时变化，不断地伸出伪足，这就是变形虫。此外还有一些其他的单细胞动物跑来跑去，使人眼花缭乱。这些动物的身体都由1个细胞组成，叫做原生动物。
原生动物虽然很小，和人的关系却很密切。有的寄生在人体内，引起疟疾和痢疾等疾病；有的寄生在兔、鸡体内，引起球虫病。还有一类带有外壳的原生动物，叫有孔虫，受到了地质学工作者的注意，因为它们的钙质外壳容易保存成为化石。在石油勘探工作中，油田附近钻孔取出的岩心中经常有这类微体化石发现。
10多亿年以前，地球上就出现了单细胞的原生动物。现存的原生动物虽然也经历了不少变化，但仍然保留着单细胞的结构水平，处于动物进化过程中的原始阶段。
那么，动物最初是怎样出现的呢？
现代生存的变形虫、草履虫的远祖原来都是一些具有叶绿体的原始鞭毛生物。这些原始单细胞生物，实际上是处于既是动物又是植物的阶段。原始动、植物之间没有明显的界限，正说明了动、植物有着共同的起源。原始单细胞生物中的某些向动物方向发展的种类，后来逐渐失去了光合作用的能力，而运动和摄食的能力日益发展，便产生了最早的原生动物。动、植物的分家是生物进化史上的一次大分化。从此，在大地上郁郁葱葱的植物界和千姿百态的动物界相互依赖、相互制约，不断发展，日趋繁荣。没有脊梁骨的动物
我们要讲的没有脊梁骨的动物是指从单细胞动物中发展出原始的多细胞动物。多细胞动物的产生是动物进化过程中一次重要的飞跃。早在震旦纪地层中就已发现有少量的海绵、水母等原始的多细胞动物。到了寒武纪，海洋里就有了海绵动物、腔肠动物、软体动物、节肢动物等众多门类。这些动物的共同特点是身上没有一根脊梁骨，都是“无脊椎动物”。各种类群的无脊椎动物不是一下子出现，而是在漫长的地质年代中逐步发展出来的。进化过程中的各主要阶段在现存的无脊椎动物中都可以看到。
最原始的多细胞动物只有两胚层。现代生活的水螅、海蜇、珊瑚等腔肠动物就处于这一阶段。水螅的体壁由内、外两层细胞组成，在结构和机能上都有了区别。内胚层细胞较大，可以像变形虫那样，伸出伪足将食物摄入细胞内消化；内胚层所包围的“原肠腔”也是消化食物的地方。外胚层细胞较小，执行感觉和保护等机能。在动物界中，腔肠动物第一次出现了神经细胞以及由它们形成的神经网。这种原始的神经网还没有集中形成中枢，因此只要刺激水螅身体的任何一处，就能引起它全身收缩。动物界的进一步发展是三胚层的出现。从扁形动物开始出现三胚层：在内、外胚层之间出现了中胚层，由3个胚层分别发育出消化、排泄、生殖、神经等器官。现在生活在溪流中的涡虫，寄生在人体中的血吸虫、绦虫都是扁形动物。由扁形动物开始，多细胞动物开始具有两侧对称的体型，即有了前后、背腹的分化。在身体前端，神经细胞集中形成了脑神经节，腹部的神经合并成2条腹神经索，一个初步集中的没有脊梁骨的动物神经系统开始形成。
常见的蚯蚓和蚂蝗属于环节动物。它们的身体分成了许多体节，还出现了真正的体腔，其中充满体腔液。体腔液能将营养物质和氧带到身体各部，并将新陈代谢的废物排出体外。在环节动物中出现了血液循环系统，连接背、腹血管的4～6对环血管，软体动物有搏动作用，相当于雏型的心脏。
和环节动物关系密切的是软体动物，它们有着共同的祖先。软体动物是动物界中的第二个大类群，现存的有8万余种，其中有不少具有重要的经济价值。牡蛎、蚶子、蛏子、贻贝、红螺等，都是味美闻名的食用贝类。市场上经常出售的墨斗鱼（乌贼）和鱿鱼，并不是鱼而是软体动物。有些软体动物是寄生虫病的传播者，例如钉螺就是血吸虫的中间寄主。因此，消灭血吸虫的关键在于灭钉螺。
海参、海星、海胆这一类群属于棘皮动物。棘皮动物除了有一定的经济价值之外，在血统关系上和“脊椎动物”有着密切的联系。
动物界中种数首屈一指的是由环节动物进化而来的节肢动物。它们的附肢分节，体外有几丁质的外壳，神经系统已进一步集中成为发达的脑神经节和一条腹神经链。节肢动物中有以虾、蟹为代表的甲壳类，以蜘蛛为代表的蛛形类，以蜈蚣为代表的多足类和以蜜蜂为代表的昆虫类。昆虫类是地球上最繁盛的动物，约有100万种，种数超过了其他动物的总和。
昆虫和人类有着极密切的关系。益虫的利用和害虫的防治是人类征服自然的一个重要课题。
我国劳动人民很早就已知道养蚕缫丝。我国考古学工作者在山西省夏县发掘出来的新石器时代的遗址里，找到半个人工割裂的蚕茧，由此可以推测蚕丝的利用距今至少已有4000～5000年的历史。养蜂取蜜也是我们祖先最早的发明，远在2400年前，我国古书中就记载了有关采蜜及收蜂的方法。此外，白蜡虫、紫胶虫、五倍子、蚜虫等提供工业原料的益虫，我国劳动人民也早已利用了。
建国前，我国常由于虫灾而造成“赤地千里”的惨景。特别是蝗虫为害更为严重，它和水灾、旱灾一起，给劳动人民带来了深重的灾难。在历史上，相信“天命论”的儒家认为蝗虫是天降的灾难，不敢并且反对灭蝗；而广大劳动人民和有进步思想的法家则敢于斗争，取得辉煌的战果。例如唐代在山东地区的一次蝗灾中，群众捕打的蝗虫就有900万石之多。
建国后我国展开了大规模的群众性的治虫运动，严重危害农作物的害虫已得到控制或消灭。
近年来我国开展了“以虫治虫”的工作，如利用瓢虫消灭柑橘树上的介壳虫，利用金小蜂防治红铃虫等。在利用细菌治虫、利用昆虫激素治虫方面，也取得了进展。这种有利于环境保护的“生物防治法”，有着广阔的发展前途。脊椎骨的出现
在距今约5亿年的奥陶纪时，从无脊椎动物中进化出最早的“脊椎动物”。脊椎动物最明显的特征是身体背部有1根脊梁骨（脊柱），它是由一节节脊椎骨连成的，相当于支撑身体的一根大梁。脊椎动物的另一特征是神经系统高度发达和集中，在脊柱的背面，包着1条柔软的脊髓，向前膨大成脑，这就是神经中枢。
脊椎动物与无脊椎动物之间的区别很大，二者之间有没有什么中间类型能把它们联系起来呢？恰好有这样一些现代生存的低等脊素动物填补了无脊椎动物和脊椎动物之间的过渡地位。其中，文昌鱼就是著名的代表。文昌鱼是一种半透明的鱼形动物，长约4～5厘米，在我国厦门、青岛等地海边浅水泥沙中都可采到。文昌鱼其实还不是鱼，它没有脊椎骨，而有一条纵贯全身的脊索作为支柱，这条支柱代表了脊椎骨的先驱。可以说，从文昌鱼中我们看到了5亿年前脊椎动物祖先的模样。无怪乎，当脊椎动物19世纪60年代关于文昌鱼地位的研究发表之后，达尔文就认为：“这是最伟大的发现，提供了揭发脊椎动物起源的钥匙”。
常见的鱼、蛙、蛇、鸟、兽全有脊椎骨，都是脊椎动物。在分类上，脊椎动物包括6类：圆口类、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类。
鱼类的口有了能活动的上、下颌，能主动地捕咬食物。上、下颔的出现在脊椎动物进化史上是很重要的。此外，鱼类有了成对的胸鳍和腹鳍，还有发达的尾鳍，这样就加强了游泳能力，扩大了活动的范围。
鱼类在奥陶纪时已经出现，到了距今4亿多年前的志留纪时开始繁盛起来，直到泥盆纪末期，鱼类是当时地球上最高等的动物。
现代生存的鱼类分为软骨鱼和硬骨鱼两类。鲨鱼是软骨鱼的代表，它以凶猛而闻名，对于在海边游泳的人是一个很大的威胁。鲨鱼的肝脏含油很多，是提制鱼肝油的重要原料。大多数食用鱼类全是硬骨鱼。我国著名的淡水养殖鱼有青鱼、草鱼、鲢、鳙等，带鱼和黄花鱼则是市场上最常见的海产鱼。从水到陆——两栖动物
2000多年前，就有人认为：人是由鱼变成的，动物是从水中到陆地上来的。
我们和鱼类有亲戚关系吗？这个问题初一听有些荒唐，但细说起来，人类的远祖还真是古代的鱼类哩！从鱼到人是个漫长的进化过程。从最早的鱼类开始，经过两栖类、爬行类、原始哺乳类几个阶段，到人类的出现，经历了大约5亿年的时间。在这个过程中，“从水到陆”是一个重要的转折点。
鱼类是怎样发展上陆的呢？为了容易理解这个问题，我们首先从青蛙的发育谈起。
青蛙的受精卵孵化后，先变成蝌蚪。蝌蚪像鱼一样，在水中用尾游泳，用鳃呼吸。后来蝌蚪开始“变态”：前、后肢慢慢地长出来，尾巴渐渐萎缩消失；由从水到陆——两栖动物鳃呼吸转变为肺呼吸。最后，小蛙跳上了陆地。青蛙一生的变化，有助于我们了解最初上陆的动物的身体结构是如何改造的，也反映了它们的祖先是从鱼类进化来的。恩格斯曾经指出：“有机体的胚胎向成熟的有机体的逐步发育同植物和动物在地球历史上相继出现的次序之间有特殊的吻合。正是这种吻合为进化论提供了最可靠的根据。”
然而，最早登陆的先驱究竟是哪种鱼呢？这就要借助于岩石中的直接证据——化石。
3亿多年前泥盆纪地层中的总鳍鱼化石，引起了人们的注意：它们的胸鳍和腹鳍的骨骼排列方式和陆生动物的四肢的骨骼基本相同，这种强有力的鳍便于在陆地上支撑和移动身体。此外，总鳍鱼能用鳔直接呼吸空气。这样，它们就具备了上陆的两个重要条件。
泥盆纪后期，气候温暖，有些地区由于植物的腐烂、水中缺氧，不适于鱼类生活。而总鳍鱼则可以爬上陆地直接呼吸空气。世世代代传下去，它们的胸鳍和腹鳍转变成为4肢；鳃退化了，肺发达起来。最后形成了新的类群：两栖类。
长期以来，人们一直认为总鳍鱼早已绝灭了。可是30多年前，在南非东海岸竟捕捞到第一条活着的总鳍鱼，引起了轰动，人们称之为“活化石”。显然，这是总鳍鱼转移到海洋的一支后裔，一直生存到现在。据最近的报道，这类总鳍鱼已捕捞到70余条。
随在蕨类植物之后，两栖类在陆地上大大发展起来。石炭纪和二叠纪是两栖类的黄金时代。
两栖类是由水生到陆生的过渡类群。像青蛙和癞蛤蟆，虽然已具备了一些陆生的条件，但在生殖产卵时还必须下水。因此，在沙漠里简直找不到两栖类的踪迹。爬行类的兴衰史
人们习惯于把爬行类叫做“爬虫”，像龟、鳖、壁虎、蛇都是人们熟悉的。鳄鱼虽然名为鱼，其实也是爬行类。
爬行类是真正的陆生动物。不但它们的身体结构适应于陆地生活，而且它们能在陆地上产卵，生殖和发育也完全摆脱了对水生环境的依赖。就连平时生活在海洋里的海龟，到了生殖时期，还是成群结队地爬到沙滩上来产卵。爬行动物的卵叫“羊膜卵”，这种卵在发育时有羊膜和羊水包围着胚胎，实际上相当于使胚胎处在一个专用的小水池中，保护着胚胎免于干燥和各种机械损伤。羊膜卵的出现是脊椎动物进化史上一个大的跃进。
爬行类是从古代两栖类的一支进化来的，后来取代了两栖类，成为当时地球上的主人。古生物学中把古代生存过而现在已经绝灭了的爬行类叫作“龙”。化石材料证明，在距今2亿多年到7000万年前的中生代，地球上简直是“龙”的世界：海里有鱼龙，空中有翼龙，陆地上和河湖沼泽中有各式各样的恐龙。我国发现了不少的恐龙化石，像云南的禄丰龙、四川的马门溪龙、山东的鸭嘴龙等。世界上最大的恐龙体重有5万千克，就是说比现代陆地上最大的动物——象——还要重10倍。
中生代末期，地球上发生了剧烈的变动。随着地形、气候的改变，植物界中的裸子植物为被子植物取代了。恐龙不能适应这种急剧的变化，竞争不过新兴的哺乳动物，因而逐步走向灭亡。到了7000万年前，这些显赫一时的庞然大物终于退出了历史舞台。
我们这里所讲的恐龙，和神话里的“龙”完全是两码事，应该区别开。
我国古代一直流传着“龙”的神话，把“龙”描绘得能腾云驾雾、呼风唤雨。其实神话里的“龙”是根本不存在的，那只是人们对一些自然现象不能作出科学解释时的主观幻想。后来儒家通过宣扬“谶纬”迷信，故意把“龙”的形象加以夸大，把封建地主的头子皇帝打扮成“真龙天子”，用来欺骗人民。林彪自己吹嘘是“受于天”，是像“龙”一样的“天马”，阴谋篡党夺权。但是历史的车轮滚滚向前，不论是“真龙”还是“天马”，统统没有逃脱他们失败的下场！恒温动物的出现
前面讲的，从原生动物直到爬行类都是变温（冷血）动物，它们的体温随外界环境而变化。只有鸟类和哺乳类才是恒温（温血）动物，它们有较高而稳定的体温，减少了对外界温度条件的依赖性，从而扩大了在地球上的分布范围。鸟类是由早期爬行类的山支进化而来的。最早的鸟类化石就是世界闻名的始祖鸟。1861年在德国的侏罗纪地层里，发现了第一个始祖鸟化石。身体大小像乌鸦，不但骨骼齐全，而且还有清楚的羽毛印痕。始祖鸟代表爬行类过渡到鸟类的一个中间环节。它一方面像爬行类，有一根连骨带肉的长尾巴，有牙齿，前恒温动物肢三指彼此分离而且都有爪；另一方面，从它全身长着羽毛、前肢已变成翅膀来看，显然已经是鸟类了。
始祖鸟化石在生物进化上是关键性的材料。在恩格斯的著作中不止一次地提到它，称之为“用四肢行走的鸟”。据最近资料，这种珍贵的始祖鸟化石总共已发现有5个标本了。由早期爬行类的另一支发展出哺乳类（兽类）。
有人说：“凡是有四条腿，在地上走的全是兽。”这种说法不够确切。因为天上飞的蝙蝠，虽然有翅膀，但不是鸟而是兽；水里游泳的鲸，虽然被称为鲸鱼，其实不是鱼，也是兽。哺乳动物的特点是多种多样的：身上有毛，有汗腺，牙齿有分化，恒温，有发达的大脑；此外，还有2条更重要的特征：胎生和哺乳。
哺乳类的母兽是直接下崽的，并且有胎盘的形成。胚胎在发育时通过胎盘吸取母体血液中的养料和氧，同时把代谢的废物送入母体。有些蛇和鱼也是直接生小蛇和小鱼的，但不形成胎盘，和哺乳类仍有区别，我们称之为“卵胎生”。
母兽用乳腺分泌的乳汁来哺养幼崽，这是兽类特有的现象，兽类正因此而名为“哺乳类”。蝙蝠虽然像鸟，鲸虽然似鱼，但它们都是胎生和哺乳的，所以都是兽类。
由卵生到胎生有个进化过程。最低等的哺乳动物——单孔类——就不是胎生而是卵生的。恩格斯在讲到进化的观点时曾这样写：“自从按进化论的观点来从事生物学的研究以来，有机界领域内固定的分类界线一一消失了；……我们现在知道有孵卵的哺乳动物”。这里所说的“孵卵的哺乳动物”，指的就是单孔类。
单孔类中最闻名的代表是生活在澳洲的鸭嘴兽。人们直到19世纪才发现，原来这个扁嘴的小兽竟是生蛋的！它每窝产蛋2个，孵化出来的小兽也是靠吃奶长大。鸭嘴兽代表着从爬行类到哺乳类的过渡阶段，是最珍贵的“活化石”。可惜的是，这种奇特的动物已面临绝种的危险了。
在1亿多年中，哺乳类分化出许多分枝：有食虫类（如刺蜩）、食肉类（如虎）、食草类（如马）；有空中飞行的翼手类（如蝙蝠），有水中游泳的鲸类和海豹类，有入地穴居的鼠类，还有主要生活在树上的灵长类（如猴、猩猩）。
人类就是由灵长类中的古代类人猿进化而来的。随着人类的出现，地球的历史就从生物史进入到人类史的新纪元。
早期人类生活在水中
众所周知，生命起源于海洋。那么早期的人类与海洋又有着什么关系呢？人类也是从水中演化出来的吗？如果是那么究竟是怎么一个过程呢？现代科学的发展为我们的疑问提供了答案。
有的观点认为，在远古时代，非洲东北和北部由于海水上涨淹没了大片土地，居住在那里的古猿为了生存，逐步适应了海中生活，变为海生动物——海猿。约400万年后，海水下降，淹没的土地重新显露出来，海猿回到陆上生活，逐渐演化为人生命的起源——海洋类。即“人类祖先海猿说”。关于人类起源于海洋还有一种说法“人—海豚同祖”说，其论据有：①人类本性亲水、猿猴厌恶水，这是最明显的分水岭。人的婴儿一出生就有游泳的本能，而且人的脊柱可以弯曲，适宜水中运动，而猿猴的脊柱是不能后伸的其论据。②人的躯体海豚示意图和海洋哺乳动物一样光滑，头部却长满浓密的头发。③人类能以含有盐分的泪液表达感情；有趣的是，海豚也会流泪。④人类喜欢吃鱼、虾与海藻，猿猴却不喜欢。“人—海猿同祖说”也有丰富的论据。①人的身体表面裸露无毛，却有皮下脂肪，这与灵长类动物大大不同，光洁无毛的身体与丰富的皮下脂肪更适宜在较冷的海水中生活并保持体温。②人体无法调节对盐的需求，而且要“出汗”来调节体温，这是“浪费”盐分的；而灵长类动物却不需要靠出汗调节体温，反而具有对盐摄入量的控制与渴求的机制。这说明人类是从盐分丰富的海洋中来。③人类以外的灵长类动物都不是游泳能手。由此看来，这种理论与“人—海豚同祖说”的理由很相近。
对于不会游泳的人来说，遇到江河湖海就会有几分恐惧，而且每年因溺水而亡的人也为数不少，人生活离不开水，但太多水又会导致人死亡。其实地球上的动物大都是会水的，现在陆地上的动物大都是从水中走上陆地的。在地球的演化史上，地球曾经就是一个水球，地球上最早的生命形式就是从水中诞生的。
假若有人称你为河马，你会对此表示不满，或认为是一种污辱。其实这种叫法并非错误，因为人类与其他水生哺乳动物有很多相似之处。
这些相似之处也许就是一大科学之谜的关键所在，它关系到我们人类起源的问题。一些科学家认为，人类与河马和鲸类动物很相像，因为人类的祖先很久很久以前，也曾经和上述动物那样，拥有同样的水中家园。早期的人类就曾生活在水中。
根据大陆理论，大约800万年前，有那么一种类猿的树栖动物被称为现代人和猿最近的共同祖先，它们居住于非洲的茂密森林之中。后来这种动物的后代分成了2支，分道扬镳：①进化成了人的灵长类，人类进化成人时学会了用双脚走路，大部分体毛脱掉，体态丰满，大脑更发达并且又有了语言。②继续留在森林中成了现代猿。
那么，究竟是什么原因使得人和猿分别走上了2条不同的进化之路呢？大多数科学家曾经相信，这种原因就是它们居住地的变化。也就是说，猿继续留在树上生活，而早期人类则离开了树木，来到了非洲的冈瓦纳大陆热带草原，在那里人类进化出新的身体特点，并且生存了下来。其中一个特点，就是双足行走，因为这可使早期人类一直站立并观察猎物及危险情况，另外，站立还解放了双手，以便于捕杀猎物，获取食物，而且身体受阳光中有害射线照射的部位也减少了。为了避热，早期人类也脱掉了身体毛发，进化出了汗腺。
但是，在近10年间冈瓦纳大陆理论的支持者越来越少，这是什么原因呢？一个主要的因素就是有新的科学发现，非洲草原的出现在人类学会用双脚行走之后。
目前，冈瓦纳大陆的理论已成为普及定理，但有什么理论可以解释人与猿之间分道扬镳的原因呢？有少量科学家相信，那些树猿从树上下来，来到了平坦的栖息地，不是土壤和青草覆盖的平地，而是水中。在水中，早期人类生活了近几百万年，在走上陆地前，进化出自身独特的特性，这种观点叫做“水猿理论”。这种理论，是一位因写“水猿的假说”一书而获奖的女学者埃莱娜·摩根提出的。
摩根指出，大多数早期人类化石在被水覆盖的地方或史前时代的水边发现，其中，在最著名的人类化石——被称为夏娃的露茜的发掘地点旁还发现许多鳄鱼蛋和蟹类贝类的化石。
摩根还指出，人类与水生哺乳动物之间如海豚、河马、海象之间有许多生物学上的相似性，一种相似性是皮下脂肪，这种物质可像保温毯一样，避免身体的热量在水下很快散失掉，因为水比空气还要吸热快。
大多数陆生哺乳动物，包括我们的最近的亲戚，猿，都没有这种皮下脂肪层，相反，它们却拥有一层厚厚的毛发。人类和水生哺乳动物只有很少或者说根本没有毛发。
摩根认为，人类目前也留有许多水中生活的特点：（1）鼻孔朝下而不朝上，这样在潜水时水不会进入鼻腔。（2）人体需要碘和Ω－3脂肪酸，这是大脑发育的重要养分，这些养分在陆地上的食物中是十分罕见的，但是鱼和贝类体内却有很多。（3）人类的皮肤由许多皮脂腺所覆盖，它可以分泌一种油脂液体，叫做皮脂，以使头发和皮肤油滑，猿则几乎没有这种皮脂腺。
摩根相信，当早期人类学着在泅水过河把头抬过水面时，双脚行走的特点就开始进化出来了，矮黑猩猩和天狗猴（又称长鼻猴）之间也有相似的进化特点，矮黑猩猩和天狗猴可部分时间用双足行走。它们都居住于很长鼻猴示意图易遭洪水冲击的森林地区，人们也都观察过它们曾头朝上涉水过河。
大多数研究人类起源的科学家对水猿理论持怀疑态度甚至不屑一顾，但托比亚斯等古人类学家却不这样认为，他们相信，古人类学家有责任重新检验水猿理论。
人类的祖先来自非洲
根据科学家了解，人类是由猿进化而来的。而人类发祥地亚洲、非洲和欧洲哪里才是人类文明的最初发祥地呢？发现化石在20世纪，人类先后发现了许多远祖化石，其中，绝大部分都是出自非洲，难道非洲是人类祖先最初的住所吗？
1974年美国自然历史博物馆研究人员，来到号称“非洲屋脊”的埃塞俄比亚。他们在那里的哈达地区，发掘出不太完整的古人类化石。根据骨骼的形态分析，化石的主人是一个年仅20岁的女性，约翰森给她起了个名字——“露西”，并详细分析了“非洲屋脊”的埃塞俄比亚她的身体结构特点。约翰森认为，“露西”生活在距今300万年以前，她已经能够独立行走。以后，在发现“露西”化石的地区，人们又相继发现了65具古人类化石，约翰森将它们同称为“阿法尔南猿”化石。发现阿法尔南猿化石的约翰森认为，唯有阿法尔南猿才是人类的直接祖先。在漫长的年代中，阿法尔南猿进化成粗壮南猿和鲍氏南猿，最后再进化成为人类。
随后，人类发现了更多的化石，2002年，一个科学家顶着60℃的高温来到了非洲草原地区，发现了一个大约在160万～400万年之间16岁男孩的头盖骨化石，从此，震惊了世界，人类不得不承认非洲才是人类的祖先最初发祥的地方。科学家根据众多的头盖古化石推测，在距今600万～800万年前非洲开始出现猿人，而这种猿人是由非洲3种猿其中的一种进化而来的，而这种猿因为基因突变走上了人类的道路，最初，这种猿只不过能站立行走，而这个特点让它们生存更容易些，经过几百万年，这种猿演化成了猿人，这时，正好是地球90万年的冰河时期，原本温暖的非洲在冰河时期变得更冷，在草木枯竭的情况下，一大部分非洲人开始进行迁徙，历经几百年，非洲人沿着亚洲和欧洲迁徙到了温暖的地方，形成了人类文明，而现在非洲大草原也是因为冰河时期才形成的。
现代的基因技术更是证明了人类的祖先来自非洲。19世纪80～90年代，基因学家们就对来自非洲、亚洲、大洋洲和新几内亚等地不同种族的人的DNA类型进行了研究并记录下了这些不同种族的人的DNA变异情况。科学家们并以此为依据绘制出了智人进化树图谱。根据该进化树图谱可以看出，各个种族的人群都是从非洲分支上延伸出来的，这说明人类的祖先全部起源于非洲。
科学家说，当我们的祖先分阶段迁移出非洲时，每批迁出的人口都很小，这就造成了一系列的“瓶颈”，减少了世界其他地方人类头骨的多样性。而在被称为“人类摇篮”的东南部非洲，头骨形状和大小的多样性却是最丰富的。古人类之所以能离开非洲大陆迁移到其他地区，是因为它们有较大的大脑和较高的智商，能够使用更好的工具，以及肢体更加协调。现在有证据表明，肢体更能适应外部环境，促使直立人在至少180万年前就离开了非洲。
人类起源于动物有哪些依据
从解剖学角度来看，人非常像一般的哺乳动物。人体上所具有的典型器官，如骨骼、心脏、脑等，一般哺乳动物也有。另外，人体上存有许多退化和不发达的器官，如盲肠、耳肌、退化的毛发等，这些部分在一般动物的身体上还是正常地发展着，而且对动物的生活有着重要的意义。这些退化部分的存在，说明了人类祖先在发展过程中这些部分曾经是有用的，以后由于生活条件的改变，才在新的条件下变得无用或用处不大，因而丧失了原来的机能而退化了。
有时，在人体上偶尔还出现返祖现象。如个别人身上长尾巴，有多乳的妇女，还有一些人面部甚至全身长着蓬松的长毛等。这些现象的出现，说明人类的祖先是有尾巴的、多乳头的、长毛的动物。直接证明了人类是从动物界分化出来的。
另外，在胚胎学上，从人的胚胎发育过程来看，人的胎儿发育到第三、四周的时候，样子有点像鱼，手和脚像鱼的鳍，头部两侧有像鱼的鳃裂。人的胎儿也有尾巴，第五、六周最长，后来逐渐消失，只留尾骨。胎儿在第5个月末，已经有了人形。可是，那时胎儿的全身除了手掌和脚掌外，都长着很密的细毛，直到分娩前不久，细毛才脱落下去。这些重演现象的存在只能用人与动物有亲缘关系来解释。
人不仅与一般动物有亲缘关系，尤其是与类人猿有更近的亲缘关系。现在生存的类人猿有4种：长臂猿、大猩猩、猩猩和黑猩猩。它们（特别是黑猩猩）与人类有许多相似的地方。例如，无尾、没有臀疣，牙齿也和人一样，一般都是32个；胸部有1对乳头，雌性也有按期的月经，怀孕期是8～9个月；另外，血液成分也相近，也有不同的血型。类人猿的面部表情同样能表现出喜、怒、哀、乐、恐惧等神态。人类返租现象猿的中枢神经系统比较发达，行为也比较复杂。猿胚的发育与人胚的发育相似的时间最长。这些相似性说明了人与类人猿有着共同的祖先。另外，人与类人猿也有着本质的差别。虽然类人猿的一些动作几乎接近于人，但它们没有意识，不能和人一样进行抽象的思维，特别是不会制造工具，进行劳动。由此，猿的行为仅仅是借条件反射来完成的，许多是本能的行为。此外，在形态结构上，人与猿也有很大差异。如猿类不能完全独立地直立行走，猿的前与人类有许多相似之处的黑猩猩肢比后肢长，趾与指没有明显的分化，猿的脑轻，人的脑重，头骨的结构不同，等等。这些差别，说明了人与猿在进化过程中经历了不同的发展过程。
揭秘与人类相近的古猿
在达尔文时代，人们还没有发现多少古猿的化石。达尔文怎样得出人类起源于古猿的论点呢？主要是由于他已经有了进化观点。于是他仔细地比较人类和现代类人猿的材料，根据材料相似或相异的程度，得出人类和类人猿共同起源于古猿的论点。达尔文以后，科学界已经发现了不少古猿化石，均比较支持人和猿同祖的见解。现在所知道的生活在距今3000多万年到500万年前的古猿包括几种类型。它们是在非洲、亚洲和欧洲的一些地区发现的。主要是一些牙齿和颌骨化石，也有一些肢骨和头骨化石。古猿大部分生活在热带森林里，以森林古猿为家。
最原始的古猿是在埃及发现的。有一种古猿，叫做渐新古猿或小古猿，属于渐新世的动物。它生活在距今大约3300万年前。它身体比较小，现代类人猿的特征在它身上还不突出。
另一种古猿叫做埃及古猿。它生活在距今大约2800万年前。从它的一根尺骨化石的构造看来，它是一种树栖古猿。
另一类古猿曾经被叫做森林古猿，也叫林猿，包括许多个种。它们生活在距今2000万～500万年前。在非洲、亚洲和欧洲都有它们的踪迹。森林古猿最早是在法国发现的，后来在印度北部和巴基斯坦交界的西瓦利克山区，也发现了森林古猿的化石。为什么叫它们“森林古猿”呢？
理由是这样的：最早在法国发现的这一类古猿化石跟树叶的化石在一起，因此命名叫“森林古猿”。此外，还曾经发现它们的一根股骨（大腿骨）。根据所有的材料看来，它们在构造上跟黑猩猩有些相近，能够用臂行法在树上活动。森林古猿
从所发现的化石材料看来，人们猜想它们的大小跟现在的黑猩猩差不多。它们大概就是现代类人猿的直系祖先。再一类古猿叫做拉玛古猿，首先也是在印度和巴基斯坦交界处的西瓦利克山区发现的，后来在非洲的肯尼亚和亚洲的巴基斯坦、土耳其、我国的云南以及欧洲的希腊、匈牙利也有所发现。它们生活在距今大约1400万～800万年前。在非洲发现的拉玛古猿跟森林古猿比较相似，它的门齿很小，颌部很狭，跟人类区别比较大。在印度发现的拉玛古猿，生活年代比较晚些，面部短缩，犬拉玛古猿示意图齿比较小，齿间没有间隙，跟森林古猿区别比较大，跟人类比较近似。
上面说的两种拉玛古猿大概是不同的物种。
现在对拉玛古猿在进化系统中的位置有几种不同的看法：①它们是人类和类人猿的共同祖先的一个代表。②它们还是森林古猿的系统。③它们已经跟森林古猿分道扬镳了，住在开阔地带，是人类这一支进化系统的开始，也就是说，它们是人类的动物祖先。
从拉玛古猿的分布地点或生活条件看来，它们可能跟森林古猿分开进化了。如果这样，人类和类人猿这2支进化系统的大概情况是这样的：
拉玛古猿→人类
渐新古猿→埃及古猿
森林古猿→现代类人猿
按照上面的说法，那是说人和猿的共同祖先存在于几千万年前。究竟怎样呢？现在还没有一致意见。不过最近有些材料表明，人类和黑猩猩有共同的祖先，这祖先生活在大约500万年前。应该注意，进化史在时间上的不同意见是随着化石发现和研究的进展而提出来的，将来也可能再有所改动。
原始人类发展经历了怎样的历程
科学研究表明，原始人类发展大致上可分3个阶段：能人时期
能人，是指有能力的人。能人时期是原始人类发展的第一阶段，也是人脱离古猿祖先最初的阶段，相当于地质历史的第四纪初期，距今约190万年。这时的人已初步学会制造和使用工具，具有了人的性质。
现在发现的能人化石主要在非洲坦桑尼亚奥尔杜威峡谷。在我国的云南省元谋县、河北省阳原县的泥河湾等地也发现了更新世早期的人类化石或石器。
从已发现的能人化石来判断，能人吻部突出，没有下颏，头盖低平，额向后倾，外貌很像猿，但脑量可达650立方厘米，能人时期的人类比现代猿高。他们的眉骨嵴不甚发达，牙齿的构造和排列方式等和人接近；髋骨和肢骨也与人相似，表明已能直立行走，但不如现代人那样完善，身体还有些前倾，在迈步行走时，步态稍为笨拙。在发现能人的地层中，同时发现有石器和使用过的兽骨，说明他们已能制造简单的工具。从当时沉积的性质和伴生动物群来看，他们生活在一种空旷的原野里，以狩猎为生。直立人时期
直立人，指的是具有比能人更接近现代人的特征。例如，他们的身材增高，脑量增大，面部和牙齿相对地较小，行为活动更为复杂，已能完全用两足直立行为。但这种人眉嵴粗壮，嘴部突出，仍带有一些原始性质，所以也叫猿人。直立人大体生活在距今50万年前后的更新世中期。目前发现的直立人化石有：我国的北京人、蓝田人以及印度尼西亚的爪哇人；欧洲的海德堡人；阿尔及利亚的毛里坦人及非洲的舍利人等。下面我们以北京人为例，说明这一时期的特点。北京人也叫北京猿人，第一个完整的头盖骨化石是1929年在北京西南54千米周口店的山北京猿人洞内发现的。从发现的全部材料来看，约属于40个个体。
北京猿人头骨的主要特点是：头骨的最宽处在左右耳孔稍上处，向上则逐渐变小，而现代人的头骨最宽处则在较高的位置。北京猿人头骨的高度比现代人小，额向后倾斜。平均脑量为1075立方厘米，而现代人平均为1350立方厘米。左右两眉嵴比较粗壮而向前突出，且左右相连，在眼眶上方呈屋檐状。颅顶正中有明显的矢状脊，后部有很发达的枕骨圆枕。另外，北京猿人的头骨厚度比现代人几乎厚1倍。
北京猿人的牙齿，无论齿冠或齿根，都比现代人粗大，表现了原始的特征。从北京猿人头骨和牙齿的特征来看，介于现代人与现代猿之间。
另外，北京猿人的肢骨，虽然发现的材料不多，不过由肢骨的情况证明（由股骨脊的存在和肱骨短于股骨的事实）北京猿人已能直立行走。根据股骨的计算，北京猿人男性身长162厘米、女性为152厘米左右，相当于现代华北人的中等身材。
从已发现的遗迹来看，北京猿人已经学会使用和制造简单的石器，其中大部分是未经修制加工的。由石器的形状来看，可以分为石斧、锤形器、尖状器、刮削器等。这些石器可用来狩猎、杀戮、切割食品之用。另外，北京猿人也开始使用骨器。在北京猿人住的洞穴中，发现有火的痕迹，说明北京猿人已能用火。至于火的来源迄今还不清楚。不过猿人能够用火有很大的意义。因为火可以使人们熟食，缩短消化过程，并且可以防寒，在洞口燃烧火堆还可以惊避野兽。
另外，由猿人洞穴中所发现的灰烬堆积、兽骨残物以及成千的石器工具，说明猿人的生产活动以采集植物为主，狩猎为辅；社会组织还很原始，叫原始群；社会成员间关系仍较松散，没有发现对死者进行埋葬的迹象。
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