1、脊索和脊椎動物的起源
表在《科學》(Science,298,2157-2166,2002)期刊上的報告顯示,海鞘Ciona intestinalis基因組研究已由美國能源部附屬基因組研究所、加州大學柏克萊分校分子及細胞生物學系、京都大學動物系和日本的國家遺傳學研究所為首的,分布在五個國家的20多家研究單位合作完成。作為第七個基因組被破譯的動物,脊椎動物的無脊椎近親海鞘的基因組被定序,終於讓科學家有機會利用比較基因組學的方法,通過和人類或其它動物的比較,進一步了解人類大腦、心臟和神經及免疫系統等的起源和演化,並且更深入地了解脊索動物和脊椎動物的起源與演化。
柏克萊加大的遺傳學和發育學教授Mike Levine說道,海鞘在生物學家心中享有特別的地位,因為它提供了無脊椎動物和脊椎動物的演化聯系。當你看到其成體時,會以為那是簡單的動物,亞里士多德就以為它是軟體動物,但當你看到其胚胎發育,它顯然是復雜的高等動物,俄國生物學家Alexander Kowalevsky就認出了其幼蟲尾的脊索。它們是我們很古老的表親。
五億多年前,動物開始快速演化,成為三、四十個體制相異的門類,至今現生的動物界可以劃分為35個門。其中不具有脊椎(或脊索)的34個門統稱為無脊椎動物,而剩下的就是脊索動物門了。脊索動物有四個主要共同特徵:脊索(notochord)、背部中空的神經索(dorsal,hollow nerve cord)、咽裂(pharyngeal slit)和肛門後肌肉質的尾部(muscular postanal tail)。脊索動物又分為三個亞門:一是頭索動物亞門(Cephalochordata),又稱無頭類(Acrania),以文昌魚為代表;二是尾索動物亞門(Urochordata),又稱被囊類(Tunicata),例如海鞘,這兩類都是原始的脊索動物,不具有脊椎;第三個就是我們最熟悉的有頭類(Craniata)之一的脊椎動物亞門(Vertebrate),包括魚類、兩生類、爬蟲類、鳥類和哺乳類。
但脊椎動物卻走上了另一條不同的路子,與頭索動物及尾索動物相較,脊椎動物的神經系統前端特化成復雜的腦,以及與腦相關聯的感覺器官,如眼、耳、鼻等,對環境有更靈敏的反應能力;運動器官也更精巧,以配合感覺器官的改變;大腦外有顱骨保護、脊索演變為分節的脊椎、內骨骼保護著體內器官,這些特徵都使得脊椎動物比其它脊索動物更具環境適應力,使得脊椎動成為脊索動物這一門中,種類和數量最發達的一支。
化石記錄顯示,公認最早出現的脊椎動物是4.75億年前的奧陶紀的介皮類(Ostracoderms),它們在海洋中行底棲生活,身披厚重的外骨骼,沒有上下頷,也沒有胸鰭、腹鰭等可活動的偶鰭。與介皮類親緣關系最接近的脊椎動物是無頜綱(Agnatha)的盲鰻(Hag fishes)及八目鰻(lampreys),它們的脊椎還是軟骨質,是相當原始的脊椎動物。
到了3.95億年前的志留紀(Silurian)末期,地球上出現了一群具有上下頷的魚類,這是一項極重大的變革,使原本行過濾生活的脊椎動物成了活潑的獵食者,同時也演化出了可活動的偶鰭,使得活動更靈活。這些魚類包括已滅絕的盾皮類(Placodermi)、部分現生的軟骨魚類(Chondrichthyes),如鯊魚、魟等,以及在現代海洋及淡水中稱霸的硬骨魚類(Osteichthyes)。硬骨魚類的其中一支又慢慢往陸地發展,演化成了今天陸地上的各種脊椎動物。
過去許多動物學家認為脊椎動物的祖先很有可能是演化自尾索動物。海鞘的成體雖然沒有明顯的脊索,但是其幼蟲的尾部卻明顯地帶著一根脊索。有人認為在寒武紀早期,尾索動物的幼蟲發生了幼體生殖(paedogenesis)的現象,其生殖器官在變態之前就成熟了。經過了天擇,尾索動物的幼蟲發展出了分節的肌肉和強壯的骨骼來支撐身子,並且因為頭的形成對適應環境有相當的優越性,就演化出了帶頭和內骨骼的脊椎動物。
美國能源部附屬基因組研究所所長Eddy Rubin認為雖然它們和我們外觀大不像,但是還是有許多特徵同脊椎動物是相同的。通過基因組的比較,我們可以在分子的層次上了解與對方的關系,並且研究這些相似的系統和基因是如何從五億多年前的共同祖先演化而來的。
身為尾索動物的海鞘分布在世界上各淺海中。桶狀的海鞘附著在岩石、防波堤、船舶和海底,並利用籃狀濾食器濾食浮游生物。海鞘卵受精一天後就發育成只有2500個細胞的小幼蟲,不久後就找個地方定居下來變態成為成體。
海鞘的基因組由160萬個鹼基組成,大約只有人類的20分之一,只有最小基因組脊椎動物河豚的一半。其中100一17萬個鹼基組成約有16000個基因,有八成在人類和其它脊椎動物中也可找到。不過其基因數只有人類的一半。美國能源部附屬基因組研究所的計算基因組學主任Daniel Rokhsar說道,海鞘基因組會如此苗條的原因是,大部分在脊椎動物中有好幾個備份的基因,在海鞘中卻只有一份,而多出來的備份可能會突變掉或消失,或者演化成負責其它功能。從海鞘基因組中,我們可以看出人類這系譜中的新進展,例如有些特定的免疫系統和神經系統基因在海鞘就找不到,這顯然是脊椎動物的新設備。脊椎動物的復雜性也可能是從大量的基因復制而產生的。
海鞘沒有許多決定脊椎動物身體結構的重要Hox基因。有一些Hox基因單獨存在,另一些卻消失了。然而海鞘也有類似於脊椎動物的感光基因,和其它形成心臟和甲狀腺的基因。但是海鞘利用血藍蛋白,而非紅血球來運送氧氣,並且缺少製造膽固醇和組織胺的基因。在某些方面,海鞘和細菌、真菌和植物的相似度比和脊椎動物還來得高:製造纖維膜以支持進食吸管的基因,就和製造纖維素的基因很類似,這樣的基因在其它動物是找不到,有可能是從植物等水平基因轉移來的。
Levine就認為海鞘基因組的分析結果和1871年達爾文在《人類的起源》(The Descent of Man)一書中的主張完全吻合,達爾文主張脊椎動物和海鞘有共同祖先,而一支演化成海鞘,另一支在脊椎動物綱開花結果。
2、人類是否從無脊椎動物進化而來
〖文章正文〗發育體現在生命歷程中,進化表現在生衍系統中,其道理是想通的。如果我們將發育和進化各自分為兩個時期,同樣會存在胎生時期與獨生時期。進化中的胎生時期自然不是寄生在動物體內,只可能產生與寄生在植物、微生物、土壤或水中,或是它們的綜合形式中。 為何動物的發育變化小,而進化的變化大呢?其實不見得。青蛙和昆蟲在發育過程中的變化就相當大,只是它們屬於低等動物罷了。我們從動物現象可以得出這樣一種歸納:凡是低等動物,發育中的變化就大,凡是高等一點的動物,發育過程中的變化就小。人類發育過程中,之所以結構形式變化小,就在於人類屬於高等動物。在發育過程中,高等動物與低等動物的概念存在絕對性與相對性:相對體現在縱向的過程中,絕對表現在最終的結果中。蝌蚪比青蛙肯定要低等,昆蟲比飛蛾也肯定要低等,這是從縱向的發育過程認識的;當進入飛蛾和青蛙階段,就形成穩定的狀態,不會再演變。這時的飛蛾和青蛙就進入絕對的高等階段,是發育的結果。其相對性就表現中間演變環節上:昆蟲比蛹要高等,飛蛾要比昆蟲高等。系統進化過程中同樣體現這一原理。在動物的橫向比較中,高等動物與低等動物的概念同樣存在絕對性與相對性:相對體現在橫向的相互比較之中,絕對表現為絕對系統的比較之中高等與低等的唯一。青蛙要比飛蛾高等,海豚要比烏賊高等——這就是橫向相互比較中反映出的相對高等與低等的相對性。人類比一切動物要高級,屬於絕對性的高等,這是因為將人類置於所有動物的絕對系統中進行的比較。這種比較有什麼意義?一是說明動物的進化不是無限的,存在一個成熟期;二是說明動物存在若干原生母體,而不是一根進化樹,可以派生出無限的枝條。呢?這就關繫到是否存在一個發育、進化的普遍性數理。由於地球上產生動物這一生命形式,是天體客觀系統結構(含力)與普遍的理論數理高度呼應的結果(見《遙感力的三種形式與精神的產生》),普遍性就體現了理性,因而動物的研究必須以理性的數理為基礎來分析。演變是立體形式的,它要以基本的立體空間——三棱形組成的四維空間——來認識。不論如何變,縱橫都會按「四」的法則。胎生與獨生是兩個不同的時期,各自必然存在著四個時期。胎生時期可分為:漿血階段——肉型階段——生骨階段——成型階段。獨生時期不妨從發育的角度劃分,同樣可一分為四:幼期階段——發展階段——旺盛階段——成熟階段。我們不妨認識一下恐龍屬於哪個階段。大部分動物的最早期源於水中,已經有這一研究結果。也就是說,在系統的進化歷程中,胎生時期是在水中孕育的,而胎生時期就包括漿血階段、肉型階段、生骨階段、成型階段。脊椎屬於最基礎的組成部分,不論如何變,這個基礎不會變。也就是說,脊椎已經在最原始的胎生時期就形成了,只不過大小和形式會發生變化。恐龍屬於兩棲動物,那麼,還必然存在獨生的幼期水生時期,這可能是真正的「龍生」時期。在水中,自然進化了四肢,而後就演變為恐龍,成為兩棲動物。按此推理,恐龍屬於發展階段。然後,隨著恐龍的自由活動,形成了多種不同的環境,導致了不同的演變形式:有的演變成類人猿,後來演變為人類;有的演變為所謂的麒麟,後來再演變為飛禽…… 依此推理,類人猿屬於第三階段的旺盛階段,人類屬於第四階段的成熟階段。由此看來,人類不會從無脊椎動物演變而來,但在胎生時期又得經過這一無脊椎階段。
3、人類的起源是在那一年?
人類的起源 在分類學上,現代人屬於脊椎動物亞門的哺乳綱、靈長目。在靈長目動物中,人類與類人猿(包括黑猩猩、猩猩、大猩猩和長臂猿)最相似。但是,人類也具有類人猿所沒有的特徵:如直立行走;能夠使用工具和製造工具;有發達的大腦,可以思考問題,解決困難;還有復雜的語言,可以進行交流;等等。那麼,人類與類人猿具有怎樣的關系?人類是怎樣起源的呢?從古猿到人的過渡古人類學家認為在距今七八百萬年以前,人類和類人猿的共同祖先——古猿才開始向不同的方向進化,這個過程是在特定的環境條件下進行的。在新生代的第三紀①,世界范圍的造山運動很活躍,是到了新生代的第四紀②,氣候變化加劇,出現了一系列的冰川期。在地形和氣候巨大變化的影響下,原先一些連綿不斷的森林逐漸變得稀疏,林中空地不斷擴大,最終被稀樹草原所取代(如圖)。這時,生活在這里的一些古猿逐漸由樹棲生活轉到地面上生活,最終進化成人類;而留在森林中的那部分古猿則進化成了類人猿。人類的祖先由樹上下到空曠的地面上生活後,逐漸能夠使用樹枝和石塊等來防禦猛獸,或挖掘根莖等來食用。在這個過程中,古猿的身體結構發生了重大變化,其中最重要的是由四肢行走轉變成兩足直立行走。這一轉變不僅增強了人類祖先的生存能力,也使他們的身體結構發生了一系列適應性變化,如身體重心下移、下肢骨增長、骨盆變短增寬、脊柱從弓狀變為S形等。因此,可以說人體的基本結構特徵都與兩足直立行走有關。此外,兩足直立行走還使人類祖先的前肢從用來行走和支持身體中完全解放出來,為進行各種各樣的活動創造了條件,同時也為腦的進一步發展和增大創造了條件。兩足直立行走的重要意義,使人類學家把是否具備這一條件作為人和猿分界的一個重要標准。人類的祖先在使用天然工具的過程中,逐漸學會了製造工具。早期人類製造的工具都是石器(如圖)。這些石器常常與動物的遺骸和人為弄碎的骨頭一起被發現,由此古人類學家推斷,石器的出現與早期人類的狩獵和肉食行為密切相關。在製造工具和使用工具的過程中,人類祖先的大腦越來越發達,並逐漸產生了語言,形成了人類社會。達爾文在《物種起源》中提出人類起源於古猿的理論,經過一番激烈的學術和宗教的大動盪、大爭論後,漸漸被科學界所接受。在以後的歲月里,古生物學家通過對古生物化石的研究,在達爾文學說的基礎上,形成了現代人類起源說。他們認為,人類是古猿經過數百萬年的漫長歲月,在萬物更迭交替變化中逐漸進化而來的。這一理論,從其他學科,比如胚胎學、比較解剖學。現代生物學及生物化學等學科中尋找到了證據。根據這些證據,人們推測地球生物進化的總模式是:無脊椎動物——脊椎動物——哺乳動物——靈長類動物——猿猴類動物——人類。馬克思十分欣賞達爾文的進化論,同時認為,在由猿到人的進化中勞動起了決定性的作用。現代一般認為,人類是由古猿中的一支進化而來的,古猿早在3000多萬年以前就已出現在地球上,體形較現代猿類小。考古學通常講的「臘瑪古猿」,大約生活在1400萬一1000萬年前,身高僅1米多一點,體重在15—20公斤左右。所謂的「方古猿」,大約生活在距今500萬—100萬年以前。我們人類就是由南方古猿的一支演化而來的。大約200萬—300萬年前,南方古猿的一支脫離了古猿類,朝著人類的方向演化。根據化石發現,現在一般將人類脫離古猿後的發展歷史分為三個階段:第一階段
4、脊椎動物最早起源於哪裡?
淺海科學家對比研究了一些原始魚類,比如鯊魚和七鰓鰻(Petromyzon marinus),以及它們的無脊椎近親——海鞘等的基因組。此外,通過重塑人類和小鼠共有miRNA的獲得歷史,研究人員確定:脊椎動物miRNA革新率最高的時期發生在七鰓鰻等無顎魚(jawless fish)和鯊魚等有顎魚彼此分化之前,但在脊椎動物從無脊椎脊索動物近親(比如海鞘)中分化出來之後。
5、人類最早起源於什麼?
大約公元前2000年的一塊中東泥板上記載著世界產生的過程:「最初沒有蘆葦,沒有樹,沒有房屋,沒有城市,到處都是海洋。」這說明,當人類有記憶的時候他們所知道的就是「海洋」。後來陸地才慢慢顯示出來,給人們以存身之地。實際上這可能是文明開蒙之後人類具有語言之後的最早記憶,其主要特徵是:到處都是汪洋海水。
我們發現,不僅人類喜歡沿河流而生存,而且考古顯示最早的人類也非常喜歡沿海而居
,甚至離開海就不行。比如以上兩幅地圖就顯示出人類在追著「海岸線」發展,只要有足夠立腳的丘陵與島嶼,他們就會迅速移居過去。所以我們確實很容易猜想:古人類是不是屬於海洋動物?我甚至想猜測他們是兩棲動物,當然這不是真正意義上的「兩棲動物」,我的意思是,很可能在遠古時期人類對於水的親近以及對水的把握能力遠遠在我們想像之外,反而是後來他們與水親近的能力才退化了。起碼從解剖學上看人類曾經與水親近並不讓人意外。
也有人把人類的起源解釋為海上。20世紀中期英國人類學教授愛利斯特·哈代爵士認為:距今400萬年至800萬年前這一時期的人類祖先並不生活在陸地上,而是生活在海中,這里存在一個化石的空白期。在人類進化的歷史中,存在著幾百萬年的水生海猿階段。大約在400萬年至800萬年前,非洲東部和北部曾經有大片地區被海水淹沒,海水分隔了生活在那兒的古猿群,迫使其中一部分下海生活,進化成為「海猿」。幾百萬年後,海水退卻,已經適應水中生活的海猿重返陸地,他們就是人類的祖先。
這個「海猿」假說同時也是「人類起源於非洲」的最早學說。
「海猿說」也有豐富的論據:
第一, 人的身體表面裸露無毛,卻有皮下脂肪,這與靈長類動物大大不同,光潔無毛的身體與豐富的皮下脂肪更適宜在較冷的海水中生活並保持體溫。
第二, 人體無法調節對鹽的需求,而且要「出汗」來調節體溫,這是「浪費」鹽分的,而靈長類動物卻不需要靠出汗調節體溫,反而具有對鹽攝入量的控制與渴求的機制。這說明人類是從鹽分豐富的海洋中來。
第三, 人類以外的靈長類動物都不是游泳能手。
2002年一位叫米高爾·奧登的法國醫學家提出了更加離奇的新觀點:人類和海豚的親緣關系超過猿猴,人類的祖先是海豚。其論據是:
第一,人類本性親水、猿猴厭惡水,這是最明顯的分水嶺。人的嬰兒一出生就有游泳的本能,而且人的脊柱可以彎曲,適宜水中運動,而猿猴的脊柱是不能後伸的。
第二,人的軀體和海洋哺乳動物一樣光滑,頭部卻長滿濃密的頭發。
第四, 人類能以含有鹽分的淚液表達感情,有趣的是,海豚也會流淚。
第五, 人類喜歡吃魚、蝦與海藻,猿猴卻不喜歡。
假如說這些牽涉到人類起源的理論還比較空洞和難以把握的話,那麼考古遺址的分布已經很清晰地表明了這樣一個事實:遠古人類並不象我們曾經推測的那樣因為沒有高科技大船的出現而畏難於海,相反,他們與海異乎尋常地親近!這個道理可能就象遠古並沒有天文科學但是人人卻了解星空一樣 。很可能古人使用簡單的航海工具做出了許多我們今天無法現象的航海事業。
請採納~
6、脊椎動物起源於?
科學家對比研究了一些原始魚類,比如鯊魚和七鰓鰻(Petromyzon
marinus),以及它們的無脊椎近親――海鞘等的基因組。此外,通過重塑人類和小鼠共有miRNA的獲得歷史,研究人員確定:脊椎動物miRNA革新率最高的時期發生在七鰓鰻等無顎魚(jawless
fish)和鯊魚等有顎魚彼此分化之前,但在脊椎動物從無脊椎脊索動物近親(比如海鞘)中分化出來之後。
Donoghue補充道,「這些新基因中大部分都是脊椎動物特有器官生長所必需的,比如肝臟、胰腺和大腦。正因如此,脊椎動物的起源和這些基因的起源在時間上是不一致的。」