生命的历史

如果我们能回到过去，世界会变得越来越陌生。一切都在变化和进化，包括我们的星球以及生活在其上的物种。正如古希腊哲学家以弗所的赫拉克利特（公元前 535-475 年）所说：“万物流变”（panta rhei），变化是唯一不变的事物。

在本节中，我们将沿着时间线回顾地球生命从最早起源到今天的进化历程。

宙 - 冥古宙

我们的星球和整个太阳系形成于约 45 亿年前（Ga），当时宇宙约有 93 亿年历史。

地质年代表大体分为四个“宙”。第一个宙是冥古宙（Hadean），得名于希腊神话中的冥界之神 Hades，因为这一时期环境如地狱般恶劣。冥古宙持续约从 45 亿到 40 亿年前，地球炽热、混乱，完全不适合生命存在。

宙 - 太古宙

进入下一宙——太古宙之初，地壳已冷却到足以形成大陆和海洋。已知最早的生命证据可追溯到约40亿至37亿年前，可能是海洋中极为简单、可自我复制的原核单细胞（即细菌和古菌）。

条件刚一具备，地球上的生命就如此迅速地出现了，这难道不令人惊叹吗？

太古宙一直持续到约 25 亿年前。早期大气几乎不含氧气，直到蓝细菌等生物首次演化出产氧光合作用，利用太阳能由二氧化碳（CO₂）和水（H₂O）合成碳水化合物，并将氧气（O₂）作为副产物释放出来。不过，大气氧含量在很长时间内仍然很低，直到下一个宙——元古宙——才开始缓慢而显著地上升。

宙 - 元古宙

地球生命的许多重要里程碑发生在元古宙，时间约从 25 亿年前延续到 5.5 亿年前。最早的真核生物约在 20 亿年前出现，它们是具有细胞核的大型细胞，可能是类似现代眼虫、草履虫等原生生物的鞭毛单细胞。

不久之后，最早的多细胞真核生物也开始出现，可能起源于形成群体的原生生物。它们很可能类似于今天仍然存在的球形绿藻团藻（Volvox）。

到元古宙末期，最早的原始植物、动物以及真菌出现。最早的动物被认为类似今天的海绵：固着生活，缺乏肌肉、神经细胞以及现代动物的其他复杂结构。植物由绿藻演化而来；除所有真核生物都有的线粒体外，它们还含有叶绿体。叶绿体很可能起源于被纳入细胞内的蓝细菌，而线粒体则起源于另一类被“吞入”的原核生物。

宙 - 显生宙

第四个宙是显生宙，从约 5.5 亿年前（Ma）延续至今。它的特点是生物多样性大幅增加并快速扩张，同时氧气水平也显著升高。考虑到从单细胞原核生物到多细胞真核生物用了 20 多亿年，随后植物和动物的出现又用了约 10 亿年，这个短得多的时期却见证了惊人的进化创新速度。显生宙以“寒武纪大爆发”拉开序幕。

寒武纪大爆发

“显生宙”的意思是“可见生命的时代”，生命也确实在地球上变得十分明显。显生宙分为三个代，其中第一个也是最长的是古生代（5.5 亿至 2.5 亿年前），以寒武纪（5.5 亿至 5 亿年前）开始。寒武纪大爆发是一次非常迅速的进化辐射，也就是生物多样性的巨大增加。今天存在的所有主要系统发育类群都可在当时的化石记录中找到。不过，在这一早期阶段，占主导地位的是一套独特的寒武纪动物群，随后逐渐衰退并最终消失。

寒武纪动物群

寒武纪动物群包含许多今天仍然存在的大类群的早期“原始”成员，例如节肢动物、软体动物和脊索动物，尽管如今这些类群由非常不同的物种代表。早已灭绝的三叶虫在古生代早期十分繁盛，它们与今天的甲壳类、昆虫、螯肢动物（如蜘蛛）和多足类有亲缘关系。一些最早的脊索动物，如 Metaspriggina，也在此时出现，它们是现代脊索动物/脊椎动物的先驱，后者包括鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物。

中古生代

寒武纪奠定了许多大型动物类群的基础，而随后的古生代各时期——奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪——又产生了各自独特且高度多样化的动物群。最早的硬骨鱼约在 4.2 亿年前（志留纪）出现在海洋中，并与软骨鱼类分化，后者包括鲨鱼和鳐鱼。随后，硬骨鱼开始分化为辐鳍鱼类和具有肉质鳍的肉鳍鱼类。

登陆

肉鳍鱼类最终演化出最早登陆的脊椎动物，其中已知最早的代表之一是生活在约 3.8 亿年前（泥盆纪）的提塔利克鱼（Tiktaalik）。这种连接鱼类与四足动物（四肢动物）的过渡类型同时具有鳃和肺、有关节的腕部以及可活动的颈部。今天的肺鱼在某些方面仍类似这些古老类群。不过，在提塔利克鱼之前，节肢动物已于约 4.3 亿年前（志留纪）登陆，而最早的陆生植物则出现于约 4.7 亿年前（奥陶纪）。

晚期古生代

登陆之后，四足动物开始多样化。泥盆纪之后的石炭纪（3.6 亿至 3 亿年前）常被称为“两栖动物时代”，因为两栖动物当时是主要的陆生动物。到了下一时期二叠纪（3 亿至 2.5 亿年前），两个重要早期类群出现并分化：一支是后来产生哺乳动物的合弓类，另一支是后来产生爬行动物和鸟类的蜥形类。

显生宙经历了五次大灭绝，这些事件由剧烈且广泛的环境变化引发，例如大气含氧量下降、二氧化碳水平上升以及海洋酸化。但最严重的一次发生在古生代向中生代过渡时期，即所谓的大灭绝事件，其中约90%的海洋物种和70%的陆生脊椎动物物种等走向灭绝。尽管如此，生命每次都能恢复，并以更高的数量和多样性再次繁盛。

中生代分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪。三叠纪（2.5 亿至 2 亿年前）见证了合弓类、蜥形类以及许多其他类群的大规模多样化，并以另一次大灭绝告终。最早的哺乳动物也在三叠纪出现（约 2.25 亿年前），体型较小，类似啮齿动物。侏罗纪（2 亿至 1.45 亿年前）和白垩纪（1.45 亿至 6600 万年前）由蜥形类/爬行动物主导，尤其是恐龙。小型而不起眼的哺乳动物则长期生活在它们的阴影之下。

恐龙时代

恐龙统治地球超过 1.3 亿年，并极大丰富了地球生物多样性。剑龙、腕龙、异特龙、迅猛龙和三角龙等名称闻名世界，也长期激发着人类的想象。著名的霸王龙属于最后一批恐龙；6600 万年前，一次巨大的小行星撞击导致非鸟恐龙灭绝，同时地球上约 75% 的动植物物种也随之消失。恐龙的统治就这样戛然而止。

新生代

新生代分为古近纪（6600 万至 2300 万年前）、新近纪（2300 万至 250 万年前）和第四纪（250 万年前至今）。在已灭绝恐龙留下的生态空间中，哺乳动物迅速多样化并成为陆地上的优势类群，因此新生代也被称为“哺乳动物时代”。不过，恐龙并未真正完全消失：鸟类就是一支庞大而成功的有羽毛恐龙类群，起源于侏罗纪。此外，爬行动物和两栖动物也继续构成现代陆生脊椎动物群的重要部分。

最近的时期，即第四纪（2.5-0 Ma），见证了人类在地球生命开始40亿年后的演化。我们的物种 Homo sapiens 大约在30万年前演化出现。换个角度看：如果地球只有24小时的历史，人类会是在不到6秒前才出现。

下一节我们将学习如何根据进化历史对今天仍然存在的庞大物种数量进行排序和分类。