二、生物进化

无脊椎动物

在原始海洋环境中，单细胞的原生动物经过群体阶段、多细胞动物阶段。在多细胞动物中海绵动物是最原始的类型，双胚层的腔肠动物是进化的主干。由双胚层动物向三胚层动物发展，出现了两种发育方式，一种是节肢动物式的，另一种是棘皮动物式的。

鱼类至两栖动物

泥盆纪晚期，脊椎动物中鱼的某些种类爬上岸能够在陆地上生活了，其身体内分化出肺代替了鳃，可以直接从空气中吸取氧气，适于在水中游泳的偶鳍也变成了能在陆地上支撑身体和爬行的四肢。

两栖类是最先登陆的脊椎动物，它们保留了水生祖先的某些形态结构，又进化出了适应陆生的某些形态结构。两栖动物既适应水生又适应陆生，但它们同时既不完全适应水生又不完全适应陆生。

早期的两栖类化石发现于泥盆纪晚期的地层中，是一种叫鱼石螈的动物，它全身长约1米，身体呈现出鱼类和两栖类的双重特征。

鱼石螈头骨高而窄，已无鳃盖，但前鳃盖骨的残余仍存在。身体表面还披有细小的鳞片，身体像鱼一样，还有一条鱼形的尾鳍。鱼石螈的眼孔已经移到头骨的中部，而不再像鱼类那样出现在吻部，头部也可以自由活动了。更重要的是它们已经形成了四肢，出现了强壮的肩带和腰带骨，能用四肢支撑起身体在地面上爬行，脊椎上也已经长出了允许脊柱弯曲活动的关节突。这些进步特征表明鱼石螈处在动物进化阶段。

两栖类的祖先自泥盆纪晚期出现以后不断进化，至石炭纪两栖动物十分繁盛。

两栖动物至爬行动物

在两栖动物兴盛的石炭纪，一类真正的陆生爬行类脊椎动物出现了，它们在身体构造、生育、发育等各方面都是能很好地适应陆地环境的生命。

早期的爬行动物至少有四类，即杯龙类、中龙类、盘龙类和始鳄类。

爬行动物至哺乳动物

从化石资料来看，早期的哺乳动物有一种名为兽齿类的，它是一种像哺乳动物的爬行动物，已经具有了与哺乳动物相似的牙齿。爬行动物只有单一形状的牙齿，而它们的牙齿已分化出门牙、犬牙、和臼牙三类。兽齿类中较进步的类群犬颌兽体形大小如现代的狗，已不像爬行类那样从体侧横伸出四肢，腹部贴地爬行，犬颌兽的四肢从腹部垂直伸向地面，能够像现代犬一样迈步行立，是一种行动比较敏捷的动物。

早期的哺乳动物是一类比较原始，在相当程度上像爬行动物的哺乳动物。它们个体小，数量少，分布的密度不大，分布的面积不广。

哺乳动物在新生代的六七千万年间由小到大，由弱到强，迅速填补了爬行动物大量灭绝后留下的生物空间。哺乳动物的进步性主要是恒温、胎生、和哺乳。

哺乳动物具有完善的血液循环系统、呼吸系统和消化系统，确保了新陈代谢能有效进行，能产生出足够的热量，它们有完善的体温调节机制，能在不同冷热的环境中保持自身体温的相对稳定。

在繁殖方式上哺乳动物与爬行动物有着本质的不同，除了极少数种类是卵生外，其余绝大部分是胎生的，使幼子的成活率大幅提高。

另外，哺乳动物的进步还表现在各种器官系统都有最高度的分化和最高度的集中，使它们对外界环境的变化能做出最敏感的反应；哺乳动物的四肢是直立的，整个肢体位于身体下方，并与躯体相垂直。这种构造省掉了不少支撑体重的负载，而且肘向后、膝向前的姿态有利于动物快速奔跑。

胚胎学的证据

19世纪，俄国著名胚胎学家贝尔在研究脊椎动物不同类群（鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类）之间的代表动物的胚胎，在早期发育阶段不论是在整体形态上还是在各个部分的发育方式上，彼此极为相似，都是有鳃裂和尾部，头部较大，身体变弯曲。胚胎时间越早，体形也越相似，以后逐渐分化，显示出差别。

达尔文（Charles Darwin）也是第一个将胚胎学的研究成果引入进化论的学者。为什么陆生动物如蜥蜴、龟、鸡、猪、兔等在胚胎早期会有鳃裂和尾等等一系列的相似特征呢？他认为动物结构和发育形式上的这种相似性是它们具有共同血缘和由共同祖先演化而来的可靠证据，个体发育简单而迅速地重演了系统发育（种族进化）的过程。这种形态结构上、生理机能上的重演现象是从胚胎学角度证明生物进化的极好证据。

这种相对较为高等的动物胚胎发育上与低等动物胚胎发育上的相似性，无一例外地证明了高等动物的祖先曾经走过的进化历程。

比较解剖学的证据

脊椎动物自登陆以来，已分化出两栖、爬行、鸟和哺乳动物等四大类群，从这四大类群动物的四肢来看，它们主要是行动的器官。例如狗的前腿、人的手臂、蝙蝠的翼、鲸的鳍状肢、鸟的翅等等，它们在外形上差别很大，但在内部结构上极为相似。这类功能不同，形状亦异，但来源和基本结构都相同的不同动物器官，我们将其称之为同源器官。同源器官在不同动物中的存在，只能用它们是共同祖先的观点才能很好地解释。相反不同生物存在着一些结构和来源不同，但机能相似的器官，这些器官被称之为同功器官。同功器官的存在说明生物并非从一个祖先演化而来，只是因为这些器官在行使相同的机能的发展过程中逐步形成了相似的形态。比如鸟的翼和昆虫的翅，均适合飞翔，但并不能因此而说明它们之间的亲缘关系较近。

分子生物学的证据

近年来随着分子生物学的兴起，人们开始了在分子水平上寻找生物进化的证据。

有关研究显示，核酸（DNA或RNA）和蛋白质分子组成的单体的排列顺序中，保留着大量的进化信息。

由于分子水平上的进化是通过核苷酸的相互取代进行的，所以在两个物种中，相应的核酸单体和蛋白质单体在数量上和排列顺序上的差异，可以作为判断它们祖先亲缘关系远近的某种指标，其结构越相似，亲缘关系越近；其结构差异越大，亲缘关系就越远。

在这方面研究得最多的是生物体内的一种蛋白质分子——细胞色素C，这是一种在各类生物中普遍存在的蛋白质，在细胞内生物氧化过程中起着重要作用。它由104个氨基酸组成，人们可以用生物化学的方法将各种生物体内组成细胞色素C的这些氨基酸逐一进行定性测序，然后再进行系统比较，从而看出它们在进化上的亲缘关系。

黑猩猩	0
罗猴	1
兔	9
袋鼠	10
鲸	10
牛、羊、猪	10
马	12
鸡、火鸡	13
响尾蛇	14
龟	15
金枪鱼	21
果蝇	27
天蚕蛾	31
小麦	35
链孢霉	43
酵母菌	44

从表中可见，人与黑猩猩的细胞色素C的氨基酸序列完全相同；而与罗猴的差异数为1；与马相比，差异数为12；与果蝇相比差异数为27；与链孢霉比是43。从这些数据中可以看出，人与黑猩猩的亲缘关系最接近，其次是罗猴，而与鸡较远，与无脊椎动物天蚕蛾相差更远，与酵母菌相差最远。两个物种间同种蛋白质中相差的氨基酸数目越少，它们分化的时间离现在越近，亲缘关系也就越近；相差的氨基酸数目越多，它们分化的时间离现在越远，亲缘关系也就越远。

除了胚胎学、比较解剖学、分子生物学等学科对生物进化研究的推动作用外，在比较生理学、生物地理学等科学上取得的成就也为生物进化的研究提供了充足的证据。现在，生物是进化而来的这一观点具有充足的证据，并被人们普遍接受。