阿西莫夫最新科学指南-下 [美]-第58部分

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批从海里来的新客是硬骨鱼，属于总鳍亚纲。它们当中有一部分
迁移到还不拥挤的海域，例如腔棘鱼，当　
1938年科学家发现它们
还活着时，大为惊讶。

鱼类上到陆地最先是为了取得氧。因水中的含氧量降低到无
法生存下去时，那些能够探出头来有效地呼吸空气的鱼，最有利于
生存，因为空气中氧含量极多。若再能储存吸进来的空气，生存的
机会就更大，故在肠道上就进化出可以装空气的囊袋，有的就成了
简单的肺，进化而产生出所谓的有肺鱼，这类鱼目前还有少数几种
生存在非洲与大洋洲，它们生活在不太流动的水中，若是一般的鱼
早就憋死了；甚至在夏季水完全干涸时，它们也能安全度过。有的
鱼即使能忍受海水中氧气的不足，也具有充满气体的气袋，但这不
是供作呼吸之用，而是用来增加浮力的，这表明它们也是从古老的
有肺生物进化而来的。

在有肺的鱼当中，有些进化到能完全离开水生活，其中以具有
强壮的鳍的总鳍鱼类最突出，因为它们在没有水的浮力时，便以鳍
足来支撑身体。到了泥盆纪末期，有些总鳍鱼已可以用粗短的四
肢摇摇晃晃地站在陆地上了。


第十六章　物　种

第十六章　物　种

紧接泥盆纪之后是石炭纪，这个名字是　
C。赖尔定的。他定
这个名字是有原因的。因这段时间（大约　
3亿年前）丛林浩瀚，这
时可能是地球史上沼泽森林最茂密的时代，后来森林被埋在地底
而成为煤矿床。这个时期是两栖类的时代，成长后的总鳍鱼已完
全生活在陆地上了。其后是二叠纪，爬行类在此时开始出现，中生
代也是从这时开始；后来爬行类几乎占据了整个地球，所以中生代
也称为爬行动物代。

中生代又分为三个时期——三叠纪（分布三个地层）、侏罗纪
（以法国侏罗山命名）和白垩纪。三叠纪时恐龙大量发生，在白垩
纪时达到高峰，那时，地球上有史以来最大的食肉动物霸王龙四处
横行。

侏罗纪时，早期哺乳动物及鸟类分别由不同的爬行类衍生出
来，但是数量不多，也没有到达鼎盛期。白垩纪末期，所有的恐龙
在不很长的时期内就完全消失了，其他一些不是恐龙的大型爬行
类也是如此，例如，鱼龙类、蛇颈龙类、飞龙类，前两类属海生，后一
类有翅膀。此外，有几类无脊椎动物也跟着消失，如菊石（是现存
鹦鹉螺的近亲），还有很多小型个体的生物也多灭绝了。

据估计，　
75％的生物种类在大灾难及白垩纪末期都死光了，而
存活下来的　
25％的种类中，大多数也都死了，所以以个体总数来
计算，死亡的占　
95％。究竟发生了什么灾难，使地球差点生命绝
迹呢？　


1979年，美国古生物学家阿尔瓦雷斯率领研究队伍，设法测
出古代地层的沉积速率，他们在意大利中部沿着岩心，用中子活化
技术探测岩层的金属含量，结果发现，其中有一种金属——铱。奇
怪的是在地层的某一薄层岩石中，铱的含量比紧邻的上下岩层高
出　
25倍。

这些铱从哪儿来的呢？是否因为沉积速率忽然大幅增高？或


阿西莫夫最新科学指南

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者可能是来自地球以外？陨石所含的铱及其他几种金属，比地球
上的丰富，而这一薄层岩石所含的铱及其他几种金属，也和陨石中
的一样丰富。阿尔瓦雷斯怀疑是因为流星撞击，但又找不到碰撞
造成的坑洞。

后来，阿尔瓦雷斯继续调查发现，地球上富含铱的地层有的相
隔很远，但都在相同年代的岩层里。因此，他推想有个巨大的流星
坠落，在强烈撞击下，大量物质喷洒到大气层中，然后再慢慢散落
在整个地球上。

那么这又是什么时候发生的呢？含铱丰富的岩层年代，大概
是在　
6　500万年前，那时正好是白垩纪结束之时。很多地质学家
和古生物学家（但并非全部）相信这样的说法：由一个直径长达　
10
公里的巨大星体在白垩纪末和地球撞击，形成大灾难，导致许多恐
龙和其他生物一时间大量死亡。

与此类似的撞击很可能是周期性发生的，每次也都造成大灾
难，以白垩纪末的这一次最严重，因而最容易观测到并可以仔细加
以证实。当然，类似的现象将来可能还会发生，因为空间还存在有
许多流星，除非人类发展出特殊能力，能在流星尚未撞击到地球之
前就把它毁灭。确实，现在看来大灾难似乎每隔　
2　800万年发生
一次。1984年，科学家们推测，太阳有一颗伴星，每隔　
2　800万年
就侵入近日点，使彗星云层分裂并将上百万个碎片散布到太阳系
内部来，有些必然会撞击到地球。

这一撞击会立即把附近地区毁掉，但对整个地球的影响更大，
大量的灰尘会升到平流层，笼罩着大地，使地球陷入漫长的黑夜
中，光合作用也因此而中止了。　


1983年，天文学家萨根及生物学家　
P。　R。埃尔利希曾经指出，
若发生核战争，只要现有核武器的　
1/10，就足以引起一场人为的
寒夜，持续之久，可以使人类消灭殆尽，这场浩劫不是人类能承受


第十六章　物　种

第十六章　物　种

得了的。

然而不论是由什么原因导致白垩纪末期爬行类的灭亡，都意
味着新生代哺乳动物代的来临，并且一直延续到今天。

生物化学上的变化

所有生物都是由蛋白质构成的，而各种蛋白质所含的氨基酸
也都相同，这个事实在一定程度上证明了现代生命的统一性。最
近，同样的证据表明，我们和以前的生物之间也具有这种共同的特
性。一门新的科学——古生物化学，开始于本世纪　
50年代末期，
当时发现在一些　
3亿年前的化石中含有蛋白质的遗迹，其氨基酸
组成和现代的完全相同——甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、谷氨
酸、天门冬氨酸等，没有任何一种和现代的氨基酸有所不同，而且
碳氢化合物、纤维素、脂肪和卟啉，也都和目前的完全一样。

借助目前的生物化学知识，可以推测出一些生物化学上的变
化在动物进化过程中所起的作用。

首先研究含氮废物的排泄。很明显，排泄这些含氮废物的最
简单的方法，就是以氨分子的形式排出。因为氨分子小，容易通过
细胞膜渗透到血液中，而氨的毒性极强，血液中氨浓度只要超过百
万分之一就会致死。这对海水中生活的动物不成问题，因为它可
以经由鳃把氨不断地释放到周围的海水中，但是陆地上生活的动
物就没有这种能力。如果要把不断生成的氨由尿中排出去，那么
动物就会失水而死；所以陆地上的动物所排泄的含氮废物，必须是
毒性较低的尿素。这种尿素物质在血液中浓度高达　
1％也不会有
危害。

现在的鱼类所排泄的含氮废物就是氨，蝌蚪也排泄氨。但蝌
蚪到成长为青蛙，便改为排尿素。生物由水生到陆生，这种化学上
的变化和由鳃变为肺是同等重要的。


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当总鳍鱼类登上陆地，慢慢变成两栖类时，这些生物化学上的
变化，应该就已开始。因此，有充分的理由使人们相信，生物化学
上的进化和形态进化占有同样重要的地位。

由两栖类到爬行类，还要经历一段重要的生物化学变化。爬
行类的卵中，水分有限，如果胚胎中也是排尿素，一定会造成卵内
的浓度太高，解决这个问题的方法就是改为生成尿酸，而不是生成
尿素。尿酸是一种嘌呤分子（与细胞核酸中的腺嘌呤和鸟嘌呤相
似），不溶于水，因此可以以小粒晶状析出，这样就不会再进入到细
胞中产生危害了。

成长为成体以后的爬行类，仍旧排尿酸，但没有一般的尿液，
而是以半固体状态由排粪便的出口排出，这单一的开孔称为泄殖
腔。

鸟类和卵生哺乳类的卵，和爬行类相似，仍保留泄殖腔和排尿
酸的机制。事实上，卵生哺乳类也叫做单孔类（分类上也叫做单孔
目），就是这个缘故。

有胎盘的哺乳类的胎儿，可间接和母体的循环系统相连，胎儿
产生的含氮废物很容易被冲淡，因此是以尿素形式转到母体血液
中，由母体的肾脏排出。

成体以后的哺乳类，要大量排出尿液以除去尿素，因此有两个
分开的出口：一个是肛门，排出固体的食物残渣；另一个是尿道
口，专门排尿液。

事实上，所有生命都是有其共通性的，然而种与种之间，还是
存在有分类系统上的、可发现的小变异，由上面所提含氮废物的排
泄，便可略知其一二，而且随着种类间进化关系相差越远，差异也
就越大。

例如，动物的血液能产生抗体，用以抵抗某些外来的蛋白质，
如人类血液中的蛋白质。如果将这种抗血清单独分离出来，会和


第十六章　物　种

第十六章　物　种

人类的血液凝集，产生剧烈的反应，但是如果和其他种生物的血相
混，就不一定会起作用（谋杀案中常借用此法鉴定血迹是否为人类
的）。有趣的是，能和人血起剧烈反应的抗血清，只会与黑猩猩血
液起微弱的反应；而和鸡血能起强烈反应的抗血清，也只能很轻微
地和鸭血起反应。因此，从抗体的专一性可以指示生物间的亲缘
关系。

由血清试验可显示复杂的蛋白质分子间有些微小的差异，在
亲缘极近的种类之间，差异更小，甚至于其血清反应相同。

本世纪　
50年代，生物化学家极力研制能精确分析蛋白质的氨
基酸结构的技术，因而使利用蛋白质结构来分类的方法得以快速
发展。　


1965年发表了一份详细研究灵长目的各类型血红素分子的
报告，其中也包括人的血红素。在血红素中有两种肽链：一种为　
α
链，在各种灵长目动物中差别极小；另一种为　
β链，有较大的差别。
其中有一种灵长目动物的　
α链，只有　
6个氨基酸和人类的不同，而　
β链则有　
23个氨基酸和人类不同。根据血红素分子的差异判断，
人类大约在　
7　500万年前和其他猿猴分化出来，这时也正是马和
驴的祖先分化出来的时候。

凡是需要呼吸氧的生物——植物、动物和细菌，其细胞内部都
有细胞色素　
C，这种细胞色素　
C是一种含铁的蛋白质，由　
105个左
右的氨基酸组成。分析不同种类的细胞色素　
C的分子，发现人类
与恒河猴之间只有　
1个氨基酸不同，而人类和袋鼠则有　
10个氨基
酸不同，和鲔鱼有　
21个不同，和酵母菌则有　
40个不同。

借助电子计算机分析，科学家推算出每改变一个氨基酸平均
要经历　
700万年的时间。根据这样的估计，可以计算出某一种生
物是在多少时候以前从其他生物中分化出来的。由细胞色素　
C
的分子推算，较高等的生物和细菌大约在　
25亿年前就分开了（换


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句话说，在那以前，可能有某种生物可以说是所有真核生物的共同
祖先）。同样，　
15亿年前植物和动物还有共同的祖先；　
10亿年前，
昆虫和脊椎动物的祖先也相同。因此必须