1、脊索和脊椎动物的起源
表在《科学》(Science,298,2157-2166,2002)期刊上的报告显示,海鞘Ciona intestinalis基因组研究已由美国能源部附属基因组研究所、加州大学柏克莱分校分子及细胞生物学系、京都大学动物系和日本的国家遗传学研究所为首的,分布在五个国家的20多家研究单位合作完成。作为第七个基因组被破译的动物,脊椎动物的无脊椎近亲海鞘的基因组被定序,终于让科学家有机会利用比较基因组学的方法,通过和人类或其它动物的比较,进一步了解人类大脑、心脏和神经及免疫系统等的起源和演化,并且更深入地了解脊索动物和脊椎动物的起源与演化。
柏克莱加大的遗传学和发育学教授Mike Levine说道,海鞘在生物学家心中享有特别的地位,因为它提供了无脊椎动物和脊椎动物的演化联系。当你看到其成体时,会以为那是简单的动物,亚里士多德就以为它是软件动物,但当你看到其胚胎发育,它显然是复杂的高等动物,俄国生物学家Alexander Kowalevsky就认出了其幼虫尾的脊索。它们是我们很古老的表亲。
五亿多年前,动物开始快速演化,成为三、四十个体制相异的门类,至今现生的动物界可以划分为35个门。其中不具有脊椎(或脊索)的34个门统称为无脊椎动物,而剩下的就是脊索动物门了。脊索动物有四个主要共同特征:脊索(notochord)、背部中空的神经索(dorsal,hollow nerve cord)、咽裂(pharyngeal slit)和肛门后肌肉质的尾部(muscular postanal tail)。脊索动物又分为三个亚门:一是头索动物亚门(Cephalochordata),又称无头类(Acrania),以文昌鱼为代表;二是尾索动物亚门(Urochordata),又称被囊类(Tunicata),例如海鞘,这两类都是原始的脊索动物,不具有脊椎;第三个就是我们最熟悉的有头类(Craniata)之一的脊椎动物亚门(Vertebrate),包括鱼类、两生类、爬虫类、鸟类和哺乳类。
但脊椎动物却走上了另一条不同的路子,与头索动物及尾索动物相较,脊椎动物的神经系统前端特化成复杂的脑,以及与脑相关联的感觉器官,如眼、耳、鼻等,对环境有更灵敏的反应能力;运动器官也更精巧,以配合感觉器官的改变;大脑外有颅骨保护、脊索演变为分节的脊椎、内骨骼保护着体内器官,这些特征都使得脊椎动物比其它脊索动物更具环境适应力,使得脊椎动成为脊索动物这一门中,种类和数量最发达的一支。
化石记录显示,公认最早出现的脊椎动物是4.75亿年前的奥陶纪的介皮类(Ostracoderms),它们在海洋中行底栖生活,身披厚重的外骨骼,没有上下颔,也没有胸鳍、腹鳍等可活动的偶鳍。与介皮类亲缘关系最接近的脊椎动物是无颌纲(Agnatha)的盲鳗(Hag fishes)及八目鳗(lampreys),它们的脊椎还是软骨质,是相当原始的脊椎动物。
到了3.95亿年前的志留纪(Silurian)末期,地球上出现了一群具有上下颔的鱼类,这是一项极重大的变革,使原本行过滤生活的脊椎动物成了活泼的猎食者,同时也演化出了可活动的偶鳍,使得活动更灵活。这些鱼类包括已灭绝的盾皮类(Placodermi)、部分现生的软骨鱼类(Chondrichthyes),如鲨鱼、魟等,以及在现代海洋及淡水中称霸的硬骨鱼类(Osteichthyes)。硬骨鱼类的其中一支又慢慢往陆地发展,演化成了今天陆地上的各种脊椎动物。
过去许多动物学家认为脊椎动物的祖先很有可能是演化自尾索动物。海鞘的成体虽然没有明显的脊索,但是其幼虫的尾部却明显地带着一根脊索。有人认为在寒武纪早期,尾索动物的幼虫发生了幼体生殖(paedogenesis)的现象,其生殖器官在变态之前就成熟了。经过了天择,尾索动物的幼虫发展出了分节的肌肉和强壮的骨骼来支撑身子,并且因为头的形成对适应环境有相当的优越性,就演化出了带头和内骨骼的脊椎动物。
美国能源部附属基因组研究所所长Eddy Rubin认为虽然它们和我们外观大不像,但是还是有许多特征同脊椎动物是相同的。通过基因组的比较,我们可以在分子的层次上了解与对方的关系,并且研究这些相似的系统和基因是如何从五亿多年前的共同祖先演化而来的。
身为尾索动物的海鞘分布在世界上各浅海中。桶状的海鞘附着在岩石、防波堤、船舶和海底,并利用篮状滤食器滤食浮游生物。海鞘卵受精一天后就发育成只有2500个细胞的小幼虫,不久后就找个地方定居下来变态成为成体。
海鞘的基因组由160万个碱基组成,大约只有人类的20分之一,只有最小基因组脊椎动物河豚的一半。其中100一17万个碱基组成约有16000个基因,有八成在人类和其它脊椎动物中也可找到。不过其基因数只有人类的一半。美国能源部附属基因组研究所的计算基因组学主任Daniel Rokhsar说道,海鞘基因组会如此苗条的原因是,大部分在脊椎动物中有好几个备份的基因,在海鞘中却只有一份,而多出来的备份可能会突变掉或消失,或者演化成负责其它功能。从海鞘基因组中,我们可以看出人类这系谱中的新进展,例如有些特定的免疫系统和神经系统基因在海鞘就找不到,这显然是脊椎动物的新设备。脊椎动物的复杂性也可能是从大量的基因复制而产生的。
海鞘没有许多决定脊椎动物身体结构的重要Hox基因。有一些Hox基因单独存在,另一些却消失了。然而海鞘也有类似于脊椎动物的感光基因,和其它形成心脏和甲状腺的基因。但是海鞘利用血蓝蛋白,而非红血球来运送氧气,并且缺少制造胆固醇和组织胺的基因。在某些方面,海鞘和细菌、真菌和植物的相似度比和脊椎动物还来得高:制造纤维膜以支持进食吸管的基因,就和制造纤维素的基因很类似,这样的基因在其它动物是找不到,有可能是从植物等水平基因转移来的。
Levine就认为海鞘基因组的分析结果和1871年达尔文在《人类的起源》(The Descent of Man)一书中的主张完全吻合,达尔文主张脊椎动物和海鞘有共同祖先,而一支演化成海鞘,另一支在脊椎动物纲开花结果。
2、人类是否从无脊椎动物进化而来
〖文章正文〗发育体现在生命历程中,进化表现在生衍系统中,其道理是想通的。如果我们将发育和进化各自分为两个时期,同样会存在胎生时期与独生时期。进化中的胎生时期自然不是寄生在动物体内,只可能产生与寄生在植物、微生物、土壤或水中,或是它们的综合形式中。 为何动物的发育变化小,而进化的变化大呢?其实不见得。青蛙和昆虫在发育过程中的变化就相当大,只是它们属于低等动物罢了。我们从动物现象可以得出这样一种归纳:凡是低等动物,发育中的变化就大,凡是高等一点的动物,发育过程中的变化就小。人类发育过程中,之所以结构形式变化小,就在于人类属于高等动物。在发育过程中,高等动物与低等动物的概念存在绝对性与相对性:相对体现在纵向的过程中,绝对表现在最终的结果中。蝌蚪比青蛙肯定要低等,昆虫比飞蛾也肯定要低等,这是从纵向的发育过程认识的;当进入飞蛾和青蛙阶段,就形成稳定的状态,不会再演变。这时的飞蛾和青蛙就进入绝对的高等阶段,是发育的结果。其相对性就表现中间演变环节上:昆虫比蛹要高等,飞蛾要比昆虫高等。系统进化过程中同样体现这一原理。在动物的横向比较中,高等动物与低等动物的概念同样存在绝对性与相对性:相对体现在横向的相互比较之中,绝对表现为绝对系统的比较之中高等与低等的唯一。青蛙要比飞蛾高等,海豚要比乌贼高等——这就是横向相互比较中反映出的相对高等与低等的相对性。人类比一切动物要高级,属于绝对性的高等,这是因为将人类置于所有动物的绝对系统中进行的比较。这种比较有什么意义?一是说明动物的进化不是无限的,存在一个成熟期;二是说明动物存在若干原生母体,而不是一根进化树,可以派生出无限的枝条。呢?这就关系到是否存在一个发育、进化的普遍性数理。由于地球上产生动物这一生命形式,是天体客观系统结构(含力)与普遍的理论数理高度呼应的结果(见《遥感力的三种形式与精神的产生》),普遍性就体现了理性,因而动物的研究必须以理性的数理为基础来分析。演变是立体形式的,它要以基本的立体空间——三棱形组成的四维空间——来认识。不论如何变,纵横都会按“四”的法则。胎生与独生是两个不同的时期,各自必然存在着四个时期。胎生时期可分为:浆血阶段——肉型阶段——生骨阶段——成型阶段。独生时期不妨从发育的角度划分,同样可一分为四:幼期阶段——发展阶段——旺盛阶段——成熟阶段。我们不妨认识一下恐龙属于哪个阶段。大部分动物的最早期源于水中,已经有这一研究结果。也就是说,在系统的进化历程中,胎生时期是在水中孕育的,而胎生时期就包括浆血阶段、肉型阶段、生骨阶段、成型阶段。脊椎属于最基础的组成部分,不论如何变,这个基础不会变。也就是说,脊椎已经在最原始的胎生时期就形成了,只不过大小和形式会发生变化。恐龙属于两栖动物,那么,还必然存在独生的幼期水生时期,这可能是真正的“龙生”时期。在水中,自然进化了四肢,而后就演变为恐龙,成为两栖动物。按此推理,恐龙属于发展阶段。然后,随着恐龙的自由活动,形成了多种不同的环境,导致了不同的演变形式:有的演变成类人猿,后来演变为人类;有的演变为所谓的麒麟,后来再演变为飞禽…… 依此推理,类人猿属于第三阶段的旺盛阶段,人类属于第四阶段的成熟阶段。由此看来,人类不会从无脊椎动物演变而来,但在胎生时期又得经过这一无脊椎阶段。
3、人类的起源是在那一年?
人类的起源 在分类学上,现代人属于脊椎动物亚门的哺乳纲、灵长目。在灵长目动物中,人类与类人猿(包括黑猩猩、猩猩、大猩猩和长臂猿)最相似。但是,人类也具有类人猿所没有的特征:如直立行走;能够使用工具和制造工具;有发达的大脑,可以思考问题,解决困难;还有复杂的语言,可以进行交流;等等。那么,人类与类人猿具有怎样的关系?人类是怎样起源的呢?从古猿到人的过渡古人类学家认为在距今七八百万年以前,人类和类人猿的共同祖先——古猿才开始向不同的方向进化,这个过程是在特定的环境条件下进行的。在新生代的第三纪①,世界范围的造山运动很活跃,是到了新生代的第四纪②,气候变化加剧,出现了一系列的冰川期。在地形和气候巨大变化的影响下,原先一些连绵不断的森林逐渐变得稀疏,林中空地不断扩大,最终被稀树草原所取代(如图)。这时,生活在这里的一些古猿逐渐由树栖生活转到地面上生活,最终进化成人类;而留在森林中的那部分古猿则进化成了类人猿。人类的祖先由树上下到空旷的地面上生活后,逐渐能够使用树枝和石块等来防御猛兽,或挖掘根茎等来食用。在这个过程中,古猿的身体结构发生了重大变化,其中最重要的是由四肢行走转变成两足直立行走。这一转变不仅增强了人类祖先的生存能力,也使他们的身体结构发生了一系列适应性变化,如身体重心下移、下肢骨增长、骨盆变短增宽、脊柱从弓状变为S形等。因此,可以说人体的基本结构特征都与两足直立行走有关。此外,两足直立行走还使人类祖先的前肢从用来行走和支持身体中完全解放出来,为进行各种各样的活动创造了条件,同时也为脑的进一步发展和增大创造了条件。两足直立行走的重要意义,使人类学家把是否具备这一条件作为人和猿分界的一个重要标准。人类的祖先在使用天然工具的过程中,逐渐学会了制造工具。早期人类制造的工具都是石器(如图)。这些石器常常与动物的遗骸和人为弄碎的骨头一起被发现,由此古人类学家推断,石器的出现与早期人类的狩猎和肉食行为密切相关。在制造工具和使用工具的过程中,人类祖先的大脑越来越发达,并逐渐产生了语言,形成了人类社会。达尔文在《物种起源》中提出人类起源于古猿的理论,经过一番激烈的学术和宗教的大动荡、大争论后,渐渐被科学界所接受。在以后的岁月里,古生物学家通过对古生物化石的研究,在达尔文学说的基础上,形成了现代人类起源说。他们认为,人类是古猿经过数百万年的漫长岁月,在万物更迭交替变化中逐渐进化而来的。这一理论,从其他学科,比如胚胎学、比较解剖学。现代生物学及生物化学等学科中寻找到了证据。根据这些证据,人们推测地球生物进化的总模式是:无脊椎动物——脊椎动物——哺乳动物——灵长类动物——猿猴类动物——人类。马克思十分欣赏达尔文的进化论,同时认为,在由猿到人的进化中劳动起了决定性的作用。现代一般认为,人类是由古猿中的一支进化而来的,古猿早在3000多万年以前就已出现在地球上,体形较现代猿类小。考古学通常讲的“腊玛古猿”,大约生活在1400万一1000万年前,身高仅1米多一点,体重在15—20公斤左右。所谓的“方古猿”,大约生活在距今500万—100万年以前。我们人类就是由南方古猿的一支演化而来的。大约200万—300万年前,南方古猿的一支脱离了古猿类,朝着人类的方向演化。根据化石发现,现在一般将人类脱离古猿后的发展历史分为三个阶段:第一阶段
4、脊椎动物最早起源于哪里?
浅海科学家对比研究了一些原始鱼类,比如鲨鱼和七鳃鳗(Petromyzon marinus),以及它们的无脊椎近亲——海鞘等的基因组。此外,通过重塑人类和小鼠共有miRNA的获得历史,研究人员确定:脊椎动物miRNA革新率最高的时期发生在七鳃鳗等无颚鱼(jawless fish)和鲨鱼等有颚鱼彼此分化之前,但在脊椎动物从无脊椎脊索动物近亲(比如海鞘)中分化出来之后。
5、人类最早起源于什么?
大约公元前2000年的一块中东泥板上记载着世界产生的过程:“最初没有芦苇,没有树,没有房屋,没有城市,到处都是海洋。”这说明,当人类有记忆的时候他们所知道的就是“海洋”。后来陆地才慢慢显示出来,给人们以存身之地。实际上这可能是文明开蒙之后人类具有语言之后的最早记忆,其主要特征是:到处都是汪洋海水。
我们发现,不仅人类喜欢沿河流而生存,而且考古显示最早的人类也非常喜欢沿海而居
,甚至离开海就不行。比如以上两幅地图就显示出人类在追着“海岸线”发展,只要有足够立脚的丘陵与岛屿,他们就会迅速移居过去。所以我们确实很容易猜想:古人类是不是属于海洋动物?我甚至想猜测他们是两栖动物,当然这不是真正意义上的“两栖动物”,我的意思是,很可能在远古时期人类对于水的亲近以及对水的把握能力远远在我们想象之外,反而是后来他们与水亲近的能力才退化了。起码从解剖学上看人类曾经与水亲近并不让人意外。
也有人把人类的起源解释为海上。20世纪中期英国人类学教授爱利斯特·哈代爵士认为:距今400万年至800万年前这一时期的人类祖先并不生活在陆地上,而是生活在海中,这里存在一个化石的空白期。在人类进化的历史中,存在着几百万年的水生海猿阶段。大约在400万年至800万年前,非洲东部和北部曾经有大片地区被海水淹没,海水分隔了生活在那儿的古猿群,迫使其中一部分下海生活,进化成为“海猿”。几百万年后,海水退却,已经适应水中生活的海猿重返陆地,他们就是人类的祖先。
这个“海猿”假说同时也是“人类起源于非洲”的最早学说。
“海猿说”也有丰富的论据:
第一, 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。
第二, 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。
第三, 人类以外的灵长类动物都不是游泳能手。
2002年一位叫米高尔·奥登的法国医学家提出了更加离奇的新观点:人类和海豚的亲缘关系超过猿猴,人类的祖先是海豚。其论据是:
第一,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。
第二,人的躯体和海洋哺乳动物一样光滑,头部却长满浓密的头发。
第四, 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。
第五, 人类喜欢吃鱼、虾与海藻,猿猴却不喜欢。
假如说这些牵涉到人类起源的理论还比较空洞和难以把握的话,那么考古遗址的分布已经很清晰地表明了这样一个事实:远古人类并不象我们曾经推测的那样因为没有高科技大船的出现而畏难于海,相反,他们与海异乎寻常地亲近!这个道理可能就象远古并没有天文科学但是人人却了解星空一样 。很可能古人使用简单的航海工具做出了许多我们今天无法现象的航海事业。
请采纳~
6、脊椎动物起源于?
科学家对比研究了一些原始鱼类,比如鲨鱼和七鳃鳗(Petromyzon
marinus),以及它们的无脊椎近亲――海鞘等的基因组。此外,通过重塑人类和小鼠共有miRNA的获得历史,研究人员确定:脊椎动物miRNA革新率最高的时期发生在七鳃鳗等无颚鱼(jawless
fish)和鲨鱼等有颚鱼彼此分化之前,但在脊椎动物从无脊椎脊索动物近亲(比如海鞘)中分化出来之后。
Donoghue补充道,“这些新基因中大部分都是脊椎动物特有器官生长所必需的,比如肝脏、胰腺和大脑。正因如此,脊椎动物的起源和这些基因的起源在时间上是不一致的。”