第一章 生物进化

一、化石记录

细菌出现

科学家在澳大利亚西北部发现的单细胞生物化石年龄至少有34亿8千5百万年，在显微镜下呈不足1%英寸长的细丝状，它们像虫子似的形状与某些现代细菌和蓝藻细菌的形状相似，而蓝藻细菌是最原始的具有光合能力的生物。

蓝菌时代

元古宙的地质特色之一是大规模的叠层石碳酸盐沉积。这意味着沉积碳酸盐和建造叠层石的蓝菌普遍地分布和繁盛于陆缘浅海环境。科学家对古代和现代叠层石长达100多年的研究证实了叠层石是由底栖的光合自养的微生物群落（主要由蓝菌组成）所建造的生物沉积构造。在元古宙的叠层石和燧石中常常能找到蓝菌的遗体化石有时蓝菌的群体或蓝菌群落能够原地原位地保存在硅化的叠层石中。在世界各地的元古宙碳酸盐岩中，到处可见叠层石生物礁。

细胞出现

从化石记录来看，虽然有争议的单细胞真核生物化石出现于19～20亿年前，但较可靠的、大量的真核生物化石出现于元古宙晚期，即大约8～10亿年前。

目前已知最早的真核单细胞的化石是发现于加拿大安大略省西南部的冈弗林特铁建造（Gunflint Iron Formation）的燧石层中的有芽球或萌发管状的球状微生物，其同位素年龄值大约为19亿年。中国的长城群串岭沟组页岩中曾发现类似开裂的孢子囊的结构，同位素年龄值大约为16～17亿年。如果这类化石确为真核生物，那么可以说在元古宙早期，大气圈自由氧开始积累不久，单细胞的真核生物可能就存在于地球生态系统之中了。

多细胞

80年代后期以来，在中国贵州中部震旦系陡山沱组的磷块岩（年龄大约为6.0亿年）中发现了保存着细菌组织结构的多种形式的植物化石，这些化石提供了早期植物多细胞的证据。在这些化石中有两种类型的细胞集群，一种是由几十个到几百个形态相似的细胞有规则地排列成球状的集群，另一种是无数细胞不规则聚集成形态不定的集群。前者可能是浮游的，后者是适应于底栖的，即匍匐于海底沉积物表面的。

磷块岩中另一种类型的多细胞植物化石叶状体植物——叶藻。叶藻是具有宏观体积的叶状植物体，有皮层和髓层的分化，髓层由薄壁组织或假薄壁组织构成。这些结构可能有生殖或营养的功能。

类似的化石在澳洲和北美也曾发现，甚至在更老的地层中，如北美蒙塔那和北密歇根地区的早元古（可能有20亿年年龄）含铁地层中发现了盘曲的线圈状印迹。

伊迪卡拉动物群

澳大利亚地质学家在澳州南部的阿得雷德山脉以北的伊迪卡拉地区发现了一些圆形的像水母样的印痕化石。经进一步采集和研究，有的是圆形的压印，像现代的水母；有的是柄状的印痕，像现代的海鳃；还有的像细长的蠕虫那样的印痕。经过鉴定，这些化石标本腔肠动物占67%以上、环节动物占25%、节肢动物占5%，还有其他一些动物。1974年召开的国际地质科学联合会确定伊迪卡拉动物群为前寒武纪晚期。

布尔吉斯动物群

人们在距今约5～6亿年前寒武纪初期的地层中，发现了各类骨骼化的无脊椎动物如有孔虫类、古杯海绵、珊瑚、腕足类、甲壳类和棘皮动物等所有无脊椎动物各个门的化石。1910年美国科学家在加拿大的布尔吉斯页岩层中发现了中寒武纪三叶虫和像蠕虫那样动物软体的压印化石。第二年夏天，他们又进行了大规模的发掘，得到了除有壳的三叶虫和海绵动物以外的100多种保存得十分完整的无脊椎动物化石，有的像水母、海葵那样的腔肠动物，有的像环节动物，也有的像海参那样的棘皮动物。

鱼类

最早的鱼类化石是奥陶纪和志留纪地层中的甲胄鱼化石，这类动物身上有真皮形成的骨板和鳞片。

园口类也是最早的鱼类，有营寄生或半寄生的七鳃鳗、盲鳗等水栖鱼形动物。

两栖动物

一位研究生发现了两栖动物先驱的化石，一块是有史以来最早的，一块是居第二早的。

这些化石是在宾夕法尼亚中北部一个叫海纳的村庄附近出土的，它们裹在3亿6千5百万年前的沙岩和泥岩沉积层中。人们复原出当时大陆的形势，该地正处在赤道附近的南部，那里有许多河流涌向西面100英里远的内陆海域，造成了湿软的河岸平原。

目前最完整的两栖四足脊椎动物骨骼化石是在格陵兰发现的3亿6千2百万年前的鱼石螈。此前最古老的两栖动物化石是3亿7千万年前留下的前肢骨化石，保存极不完整，是在苏格兰出土的。其它化石遗存分别出自拉脱维亚、俄罗斯、澳大利亚和巴西。

节肢动物

地质学家和古生物学家们在对英国西北部的几个遗址进行岩石考察时，意外地发现了一种节肢动物在4亿4千万年前的奥陶纪留下的遗迹。

发现新化石的岩层是一种绿褐色火成岩，在那只古老的节肢动物从上面爬过的时候，这些火成岩应该是处于一种灰浆状态。节肢动物留下的遗迹有两处，一个是在里克河谷，另一个在伯罗戴尔。

爬行动物

1988年，英国科学家在苏格兰爱丁堡距今的3.4亿年地层中发现了一具爬行动物的化石，被认为是最早出现的爬行动物。

长着羽毛的恐龙

在中国发现的一块新化石，为鸟类的起源之谜提供了线索。

这个样子古怪的骨架属于一种同样古怪的恐龙：驰龙（Dromaeosaur）。它只有两米长，两条腿很细，中间靠内的脚指上长着镰刀形的爪，尾很长，有成束的棒状骨，使尾巴变得僵硬。但是，真正让这个生物不同寻常的不是它的身体框架，而是外覆的东西：它从头到脚都覆盖着松软的绒毛和原始羽毛。