从分子进化到动物多久

A. 为什么动物进化的那么慢

其实，关于生物进化的速率，一直就有争论。目前就有好多证据，有的能够说明有些生物形态进化非常快，有些则说明某些生物形态进化速率较慢。例如一般认为马的进化速率是中等的，而鲎自两亿年前至今就没太大的变化，加拉帕格斯群岛上的达尔文地雀就是很快适应辐射形成14个不同的物种，而维多利亚湖中的百余种丽鱼则在短短几百年中由少数几种经过适应辐射进化形成。一般来说，动物的形态进化速率其实比植物真菌等进化都快。不过从分子来看，分子生物进化率在各种动物中大致相同，没有什么显着差异。因此生物进化的速率仍旧存在很大争议。至于祖孙这么短的时间内，如果随机漂变或自然选择作用很强，也有可能进化速率加大，不过至于长相和体毛差异究竟和遗传因素与进化有多大关联，是和环境，生活状况，营养条件的关系更大，还有待于考证。

B. 我想知道生物的起源和进化过程

原始的生命是从哪里来的？这个问题的实质是生物如何从无生命的物质发展而来的问题。

最早的化石是35亿年前的包括叠层石在内的微化石，但这些都是已经具有细胞形态的生命了。从这些化石中我们只能获得有关原始细胞的大小、细胞壁形态、细胞分裂等方面的资料，不可能了解有关核酸、蛋白质以及信息的转录、翻译系统的来源等问题，而这些问题正是研究生命起源必须要解答的。在达尔文时代，单纯用描述和比较的方法可以得出生物进化的可信结论，却不能解决生命的起源问题。现在，人们经过几十年的努力，进行了多种复杂的实验，对于生命从无机界发展而来的历史已经有了一些了解。

（一）有关生命起源的几个假说

历史上关于生命的起源问题有多种臆测和假说，也有很多争论。一个假说是“神创论”，它把生命起源这一科学命题划入神学领域，因而是不科学的。

第二个假说是自然发生说（spontaneous generation）。这是 19世纪前广泛流传的理论，认为生命是从无生命物质自然发生的。古代中国人相信“腐草化为萤”（即萤火虫是从腐草堆中产生的），腐肉生蛆等；埃及人认为尼罗河谷的蛙和鳝鱼是淤泥经日光照射而产生的。在西方，亚里士多德（公元前384—公元前322）就是一个自然发生论者，他甚至还编制了一个能够从无生命的物质中自然发生的物种名录。例如，他认为腐烂尸体和排泄物能产生绦虫，粘液能产生蟹、鱼、蛙和蝾螈等。中世纪的西方虽然神创论占了统治地位，但自然发生学说仍大有发展。例如，“鹅树学说”认为针叶树的树脂和海水的盐分结合可生出鹅和鸭，因而鹅、鸭肉曾一度被划为素食。17世纪荷兰人J． van Helmont在光合作用的研究中虽然有所贡献，但对于生命起源问题却主张自然发生说。他还用“实验”证明，将谷粒、破旧衬衫塞入瓶中，静置于暗处， 21d后就会产生老鼠，并且使他十分惊讶的是，这种“自然”发生的老鼠竟和常见的老鼠完全相同。J．van nelmont的实验没有排除老鼠从外界进入的可能性，他们的结果显然是错误的。

17世纪意大利医生 Francesco Redi第一次用实验证明腐肉不能生蛆，蛆是苍蝇在肉上产的卵孵化而成的（见图）。

Redi的实验严谨而有说服力，此后人们才逐渐相信较大的动物如蝇、鼠、象等不能自然发生。但是，由于雷文虎克发现了到处都有小的动物，如纤毛虫以及细菌等，人们觉得小的动物是可以自然发生的。主张生物进化的先驱拉马克也认为小的滴虫（如鞭毛虫、纤毛虫条）等可以自然发生，其他生物则是从这些自然发生的小生物进化发展而来的。意大利生物学家 L． Spallanzani（1729年—1799年）的实验证明小生物也不是自然发生的。他将肉汤装入不封口的瓶中煮沸，静置数日后，肉汤中出现微生物；如将瓶口封盖，然后煮沸、静置，肉汤中不出现微生物（见图）。

他的结论是肉汤中的小生物来自空气，而不是自然发生的。但自然发生论者则认为他把肉汤“折磨”得失去了“生命力”，并且在封盖的瓶中空气也变了质，不适于生命的生存了。

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。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”（见图）。

他将营养液（如肉汤）装入带有弯曲细管的瓶中，弯管是开口的，空气可无阻地进入瓶中（这就使那些认为Spallanzani的实验使空气变坏的人无话可说），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）。1864年巴斯德在法国国家科学院报告了他的工作。原定和他辩论的有名的自然发生论者F.A.Pouchet撤销了辩论。“生命来自生命”，即生源论（Biogenesis）取得了胜利。

第三个假说是宇生论（Cosmozoa theory）。这一学说认为地球上的生命来自宇宙间其他星球，某些微生物孢子可以附着在星际尘埃颗粒上而落入地球，从而使地球有了初始的生命。但是宇宙空间的物理条件（如紫外光、温度等）对生命是致死的，生命怎能穿过宇宙空间而进入地球呢？像微生物孢子这一水平的生命形态看来是不可能从天外飞来的，但是一些构成生命的有机物质有没有可能来自宇宙空间呢？有些人认为这是完全可能的。1959年9月澳大利亚落下一颗炭质陨石，其中含有多种有机酸和氨基酸。这些氨基酸与构成蛋白质的氨基酸不同，不是L型的，而是以D型和L型的消旋混合物的形式存在的。有些氨基酸还是地球上生物所没有的，可见它们不是来自地面上的污染，而是陨石本身所含有的。此外，宇宙空间的研究表明，星际物质中含有尘埃颗粒。尘埃的直径大的有0．6 μm，小的只有0．04 μm。尘埃的温度在10K左右，因此空间很多气体都冻结在尘埃的表面，它们经光、电、紫外线的冲击，可以完成有机合成的过程，因而一些有机分子如氨基酸、嘌呤、嘧啶等分子就可在尘埃的表面产生，光谱分析证明确实如此。有人认为，带有这些有机分子的尘埃由慧星带到地球上。慧星是星际物质组成的，在地球形成的早期，慧星的尾部把大量有机分子撒落到地球上来，从而使地球有了生命。地球以外确实存在着有机物，当然也就有存在生命的可能，不过这不能证明地球上的生命就是来自天外的。但无论生命是来自天外，还是来自地球本身，生命总是从无生命的物质经过化学进化的阶段而来的，而地球形成的条件是能够满足化学进化的要求的。

此外，还有人主张生命和物质、能量一样是永恒的，没有发生和起源，只有传播和变迁。这种见解对于研究生命起源问题显然是无益的。

（二）生命来自无生命物质——新的“自然发生”

巴斯德的工作虽然证明了在现在的条件下，生命不可能自然发生，但是却不能解答这样的问题：既然生命来自生命，最早的生命来自哪里呢？

1924年前苏联生物学家奥巴林（A·I·OParin）用俄文发表了《生命起源》专着。 5α以后，英国遗传学家霍尔丹（T．B．S．Haldane）也发表了论文，提出了与奥巴林相同的观点。 1936年奥巴林改写了《生命起源》，增加了内容，并被译成多种文字。从此，生命起源的问题也重新引起人们的广泛重视，很多人进行了研究。20世纪50年代以后，人们利用更先进的实验技术进行了更深入的实验研究，取得了很好的成果。

这些研究表明，生命与无生命之间没有不可逾越的鸿沟，这和自然发生论好像很相似，其实却有根本不同，可称为新的自然发生学说。按照这个学说，生命是在长时期宇宙进化中发生的，是宇宙进化的某一阶段无生命的物质所发生的一个进化过程，而不是在现在条件下由非生命的有机物质突然产生的。这个学说因为有比较充分的根据和实验证明，因此得到多数科学家的承认，很多研究者也都以此学说为根据继续深入研究。

（三）宇宙的进化和地球的形成

生命的起源是宇宙进化的一部分，因此首先简单了解一下宇宙的进化，特别是地球的形成是必要的。

现在流行一种观点：这个宇宙始于 150±30亿年前的一次突发的大爆炸，之后，宇宙出现了由氢和氦组成的巨大星云，这个星云分裂而成许多较小的星云。由于某些还不知道的原因，星云开始缓慢地收缩，并发生旋转运动。先收缩成为扁平的圆盘状，同时旋转速度逐渐增加，收缩时内部收缩较快，外部较慢，到一定程度时，内部逐渐形成了一个密度较大的实体。这就是正在形成的恒星，又称为原始星。一些物质继续不断地落在它的表面，使它增大，质量增加。在收缩之前，星云的温度很低，由于引力收缩，密度的加大，分子间磨擦产生的热量不能很快地辐射出去，因而温度上升，这一过程不断进行，温度继续上升，直到中心发生极高的压力，氢原子在高温下发生热核反应，释放出巨大的能量，这时就形成了一颗恒星。太阳就是这样形成的。

在原始星周围还有大量的气体和尘埃，它们一部分落到原始星上，另一部分由于旋转的加速而被摔出去。被摔出去的物质，第一，会继续围绕着原始星旋转；第二，它们会彼此吸引、碰撞而聚合成为小的团块。这些小的团块在旋转过程中也会吸引外部的物质而逐渐增大。这一过程导致了许多行星的形成，地球就是这样形成的一颗行星。形成的行星还可以吸引附近更小的物体，成为它的卫星。

我们的太阳系就是如上述方式形成的（这是目前一般接受的学说），地球就是太阳形成时摔出去的物体的一部分，月亮是被地球捕获的一个小的球体。

初形成时的地球与现在的地球环境是完全不同的。这一点十分重要，因为只有在当时的条件下生命才会出现。所以我们先来看一下地球初形成时的物理条件。

地球在初形成时，它的组成成分主要是氢和氦以及一些固体尘埃。起初它的温度比较低，最初形成的地球有一个内核，是固体尘埃聚合形成的，外面包围着一层气体，形成第一次大气层，即初级大气圈。地球逐渐收缩，温度便逐渐升高，到温度高达一定程度时，外面的大气便完全消失。这是由于相对分子质量较小的气体脱离了地球的引力，加上强烈的太阳风的作用而逸散开去之故。

然后地球表层的温度又逐渐下降，内部温度仍然很高，表现为频繁的火山活动。地球内部的物质分解产生大量的气体，冲破地表出来，这就形成了第二次的大气层，即次生大气圈。这个大气层也不同于现在地球的大气层，它是还原型的，不含氧、氮，一般认为它所含的都是氢的化合物，如氢与氧合成的水蒸汽（H2O），氢与氮合成的氨（NH3），氢与碳合成的甲烷（CH4），氢与硫合成的硫化氢（H2S）等。这些新产生的气体所形成的大气层是稳定的，因为它们的温度不足以使气体分子的运动速度太高而脱离地球的引力。生命就是在这样的大气条件下产生的。

地球刚形成时没有河流与海洋，只是大气层中含有一定量的水蒸汽。当地球表面温度再降低时，由于内部温度还很高，频繁的火山活动喷出了更多的水蒸汽。大气层中的水蒸汽饱和冷却而形成雨水降落到地面上，雨水在地壳下陷及低落处聚集而成河流海洋。当地壳表面温度下降到100℃以下时，它们就不再变为水蒸汽，而成为水。

当大气层的水蒸汽凝结为雨水而降落时，大气中的一些其他气体被溶解到了水里。地壳表面的一些可溶性化合物溶解在水中，因此原始海洋里积累了许多化合物，包括最原始的有机化合物（甲烷），这就为产生更复杂的化合物打下了物质基础。原始海洋就这样成了原始生命的诞生地。至于生命发生所需的能量，根据当时地球的情况，可能是来自紫外线和闪电，此外还有地壳放射性同位素的衰变以及火山、温泉放散的热等（表1）。光虽是最大的能源，但每个量子的能量低，并且当时还没有光合作用，因而没有什么用处。紫外光每个量子含能量高，能打破有机分子的共价键，因而能推动多种化学反应导致新分子的生成。

表1 地球早期的能源

关于地球的年龄：由于太阳、行星和陨石都是由同一宇宙星云形成的，因而根据陨石的年龄就可约略知道地球的年龄。陨石的年龄可根据陨石中同位素的衰变来计算，也可以根据地球本身岩石中同位素的衰变直接计算地球的年龄。两种计算所得结果都表明地球年龄应是46亿年。

（四）化学进化

生命发生的最早阶段是化学进化，即从无机小分子进化到原始生命的阶段（见图）。

原始生命即是细胞的开始。细胞的继续进化，从原核细胞到真核细胞，从单细胞到多细胞等，则是生物进化阶段。

化学进化的全过程又可分为4个连续的阶段：

1．从无机分子生成有机分子

在实验室中，人们早已成功地用无机物合成有机物了。1828年维勒（F．W ohler）首先用氧化铅和铵合成了尿素。以后大量的有机物不断地从无机物中合成出来。但是在自然界中有没有从无机物合成有机物的过程呢？奥巴林和霍尔丹早在20世纪20年代就分别推测，在地球早期的还原性大气中可能发生这样的过程。原始大气中含有大量氢的化合物，如甲烷、氨、硫化氢、氰化氢，以及水蒸汽等，这些气体在外界高能作用下（如紫外线及宇宙射线、闪电及局部高温等），有可能合成一些简单的有机化合物，如氨基酸、核苷酸、单糖等。根据这个推想，人们在实验室中模拟地球生成时的原始环境条件进行了实验。

模拟实验第一个用实验证明在原始地球环境条件下，无机物可能转化为有机分子的是美国芝加哥大学的S．Miller。他安装了一个密闭的循环装置（见图），其中充以CH4、NH3、H2和水蒸汽，用来模拟原始的大气。

在密闭装置的一个烧瓶中装水，用来模拟原始的海洋。然后他给烧瓶加热，使水变为水蒸汽在管中循环，同时又在管中通入电火花模拟原始时期天空的闪电放能，使管中气体能够发生反应。管上的冷凝装置使反应物溶于水蒸汽中而凝集于管底。一星期之后，他检查管中冷凝的水，发现其中果然溶有多种氨基酸、多种有机酸（如乙酸、乳酸等），以及尿素等有机分子（表2）。有些氨基酸如甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸等和组成天然蛋白质的氨基酸是一样的。

表2 Miller 模拟实验获得的有机物

此后许多人进行了类似的实验，有人改用了其他气体，也得到了大致相同的结果。例如，有人用甲浣、水蒸汽及氨，经辐射作用而合成了丙炔腈、氰化氢，也合成了一些氨基酸。在各种能源方面，除了火花放电之外，还用了紫外线、冲击波、γ射线、电子束及高温（加热到 1000℃）等，这些实验都同样地可以成功。特别有意义的是紫外线的作用，因为紫外线是地球早期在原始大气中最多的能源。可以想象，有了原始大气的成分，在紫外线的作用下，就可以形成氨基酸这类的小分子。

除了氨基酸之外，其他小的有机分子，如嘌呤、嘧啶等碱基，核糖、脱氧核糖核酸及脂肪酸等也可以在同样的情况下形成。甚至有人报道了核苷酸、卟啉、烟酰胺等类化合物也在这些实验的化合物中被发现。例如，用甲烷、氨、水蒸汽及氢的混合物，通过电子束射击，合成了腺嘌呤；用紫外线或γ射线照射稀释的甲醛溶液，合成了核糖及脱氧核糖；用甲烷与水通过电火花放电作用合成了C2～C12的单羧酸（包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、异戊酸、异己酸）等。

值得提出的是，在模拟实验中最容易获得的碱基是腺嘌呤。腺嘌呤无非是氰化氢的五聚体，所以是易于合成的。

其他3种碱基，即鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶，必须经过较复杂的反应才能生成。有了腺嘌呤就有可能产生 ATP高能化合物了。腺嘌呤、核糖和磷酸化合物溶液通过 240 nm～290nm紫外光照射就可产生ADP和ATP。因此很可能正是由于腺嘌呤易于产生，在生命发生的早期ATP这一为生命活动供能的分子就产生了。也正是由于腺嘌呤易于产生，因而在生命进化过程中，ATP成了广泛分布于生命界的供能物质。

Miller等人所做的模拟实验和来自陨石的资料证明，氨基酸、腺嘌呤等有机物都是能在生物发生之前合成的（前生物合成 prebiotic synthesis），而且具有很强的重复性。坠落于澳大利亚的一块陨石含有Miller已证明过的许多相同的氨基酸和大致相同的相对数量。这一巧合为Miller设想的前生物合成观点提供了有力的证据。Miller认为，如果这些有机物只存在于宇宙尘、慧星、小行星、陨星等上，因其含量太少，不足以构成生命起源的基础。只有在它们来到地球，累积在原始海洋之后，才能导致生命的出现。

2．从有机小分子生成生物大分子

生命物质的最主要的两个基石是蛋白质与核酸，因此生命起源的一个关键问题，就是上述的有机小分子如何形成蛋白质及核酸等生物大分子。

关于蛋白质及核酸的合成，人们也有一些实验与推测。一般认为氨基酸、核苷酸等在海水中经过长期积累浓缩，在适当的条件下（如吸附在无机矿物粘土上），氨基酸与核苷酸即可分别通过聚合作用而形成原始的蛋白质与核酸。

根据实验推测，这种聚合作用是通过2种方式实现的：①溶液聚合，在粘土表面吸附作用下发生聚合。粘土的细粒带有电荷，可以使氨基酸等单体吸附其上，大量聚集，有利于聚合。例如，在稀薄的氨基酸溶液中加入氰化氢（Miller的实验液中有此产品），在常温下就可生成多肽。又如，将甘氨酸溶于氢氧化铰溶液中，密闭加热至 140℃， 19h，甘氨酸就可直接聚合成为多聚甘氨酸。多聚甘氨酸与甲醛在粘土的吸附作用下，可生成含有丝氨酸或苏氨酸的复杂多肽链；②浓缩聚合。有人认为，在海洋靠岸的一些小角落或是像湖泊样的小水体中，由于长期蒸发，水中氨基酸等分子含量可以是很高的。这样的溶液在较高温度条件下可以直接产生“类蛋白质（proteinoids）”样的多肽。美国福克斯（F．Fox）模拟原始地球条件，将一些氨基酸混合后，倒入 160℃～200℃的热砂或粘土中，使水分蒸发、氨基酸浓缩，经过0．5h～3．0h，就产生了一种琥珀色的透明物质，即类蛋白质。这种物质之所以被称为类蛋白质，是因为它具有蛋白质的某些特性，例如，显色反应，肽链结构，水解后产生氨基酸，可被蛋白酶水解，有微弱的酶活性。但是它又有一些不同于蛋白质的特性，如没有旋光性，有序程度差，不能引起免疫反应。

除此之外，模拟实验还发现了另一些聚合的方式。如加热氰化氢与氨的混合物，所得的产物水解后即含有类似肽的物质。所以有人认为，多肽可能是由于氰氢酸聚合物水解而形成的。这些都说明蛋白质的起源可能是有多种途径的。

关于核酸大分子的合成也有类似的试验，例如用高温加热的方法，就可使单核苷酸聚合成多核苷酸。单核苷酸在50℃～60℃时只要有多聚磷酸酯存在，也可以形成多核苷酸。

总之，类似于蛋白质和核酸的物质，在人工模拟原始地球条件下，都已能制造出来。但这些产物和现代生命的蛋白质和核酸相比还有一定的距离。它们的结构比较简单，有序程度比较低，功能也不十分专一。例如，酶的活力不高，专一性不强，一种酶可有几种的作用；一种核酸可能担任几种核酸的功能等。这些分子在漫长岁月中再经演化才成为现在的更有序、功能也更复杂的蛋白质和核酸分子。

因此，我们目前还不能肯定上述各种方式就是蛋白质和核酸发生的方式，但是可以说，这些都是极可能的方式

3．多分子体系的形成和原始生命的出现

生物大分子还不是原始的生命。各种生物大分子在单独存在时，不表现生命的现象，只有在它们形成了多分子体系时，才能显示出生命现象。这种多分子体系就是原始生命的萌芽。

多分子体系是如何生成的呢？奥巴林和福克斯做了很多实验，分别提出团聚体学说和微球学说。

奥巴林的团聚体学说（coacervate theory）认为，生物大分子主要是蛋白质溶液和核酸溶液合在一起时，可形成团聚体小滴，这就是多分子体系，它具有一定的生命现象。

奥巴林最初做的实验是这样的：他将白明胶（蛋白质）的水溶液与阿拉伯胶（糖）的水溶液混在一起，在混合之前，这种溶液都是透明的，混合之后，变为混浊。在显微镜下可以看到在均匀的溶液中出现了小滴，即团聚体。它们四周与水液有明显的界限。

用蛋白质、核酸、多糖、磷脂及多肽等溶液也能形成这样的团聚体。

团聚体小滴的直径为1μm～500μm。团聚体小滴外围部分增厚而形成一种膜样结构与周围介质分隔开来，奥巴林已能使团聚体小滴具有原始代谢特性，使之稳定存在几小时到几个星期，并能使之无限制地增长与繁殖。例如，把磷酸化酶加到组蛋白与阿拉伯胶的溶液中，酶就在团聚体小滴中浓缩，如果随后在周围介质中加入葡萄糖-1-磷酸，后者就扩散到团聚体中，并酶聚而成淀粉，而使团聚体的体积增大。葡萄-1-磷酸中的磷酸键可提供聚合所需的能，而聚合时释放出来的无机磷酸盐则作为废物从团聚体中排出。另一个例子是把组蛋白与RNA制成团聚体，再把RNA聚合酶加入团聚体小滴内，把ADP作为“食物”加到周围介质中。在团聚体里，ADP与RNA聚合酶相互作用而生成多腺苷酸（ADP供给能量），多腺苷酸增加了团聚体中RNA的总量，于是小滴生成并分裂成为子滴。奥巴林还模拟了团聚体进行光合作用的试验。他把叶绿素加到团聚体小滴中，把甲基红和抗坏血酸作为“食物”加到介质中。当用可见光照射团聚体小滴时，叶绿素中被激发的电子使甲基红还原，而从抗坏血酸中释放出的电子则用来替换叶绿素中的电子。

这一过程类似于绿色植物进行的光合作用（水分子在光能作用下，把NADP还原为NADPH）。

此外，团聚体能从周围的介质中吸取不同的物质，这样的团聚体就可以“生长”，长到一定程度时团聚体还能“生殖”（“出芽”，分出小团聚体来）。团聚体吸取外界物质似乎还有选择性。团聚体内部有一定结构，团聚体如吸取了酶，酶可以在团聚体内进行工作（合成或分解某些物质）。团聚体与周围环境有一个明显的界限，这是原始膜形成的一种方式。

由此可见，团聚体是能够表现一定的生命现象的。

这许多特征使人们设想，多核苷酸与多肽溶液，或核酸溶液与蛋白质溶液，在浓缩后，在一定的温度及其他合适的环境条件下，形成了团聚体这一多分子体系，这就是原始生命形成过程中的一个重要阶段。只有核酸溶液与蛋白质溶液形成的团聚体才会进化为原始的生命。其他胶状溶液的团聚体在自然选择过程中都被淘汰了。有人曾在数百米至数千米深海中发现类似于团聚体的物质，这被认为是一个直接证明：团聚体样的多分子体系确曾发生过；团聚体的确是类似于原始生物。有一次竟有一位有经验的生物学家把它误认成是一种细菌。

微球体学说（microsphere theory）是福克斯提出的。福克斯发现，将干的氨基酸或实验室所得的“类蛋白质”加热浓缩，即可形成微球体（见图）。微球体在溶液中是稳定的，各微球体的直径是很均一的，约在 1μm～2μm之间，相当于细菌的大小。微球体表现出很多生物学特性，例如①微球体表面有双层膜，使微球体能随溶液渗透压的变化而收缩或膨胀。如在溶液中加入氯化钠等盐类，微球体就要缩小；②能吸收溶液中的类蛋白质而生长，并能以一种类似于细菌生长分裂的方式进行繁殖；③在电子显微镜下可见微球体的超微结构类似于简单的细菌；④表面膜的存在使微球体对外界分子有选择地吸收，在吸收了ATP之后，表现出类似于细胞质流动的活动。

不论是哪一种多分子体系，如果要继续进化为原始的生命，下列三点是重要的：

第一，多分子体系内部必须具有一定的物理化学结构，这是生命起源的一个重要条件。有了一定的物理化学结构，即有了一定组织，才有吸收物质及进行化学反应的能力，并且这些反应才能以一定方式进行。有了一定的组织，体系就有了稳定性而不易被破坏，才可以生存下来，才能脱离外界环境的影响，走向独立“生活”。分子的有规律的空间排列是造成多分子体系一定物理化学结构的主要根据。

第二，多分子体系的主要组成必须是蛋白质和核酸，有了这两类大分子，多分子体系才能建立转录翻译体系，才得以实现遗传的功能。大概地球早期海洋中团聚体或微球体是多种多样的，但是由白明胶溶液和阿拉伯胶溶液形成的团聚体等，由于不能复制，在自然选择中都被淘汰了，只有含核酸和蛋白质的多分子体系才被选择而留下来。其他大分子如多糖、脂类等也都参加到核酸和蛋白质体系中去，完成它们的特定功能。

第三，原始膜的形成。多分子体系的表面必须有膜。有了膜，多分子体系才有可能和外界介质（海水）分开，成为一个独立的稳定的体系，也才有可能有选择地从外界吸收所需分子，防止有害分子进入，而体系中各类分子才有更多机会互相碰撞，促进化学过程的进行。那么，原始膜是怎样产生的，并怎样发展成双层膜的呢？有人主张，类脂分子（磷脂类）吸附在多分子体系的界面上，蛋白质分子和类脂分子相互作用，吸附于类脂分子上或埋入类脂层中，从而形成一个脂类蛋白质层。继续发展，这个脂类蛋白质层在一定的物理作用下变为双层，再吸收一些多糖等其他分子，就成了双分子层的原始膜了。

原始膜的结构和功能在进化过程中不断完善和复杂化而成为现在的生物膜。

核酸酶和核酸-蛋白质体系这里有一个问题，即现代生物学告诉我们：核酸只有在蛋白质（酶）的作用下才能合成，而蛋白质也只有在其相应的核昔酸顺序存在的条件下才能合成。因此很难设想，结构上如此复杂的核酸和蛋白质，在地球的早期会同时自然地产生，并产生复杂的相互作用。那么，是通过什么样的化学过程才能形成核酸和蛋白质相互依赖的多分子系统呢？

美国 T． Cech研究原生动物四膜虫（Tetrahymena）的 RNA，发现从四膜虫 rRNA的前身分子切下的内含子，即L19RNA（见图）有很强的酶活性，它能使核苷酸聚合而成多核苷酸，又能将多核苷酸切成不同长短的片段，而它本身却能保持不变。

可见它是一个真正的酶，而被定名为核酸酶（ribozyme）。它的特点是集信息与催化作用于一身。它的发现，使人们在生命起源中蛋白质-核酸谁先谁后的问题上倾向于把RNA当作先出现的分子，而通过RNA的酶促作用而合成了蛋白质，这样就产生了RNA蛋白质这一遗传系统了。由于蛋白质有20个不同的侧链，分子构象上

C. 动物进化需要多久的时间

生物的进化没有明确的时间单位，而是随时进行着的。不过生物都是大量基因作用的集合体，生物外观要大幅度变化，就需要比较长的时间，但也没有恒定的时间单位。

首先举几个例子，超级细菌这个例子都被用烂了，但是却是很有代表性。自然存在的细菌，在地球上存在了不知道多少亿年，但是原本却很少感染人的超级细菌，然而在人类发明提取出抗生素等抗菌药物之后，短短的一百多年就出现过很多种超级细菌。这就在于药物这一因素对细菌进行了选择，多代选择选出了抗菌性越来越强的细菌，并且具备对人的感染力。

基因是进化的材料，生物不断地进化导致外观的改变，是由于大量基因的改变，这一过程是需要较长时间的，但是也不是明确的时间单位。比如人类和猿类，有同一起源，基因的相似度仍在95%以上，然而表现出来的外观差异差别很大。

提出这个问题，说明脑子里存的还是比较陈旧的进化观，就像“猿进化为人，为什么现代的猿不再进化这个问题一样”这个问题一样，仍是以进化论刚兴起时的进化观来理解进化，生物的进化不总是会发生肉眼可见的变化，而要发生肉眼可见的变化，一般是需要较长的时间。

D. 拿什么对抗你，总要来的衰老和死亡

导语：辛西娅·肯扬是当今着名生物学家，以研究衰老的分子机制而着称。衰老是人们早已注意到的一个自然现象。换句话说，人们想不注意到它都难。自古以来还没有人能够逃脱老死的命运，除非他在变老之前就死了。长久以来，人们对衰老的认识一直很有限。随着科学方法的应用，人们开始一点一点揭开衰老神秘的面纱。

“不吃糖果，不吃甜点，不吃薯仔，不吃米饭，不吃面包，不吃意大利面（不吃的意思是不吃或少吃）。只吃不甜的水果。吃肉、鸡和鱼，吃鳄梨和各种蔬菜，吃坚果，吃奶酪和鸡蛋。每天喝一杯红酒。”

如果你觉得以上是一份有点另类的减肥食谱，那你就猜错了。这是生物学家辛西娅·肯扬（Cynthia Kenyon）的长寿食谱，尽管它事实上也可以用来减肥。肯扬以研究衰老的分子机制而着称。2011年的丹·大卫奖（Dan David Prize，包括三个奖项，分别针对过去、现在和未来三个时间段）把代表未来的部分授予了加州大学旧金山的肯扬和哈佛大学的盖里·拉夫康（Gary Ruvkun），以表彰他们在衰老研究领域做出的贡献。这两位科学家因此平分了100万美元的奖金。?

衰老是人们早已注意到的一个自然现象。换句话说，人们想不注意到它都难。自古以来还没有人能够逃脱老死的命运，除非他在变老之前就死了。有些人认为，凡事有生就有灭，这是不可抗拒的规律。同时又有些人在做着长生不老的美梦。但这样的思辨只是翻来覆去地在原地打转，并没有多少实际的意义。长久以来，人们对衰老的认识一直很有限。

后来，随着科学方法的应用，人们开始一点一点揭开衰老神秘的面纱。早期衰老研究的进展主要体现在进化生物学领域，因为进化论是生物学的一座灯塔，它让人们可以穿透迷雾，跳过具体技术上的限制直达目的。英国博物学家华莱士（Alfred Russel Wallace）是已知最早提出关于衰老的进化问题的科学家，但第一个真正着手研究衰老进化的是德国进化生物学家魏斯曼（August Weizmann）。魏斯曼曾经认为老年个体的死亡可以给年轻个体让出更多的空间和资源，因此对整个物种的生存有利。然而，这一看似合理的假设恰恰违背了自然选择原理。魏斯曼后来放弃了这一假说。衰老使生物体的生理机能全面下降，它本身显然不可能是自然选择保留下来的优势，而只可能是其它优势的副产品。经过米德瓦（Peter B. Medawar，1960年获诺贝尔生理医学奖）、威廉姆斯（George C. Williams）、汉密尔顿（William Donald Hamilton）等伟大的科学家们一系列的努力，关于衰老的经典进化生物学理论逐步建立并得到完善。

从进化的角度看，生物的生殖能力越强，寿命越长就能留下越多的后代。不过长寿和生殖都不是免费的午餐。生物体需要去平衡二者的关系，把有限的资源合理地分配，才能达到利益最大化。人们把这种现象称为“权衡”（trade off）。由此不难得出，生活在恶劣环境中的动物倾向于更早更快的繁殖，因为它们多数并不能活到老年，长寿对它们来说是没有意义的；而生活在宽松环境中的动物则更倾向于长寿。进化生物学理论能够成功地解释许多衰老相关的问题，但它并不能告诉我们衰老的机制，也就是说，生物是怎样衰老的。既然不清楚衰老的机制，人们也就无法采取措施去延缓衰老。研究者们通过“强制晚育”的人工选择得到了寿命显着变长的果蝇，但这并不是让短寿的果蝇变得长寿了，而是把它们都淘汰掉了。关于衰老的机制，科学家们提出了多种假说，不过目前还没有哪一种非常令人满意。上世纪七八十年代以来分子生物学技术的快速发展让生物学的许多门类都进入了一个崭新的时代，衰老也不例外。而这次，就轮到肯扬大放异彩了。

1954年辛西娅·肯扬出生于芝加哥，后来他们全家搬到了佐治亚州的雅典。辛西娅的父母都在佐治亚大学工作，父亲是地理学教授，母亲是物理系的管理人员。儿时的辛西娅曾经想当一个音乐家。后来她就读于佐治亚大学的英文专业，那时的她又想成为一个作家。她曾经试图通过读小说来了解世界——这显然并不是一个很好的途径。辛西娅曾经一度陷入迷茫。一天，她的母亲送给她一本沃森（James D. Watson，1962年获诺贝尔生理医学奖）的《基因分子生物学》（Molecular Biology of the Gene）。这个看似偶然的事件从此改变了辛西娅的人生轨迹。沃森的着作激起了她内心深处的灵光，分子生物学正是她需要的探寻事物真相的理想方法。辛西娅转到了生物化学专业，并于1976年以优异的成绩毕业。之后，辛西娅去了麻省理工学院读研究生，研究大肠杆菌DNA损伤和修复过程中的基因表达。一走上科学这条康庄大道，辛西娅立即显出了非凡的天赋。她在研究生阶段就做出了重要的发现。期间，她发表了三篇研究论文，其中有一篇在《自然》（Nature）杂志上。由于肯扬日后的成就太大，她早期的贡献已经少有人提及，反倒是另一件非学术的事件更引人瞩目一些。那就是辛西娅·肯扬与线虫的邂逅。

肯扬所在的实验室与赫尔维茨（H. Robert Horvitz）的实验室相邻。那时的赫尔维茨还是一位年轻的科学家。肯扬在赫尔维茨实验室里见到了神奇的秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）。肯扬和线虫一见钟情，决定从研究细菌转到研究线虫。不过她并没有简单地搬到隔壁的赫尔维茨实验室，而是直接到英国剑桥大学投到了赫尔维茨的老师、线虫生物模型的祖师爷布伦纳（Sydney Brenner）的门下，成了布伦纳的一名博士后。2002年布伦纳、赫尔维茨以及布伦纳的另一位学生苏尔斯顿（John E. Sulston）获得了诺贝尔生理医学奖。肯扬在布伦纳实验室从事发育生物学方面的研究。她一开始并没有注意到年老的线虫，因为线虫繁殖很快，一条线虫在变老之前就已经淹没在它的后代的海洋中，找不到了。有一次肯扬培养一株生育率极低的线虫，她把一个培养皿放在培养箱里忘了处理。几个星期后，这些线虫已经是风烛残年了。由于这些几乎不育的线虫只生育了极少的后代，它们仍然能够被分辨出来。当肯扬再看到它们时，这些虫子确实已经非常老了，它们身体皱缩，行动迟缓，即使从没见过线虫的人也能看出它们是一些年老的虫子。肯扬感到有些难过，并想到自己将来也会变老，然后她又想她可以研究这些，找到控制衰老的基因。

1986年，肯扬离开布伦纳实验室，并在加州大学旧金山找到了教职，继续发育生物学方面的研究。肯扬的事业开展得非常成功。开始的几年中，她的实验室研究线虫早期发育中的模式形成（pattern formation），连续在《细胞》（Cell）和《自然》等杂志上发表了数篇文章。然而，发育生物学领域的成功并没有削弱肯扬对衰老的兴趣，她一直都想开展衰老方面的研究。

1930年代人们发现减少热量摄入能够延长啮齿动物的寿命。这一现象的原因并不清楚，通常的解释是食物缺乏让动物把更多的资源用于身体的维护而非生殖。1970年代，科罗拉多大学克拉斯（Michael Klass）的研究显示，节食能延长线虫的寿命并降低它们的生殖力。之后，他又发现低温也能延长线虫的寿命。克拉斯着手筛选影响寿命的突变，并得到了一些长寿的品系，但他并不觉得这些突变很有意思，因为它们在长寿的同时又伴有摄食障碍。克拉斯认为这实际上是由于节食导致的长寿。此后，另一位科学家约翰逊（Tom Johnson）也得到了一些长寿突变。同时他也遇到了和克拉斯类似的问题——这些线虫的生殖力比野生型低得多。根据当时人们普遍接受的进化生物学理论，生殖和寿命之间存在一个权衡，生殖力低的个体可能把资源省下来维持更长的寿命。因此这个突变可能是通过降低生殖力间接地延长了线虫的寿命。

克拉斯和约翰逊囿于传统的观念都没有取得更大的进展，肯扬却有着自己独到的认识。1960年代，黑弗里克（Leonard Hayflick）发现正常细胞的分裂次数存在一个上限，这就是着名的黑弗里克界限（Hayflick limit）。肯扬认为这一现象提示了生物体内部有一个“生命计时器”（life timer）。在发育生物学的研究中，肯扬实验室和其他一些实验室发现有些基因的功能在进化上距离很远的物种的发育中出乎意料的保守。肯扬猜想既然衰老——如同发育——也是生物界广泛存在的现象，那么也会有一个比较通用的调控机制，这些机制是由一些基因调控的，因此通过改变这些基因的活性就能改变寿命的长短。

当时，人们大多认为衰老是一种被动的过程，就像鞋子被穿破了一样。由于衰老对生物体的生存不利，进化不会赋予物种一套衰老的机制。然而，基于在麻省理工学院时研究细菌时的经验，肯扬知道即使是不利的生理现象也可能是由基因控制的，比如紫外线引起的DNA突变就需要特定基因的参与。总之，肯扬坚信通过研究衰老能够发现新的重要规律。

可是，不只科学家们不看好肯扬的构想，研究生们也不愿意做衰老方面的研究。肯扬很容易找到愿意做发育的学生，但一直没有人愿意做衰老。直到1992年终于有一个轮转（rotation）的研究生答应做衰老方面的课题。实验进行得很顺利，但这个研究生还是不愿意继续。之后又由其他轮转的研究生接着做。这些研究生后来都没有选择留在肯扬的实验室。由于参与课题的全是短期轮转的研究生，当了好几年“老板”的肯扬不得不亲自操刀上阵，比学生做的实验还多。结果发表时，肯扬是论文的第一作者，而通常的情形是学生或博士后是实验的主要完成者，导师的名字放在最后。论文发表在1993年的《自然》杂志上。这篇只有短短三页的论文开启了用现代分子生物学手段研究衰老的新时代，并且成了这一领域的经典。

这项研究中，肯扬等发现了daf-2基因的突变能够使线虫的寿命延长到两倍以上。长寿原来如此简单，简单到只需改变一个基因！他们还发现在这一过程中daf-16是必需的，如果daf-2和daf-16同时突变则线虫的寿命不能延长。这样，一个调控寿命长短的信号途径有了大致的轮廓，首次展示了衰老是可以被基因调控的。这些长寿线虫的生育能力稍微有些下降，但肯扬认为线虫寿命的延长背后有它的一套机制，而不只是生殖力下降的简单回馈。他们用激光破坏了线虫胚胎中生殖系统的前体细胞，让这些线虫长成完全不育的个体。然而这些线虫的寿命跟野生型并无差别。这至少说明单纯的降低生殖力并不能让生物体把省下来的资源用于维持更长的寿命。而在以后的研究中，又有不同的实验室独立发现了具有正常生殖力的daf-2突变的长寿线虫。

肯扬的实验结果似乎和权衡理论发生了冲突，但实际上二者并没有根本的矛盾。这些长寿线虫虽然有和野生型相当的生殖力，但这只是在实验室的培养环境里，它们在线虫的野生环境中不一定有很强的竞争力。如果把它们放到野生环境中，它们很可能会被淘汰。而前述的通过强制晚育得到长寿果蝇的方法同样也涉及环境的改变——让早生快生变得没有优势。除了寿命长，肯扬的长寿线虫和那些长寿果蝇还有不少相似的特征，因此它们很可能具有类似的变异。只不过一个相当于传统育种，一个相当于现代育种。近年来又有研究表明，通过合理调配膳食中氨基酸的比例，能让节食的动物也拥有正常的生殖力。权衡只是特定物种在特定环境中受到的限制，如果环境改变了，权衡将不再有意义。有些人认为延长寿命必然导致生殖力下降，这是不合理的。肯扬一直不喜欢权衡的说法。与在学术论文中的谨慎态度不同，肯扬面对媒体更大胆一些。她曾经表示，所谓的权衡是胡说。

关于衰老机制的理论五花八门，但基本上可以归为“被动理论”和“主动理论”两类。被动理论认为衰老是由于错误和损伤的积累造成的，而主动理论则认为存在基因调控的衰老程序。肯扬显然倾向于主动理论。比如被动理论认为节食降低了代谢率，减少了自由基的产生，进而减少了对机体的损伤，因此可以延缓衰老；肯扬则认为节食激活了某些抗衰老的信号途径，如果采用其它方法激活这些途径，则不必节食也能达到延缓衰老的目的。

显然，被动理论与进化生物学之间的关系更谐调。其实主动理论和进化生物学也并非不能调和，只是其间的逻辑更精巧，不像前者那样直观。

也许肯扬的眼光太超前了，一开始人们并没有意识到她这些发现的意义。当肯扬告诉拉夫康daf-2突变的线虫很长寿时，拉夫康说：“衰老？你是说你们研究老虫子吗？”不过作为一个出色的科学家，拉夫康很快醒悟并且也开始研究衰老，后来他成了肯扬最主要的竞争对手。

拉夫康实验室率先确定了daf-2的基因序列，并于1997年在《自然》上发表。让人们感到震惊的是，daf-2编码的蛋白是人类胰岛素和胰岛素样生长因子-1（IGF-1）的受体的同源蛋白。胰岛素是一种在进化中相当保守的激素，它在糖代谢中起到至关重要的作用，同时它又是重要的生长因子，能够和具有酪氨酸激酶活性的受体结合，激活一系列的细胞信号。可是，抑制胰岛素/IGF-1的信号途径居然可以延长寿命。人们不免会有些怀疑，至少觉得这个发现不太有应用价值，因为如果抑制了胰岛素途径，也许我们还没等长寿就先得了糖尿病。

然而，越来越多的研究显示在线虫、果蝇和小鼠等不同实验动物中，许多胰岛素/IGF-1途径中蛋白的突变都能改变动物的寿命。而且，在实验室之外也有类似的证据，比如通常体型小的动物代谢快，寿命也相对较短，但小型狗的寿命却比大型狗的寿命长，而小型狗之所以体型小，就是因为IGF-1基因的突变。甚至，在世界范围不同人种中也发现一些长寿家系与daf-16同源蛋白的变异有关。

从1997年起，衰老的研究一下子变得热门起来。不但胰岛素/IGF-1途径得到了更深入的研究，其它与寿命相关的途径也陆续被发现。通过不同突变的组合，线虫的寿命一度被延长到野生型的6倍，后来又延长到了10倍。酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的寿命也被延长到了10倍以上。

不过，“高等”动物中的情形就没有这么理想了，目前小鼠的寿命只能被延长10-20%。一方面，哺乳动物体系的实验比线虫体系的难度大，而且哺乳动物的寿命又比线虫长得多——线虫能活20天左右，小鼠却能活2-3年——研究哺乳动物寿命的时间成本也就高得多。这些都制约了哺乳动物寿命的研究。另一方面，也很难想象人类的寿命能像线虫那样被延长几倍。当然，对人类这样长寿的动物来说不用几倍，20%就已经极为壮观了。

肯扬对延长人类的寿命一直相当乐观，她认为人和线虫在分子生物学水平上非常相似，在线虫中的发现将来很可能在人类中应用。这意味着人类的寿命将在很大程度上被延长，更重要的是年轻的时间变长了，衰老被全面推迟。你不用担心因为长寿而受到老年痴呆或白内障等老年病的折磨，人们的退休时间也大大推迟，社会的负担并不会加重。也就是说，人的寿命变长了，但人口老龄化反而减轻了。这似乎是天上掉馅饼的便宜事，不过太空遨游、器官移植、互联网等等也曾经都是些天上的馅饼，肯扬的梦想也未必不能实现。

有人不无讽刺地说，科学家们能让实验动物的寿命延长数倍，却不能让人延长哪怕几年的寿命。这么说未免有些冤枉。医学的发展已经而且仍然在不断地延长人类的寿命，而现在衰老的基础研究将来也一定会让人们受益。肯扬并不只是“纸上谈兵”，在科研之外，她还参与组建了一个名为Elixir的公司（Elixir是长生不老泉的意思），研发抗衰老药物。肯扬表示，衰老不是一种病，FDA不会批准治疗衰老的药物，但是可以开发一些通过阻断衰老途径来治疗糖尿病、肥胖等老年病的药物。

在生活中肯扬也身体力行，希望自己能尽量保持年轻的状态。不过目前可供选择的方法并不多。对于健康人当然不能像对实验动物那样改变基因，药物中已知雷帕霉素（rapamycin）能够延长包括小鼠在内的多种动物的寿命，但雷帕霉素是一种免疫抑制剂，在到处都是病原体的世界上服用免疫抑制剂显然不是明智的选择。最好的方法还是从日常饮食上入手。几乎所有的科学家都相信节食会像延长小鼠寿命那样延长人的寿命。美国国立卫生研究院衰老研究所的迈特森（Mark Mattson）就是一位坚持吃低热量膳食的科学家。肯扬也曾经试过低热量膳食，但她无法忍受持续的饥饿，最终她决定采用低糖膳食，这就是我们在篇头看到的食谱。糖代谢在物质与能量代谢中占据中心位置，而且糖代谢的途径在进化中非常保守。肯扬的研究显示在线虫膳食中添加葡萄糖会使其寿命缩短。摄入糖类会刺激机体分泌胰岛素，而减少糖类的摄入则可以降低胰岛素途径的活性，可能起到抑制衰老的作用。也就是说“吃得甜，活得短；少吃糖，活得长”。另外，喝红酒是因为其中白藜芦醇（resveratrol）的含量是日常饮食中最高的。目前已有一些研究表明白藜芦醇能够延长实验动物的寿命。肯扬对自己的食谱十分满意。她说血脂在200以下都是正常的，而她自己的只有30，她还保持者大学时的体重，她感觉到像小孩子一样充满活力。

肯扬没有忘了告诉人们这个食谱的效果并没有得到证明，她也不推荐别人采用。这其实只是科学家的名人轶事。肯扬看上去并没有比同龄人更年轻，即使将来她真的活到了120岁，也不一定是这个食谱的功劳。相反，如果肯扬并不长寿也丝毫不能抹杀她的研究的意义。

二十多年来，肯扬实验室发表了80余篇研究论文和综述，其中在《细胞》、《自然》和《科学》（Science）上的论文就有30余篇。普通研究者靠好杂志装门面，而大科学家则是好杂志的门面。肯扬是美国科学院院士和美国艺术与科学院院士。她曾经获得过多个奖项，包括前述的丹·大卫奖。肯扬还培养了许多优秀的研究者，其中最出色的是安德鲁·迪林（Andrew Dillin）。迪林在索尔克研究所从事衰老研究，现已俨然是线虫界最闪耀的一颗新星。

肯扬的研究仍在坚实地推进，不过近年来并没有太令人震惊的发现。然而，去年衰老领域却有一篇石破天惊的论文（又是发表在《自然》上）。哈佛大学德宾诺（Ronald A. DePinho）实验室通过激活端粒酶的表达让端粒缺陷的早老小鼠实现了返老还童。虽然只是早老的而不是正常衰老的小鼠，但至少说明已经衰老的机体仍然有潜力重新变得年轻，衰老——长久以来人们心目中的不归路——竟然也可以逆转！我们不知道接下来科学家们还会带给我们怎样的惊奇。也许肯扬手中的衰老研究领袖的接力棒不久就会交给其他的研究者，但肯扬的研究在科学史上仍将拥有无可替代的地位。

如果有一天你和你的伴侣、朋友们都已百岁有余，但依然活力四射，尽享人生幸福时，希望你能记住一些科学家的名字，而这其中一定要有辛西娅·肯扬。

（作者：内含子 生物化学与分子生物学博士）

E. 微生物世界需要多久进化成哺乳动物

动物的进化史从一开始的微生物到后来的海生动物逐渐发展到了两栖类，爬行类，鸟类到现在的哺乳类，经过物竞天择一代代的选择进化到的哺乳动物在现在这个时代是最适合生存的，如果说哺乳动物灭绝的时候人类已经不在了（人类是哺乳动物），新出现的动物应该可以在高度污染的空气中，在辐射中，在缺氧的环境中生存，可是现在发现的符合条件的动物只有某些厌氧菌，所以我个人认为哺乳动物灭绝后应该是微生物重新主宰地球，逐渐的地球慢慢恢复，又从海底生物，到两栖类，爬行类……循环下去，不过人类是看不到了，出现的新种类动物还是现在的样子的几率可以忽略了，也就是可能在数千万年以后的哺乳动物没有人，猫，狗，牛，羊等等的动物而是其他模样了

F. 人类进化史一共花了几年从什么时候开始的

对人类起源问题,人们众说纷纭.考古学认为,人类起源至今已有300万年,但美国学者根据基因测定的结果排序推算,人类起源到现在只有14万年.另外,由于人类同时具有陆生和水生两类动物的基因,对人类究竟产生于陆生动物还是水生动物也争论不休.笔者认为,人类是由陆生动物感染了携带水生动物基因的病毒,两类基因重组并产生突变的结果.人类的“源祖”或“近亲”已被自然选择所淘汰,结果人类成了没有“本家”的独门小户.根据人类与哺乳动物的相似程度,可以肯定二者有共同的“源祖”.无论如何,人类是地球生物长期演化的结果,而绝不是天外来客.。
人与人猿存在亲缘关系，具有共同的祖先。 广告人进化史约6500万年前，一颗宽度约16公里的陨石撞击到了今天墨西哥的尤卡坦半岛上，造成巨大灾难,当时地球上包括恐龙在内的三分之二的动物物种消亡灭绝，爬行动物的黄金时代结束，原始哺乳类动物逃过劫难经过漫长岁月存活下来，之后进化。 约5000多万年前，灵长类动物呈辐射状演化，从低等灵长类动物原猴类中又分化出高等灵长类动物(即猿猴类，如猕猴、金丝猴、狒狒与猿)。 猿猴的种系发生
（注：中国中华曙猿比早期高等灵长类动物猿猴类还要古老，基本属于早期猿猴，也就是说所谓中华曙猿实际上还是猴子，根本谈不上人类的起源，如果说中华曙猿是猴子的起源还差不多。） 3300万-2400万年前，从旧世界的猴子（狭鼻次目）中产生了猿。埃及发现的最早的古猿原上猿(3000万年以前)；埃及猿(Aegyptopithecus，2600万—2800万年以前)已经具有类人猿的一些性状；稍晚后的化石还有森林古猿，（2300万—1000万年前），分布范围较广，在亚洲、欧洲、非洲均有所发现。东非的原康修尔猿（1300万-1200万年前）已经是一种猿，是人类和非洲猿的祖先。 以上古猿均为林栖动物，四肢行走，属于攀树的猿群。现存的猿中包括两个类群，非洲猿（大猩猩、黑猩猩和人类）和亚洲猿（长臂猿和猩猩），这两个类群之间存在着明显的界限，二者的分化显然发生在1200万年-1500万年前。 在约1000万年前至约380或200多万年前，有两种过渡时期的化石代表。一种是腊玛古猿，一种是南方古猿（许多人认为腊玛古猿是猩猩的祖先，过去在复原颌骨残片标本和牙齿分析时出现偏差。因此腊玛古猿作为过渡时期的化石代表只有相对的合理性）。
正在形成中的人
南方古猿被称为“正在形成中的人”。 古类人猿最早出现在非洲东部南部,由原始猿类逐渐进化而来，分化为低等类人猿(如长臂猿)，高等类人猿(如猩猩)，古猿等.。约1200万年前，地壳运动使非洲东部的大地上形成 人科动物一种可能的种系发生(仅供参考)
一条大裂谷。大裂谷的形成把非洲分为东方和西方两个独立的动物系统，大裂谷这个阻隔成为人和猿分道扬镳的关键，裂谷之西依然是茂密的湿润的树丛，猿类为适应改变不大的环境，它们不需作出太大的改变来协调， 就注定了它们的迄今仍处在猿类的阶段，如大猩猩等。 大裂谷以东由于地壳变动，降雨量渐次减少，林地消失出现了草原，大部分与现今猿类共祖的祖先族群因而灭绝，其中一小部分惯于攀爬的猿类适应了新环境，学习在地上活动在开阔的环境中生活，形成了独特演化模式，避开了灭绝的危机。大约500万-800万年前，有些类似黑猩猩的猿类物种在雨林周围与稀树大草原连接地带成功建立了奠基者群体，并成功地进化成南方古猿。当对蛋白质和DNA差异的研究最终建立了一个分子钟后，研究发现表明人类与其他动物的分界点是在500万-800万年前（这些证据暗示黑猩猩是我们最近的亲戚），人科动物的历史从此开始。 南方古猿猿为了适应新环境，不得不开始双足行走，但是它们基本保持着树栖的习惯，南方古猿没有改变它们祖先的多数性状，比如个头较小，明显的性别二形性（雄性平均比雌性大50%），不大的脑，长臂和短腿。南方古猿很大程度上是草食动物，它的门牙比人类的门牙要大得多，而且臼齿也很大。 南方古猿基本有两种类型（也有学者认为有3—4种类型）：粗壮型和纤细型，依身高、体重而有所区别。已经证明存在过两种瘦长的南方古猿，从埃塞俄比亚到坦桑尼亚的东非南方古猿阿法种和南非的南方古猿非洲种。这两种南方古猿的脑都比较小，大约为430-485立方厘米。南方古猿非洲种距今的年代更近，而且除了肢体的比例以外也更像人类。在南部非洲，生活过粗壮种系中的南方古猿粗壮种，在东部非洲还发现了生活在350万年前至300万年前的南方古猿鲍氏种，这些粗壮的南方古猿显得很有力气，但它们是非常平和的，可以和其他瘦长的南方古猿一同生活在同一区域。（根据解剖学进行人科动物分类的人类学家必须记住，冠以阿法种、直立人和能人名称的分类物种并不是指类型，而是指可变的群体和群体中的类群）。
编辑本段完全角成的人
完全角成的人
最初的人类在人类学中被称为“完全角成的人”。我国古人类学者把这一进程分作猿人和智人两大阶段，每段再分为早晚两个时期。 早期猿人 肯尼亚1470号人 、坦桑尼亚峡谷“能人”
晚期猿人 印尼爪哇人、德国海德堡人、中国元谋人和北京人
早期智人 德国尼安德特人、中国丁村人
晚期智人 法国克罗马农人、中国山顶洞人
250万年前，热带非洲的气候尅是恶化，冰期从北半球袭来。随着气候越来越干旱，稀树大草原开始逐渐变为灌木大草原，大多数南方古猿消失。有两个例外，一种情况是，某些地区稀树大草原保留下来，那里的南方古猿得以生存下去，比如南方古猿能人种和两种粗壮种。更重要的一种情况是某些南方古猿群体利用自己的聪明才智发明了一些成功的防卫机制而生存下来，对于这些防卫机制人们只能去猜测，可能会扔石头，或者使用有木头和其他植物材料制成的原始武器，有可能露宿野外篝火旁。事实上正是这些南方古猿的后裔生存下来并繁荣起来，最终进化成人属，从树上栖息双足行走转变为陆地生活并双足行走。

G. 谁能给我讲讲，生物进化的历程，从单细胞生物到现在的我们

要讲到人类的进化，不得不说的是动物的进化史：
动物进化的历程大致是：生活在海洋中的原始单细胞动物，经过极其漫长的年代，逐渐进化成
为种类繁多的原始的无脊椎动物，包括腔肠动物、扁形动物、线形动物、软体动物和环节动物等，
这几类动物的结构越来越复杂，但是，它们大都需要生活在有水的环境中。后来发展到了原始的节
肢动物，它们有外骨胳和分节的足，比如昆虫等，对陆地环境的适应能力较强，脱离了水生环境。
地球上最早出来的脊堆动物是古代的鱼类。以后，经过极其漫长的年代，某些鱼类进化成为原
始的两栖类，某些两栖类进化成原始的爬行类，某些爬行类又进化成为原始的鸟类和哺乳类。各类
动物的结构逐渐变得复杂，生活环境逐渐由水中到陆地，最终完全适应了陆上生活。
总之，生物的进化历程可以概括为：由简单到复杂，由低等到高等，由水生到陆生。
人类的出现
人类是从哪里来的？我们知道，人体具有体温恒定、胎生、哺乳等哺乳动物的基
本特征，这说明人类与哺乳运动有着较近的亲缘关系。而在哺乳动物中，类人猿与人类的亲缘关系
要算是最近的了。例如，类人猿中的黑猩猩，无论是在血型、骨胳（下图）、内脏器官的结构和功能上，还是在面部表情和行为上，都与人类很相似。此外，人类学家的研究也充分证明了人类和类
人猿是近亲，二者有着共同的原始祖先。
原来，人类和类人猿都起源于森林古猿。最初，森林古猿在茂密的森林里过着树上生活。
后来，地球上的一些地区，气候变得干燥了，森林减少了。在这些地区生活的森林古猿，被迫下到
地面上来寻找食物，经过漫长的年代，它们就逐渐进化成现代的人类。那么，其他地区的森林古猿
呢？他们仍然生活在森林里，经过漫长的年代，有的绝灭了，有的就逐渐进化成了现在的类人猿。
下到地面上生活的那部分森林古猿，逐渐能够直立行走，而前肢则能够用树枝、石块等来获取
食物、防御敌害（下图）。在运用这些天然工具的过程中，它们逐渐学会了制造简单的工具。久而
久之，人类祖先的双手变得越来越灵巧，大脑也越来越发达。在这个过程中，它们还产生了语言和
意识，逐渐形成了社会。就这样，经过极其漫长的岁月，古猿逐步进化成为人！！

H. 生物的进化过程是什么

地球上的生命，从最原始的无细胞结构状态进化为有细胞结构的原核生物，从原核生物进化为真核单细胞生物，然后按照不同方向发展，出现了真菌界、植物界和动物界。
植物界从藻类到裸蕨植物再到蕨类植物、裸子植物，最后出现了被子植物。
动物界从原始鞭毛虫到多细胞动物，从原始多细胞动物到出现脊索动物，进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类，从中分化出哺乳类和鸟类，哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物，这就是人
。
(8)从分子进化到动物多久扩展阅读：
生物进化差异性产生原因：
多细胞生物既有时间上的分化，又有空间上的分化。在个体的细胞数目大量增加的同时，分化程度越来越复杂，细胞间的差异也越来越大，而且同一个体的细胞由于所处位置不同而在细胞间出现功能分工，头与尾、背与腹、内与外等不同空间的细胞表现出明显的差别。
胚胎发育不仅需要将分裂产生的细胞分化成具有不同功能的特异的细胞类型，
同时，要将一些细胞组成功能和形态不同的组织和器官，最后形成一个具有表型特征个体。
参考资料来源：搜狗网络——生物进化

I. 从单细胞生命进化到多细胞生命需要多久有什么历程

一万年以上。假设现在有大分子物质，即初级有机物质已经出现，此时地球会比较热，火山喷发频繁。经过很长一段时间，大分子物质不断聚集和分离，最终出现了能够自我复制的大分子物质。

那么可以说这就是生活。然后这些最初的生命经历了很长时间。它们缓慢地聚集和分离，最后出现了单细胞。这是一个巨大的进步，也是关键的一步。因为即使是今天的人类也由无数的单细胞组成。在那之后，可以说这是自然的。当然，这也需要很长时间。然而，与生产单细胞所花费的时间相比，它要少得多。其余的，只需查看其他的问题。简而言之，这是一句话： 生物学对环境的不断适应和适者生存。从单细胞生物发展到多细胞生物是一个进步。