令人震撼的十一次生命大飛躍
埃及古猿頭骨化石中牙齒的特徵是門齒怎麼樣
人生旅程漫長，但關鍵的只有幾步。
同樣，地球生命雖有超過35億年的進化史，
但成就今日大千世界的，
關鍵在於進化歷程中的這幾次重大飛躍。
1
昆明魚
有脊椎、頭和眼睛
昆明魚復原圖
從生命起源到人類出現，生物的漫長曆史過程中曾經有過多次巨大飛躍。
其中，生命的起源一直是科學家們苦苦追尋的一道難題，它往往因為缺乏可靠的
早期生命化石形態學證據
而成為難解之謎。
達爾文在撰寫《物種起源》時，寒武紀地層突然出現了結構非常複雜的三葉蟲化石的事實讓他感到非常頭疼，因為在當時還沒有發現任何寒武紀之前的動物化石記錄。
而舒德干院士等人的研究表明，脊椎動物在早寒武世就已經開始分化了，
地球上的第一條魚
也因此被發現了。
昆明魚復原圖
昆明魚是已知最古老的脊椎動物，在5億3千萬年前寒武紀的地層被發現。
它是比較原始的
無頜魚類
，表皮無骨骼和鱗片，身體呈紡錘型，可分為頭部和軀幹部兩部分。它的外觀像現今的盲鰻綱，長約2。8釐米，高約6毫米，
迄今已知的地球生命出現早期的最高等動物化石
。
昆明魚的發現，不僅將包括人類在內的整個
脊椎動物演化史向前推進了5000萬年
，而且改寫並完善了脊椎動物早期演化理論。
2
初始全頜魚
有頜骨，主動捕食
如今的生物圈，頜骨無處不在，可是在進化史上頜骨是另外一個巨大的飛躍。從進化角度而言，人類的頜骨構造，可追溯到這位“魚類老祖宗”。
初始全頜魚復原圖
由中科院古脊椎動物與古人類研究所朱敏研究員領銜的國際科研團隊，在雲南省古老的志留紀地層中發現了一件儲存完好的古魚化石，將其命名為“
初始全頜魚
“。
全頜魚生活在距今4。2億年前岡瓦納大陸北緣的近岸水域中，體長約20釐米，身體扁平、眼睛很小。它們在水底笨拙地游來游去，靠藻類、水母和生物碎屑等柔軟的食物為生。
這一發現拾起了進化中“失落的一環“，彌補了從無頜到有頜的進化過程中的缺失環節，
揭
開了頜骨起源的奧秘，還原了人類面部骨骼四億多年前最早出現時的樣子
。
這個結構性的變化確保了魚類的生存、演化，同時，經過許多變化後延續至今，流傳給了成千上萬的物種，包括現在的我們。
有了頜骨，捕食行為便開始了，這是進化中最強大的動力。隨著捕食行為的升級，動物的進化歷程也在提速。
3
魚石螈
長出四足，爬行登陸
登陸是生命演化史中的一件大事，它改變了地球的整個面貌，造就了現代的動植物區系。
在泥盆紀晚期至石炭紀早期，由於生存環境的變化，地球生物開始從水生向陸生演化。
作為試圖登上陸地的第一批脊椎動物，它們都是大自然的試驗品，大多數很可能悲慘地死去了，但是，那些在陸地上進化出新的生活方式的個體及其後代們，它們從此開創了全新的陸地生存空間，擺脫了水域對脊椎動物的限制，為向更高階的進化方向前進。
魚石螈復原圖
到目前為止，科學家發現的這種最早登上陸地的脊椎動物是一種叫做“
魚石螈
”的原始兩棲動物，也是
最早的四足動物
。
魚石螈身體上的骨骼特徵表現出了兩棲類和魚類的奇妙組合，脊椎骨比肉鰭魚類稍有進步，但是尾巴上卻依然保留著像魚尾一樣的鰭條。
強壯的肩帶、腰帶以及發育完全的前後肢，表明魚石螈已經完全可以靠四肢在地面上各處走動了。
這些不太強壯的四肢，最終演化成了我們的手和腳。
4
始祖單弓獸
產羊膜卵，征服陸地
在登陸後，動物們面臨著一系列新的問題，例如，沒有了浮力，必須要由自身支撐體重並完成生存活動；要學會呼吸空氣中的氧氣；要防止體內水分的過度蒸發；還有一點很重要，就是要學會在陸地上繁殖。
為了征服陸地，爬行動物在進化過程中有了
羊膜卵結構
，
使爬行動物在陸地上繁殖成為可能
，從而在根本上擺脫了對水環境的依賴。
羊膜卵外包被著堅韌的卵殼，能夠防止卵的變形、損傷和水分的蒸發。卵內豐富的卵黃能夠為胚胎髮育提供充足的營養。
始祖單弓獸復原圖
生存於3億2000萬年的石炭紀晚期的
始祖單弓獸，
是所有單弓動物的祖先，包括哺乳類。
不像林蜥與它們的同類，始祖單弓獸體型較大，身長50釐米。始祖單弓獸生存於3億2000萬年前的新斯科細亞，始祖單弓獸與其他早期羊膜動物居住於森林地表。
始祖單弓獸的子孫在二疊紀繁榮興旺，和蜥形綱相比，它們的咬合肌更加強勁，牙齒也出現了形態和功能的分化。攝食能力的優勢很快轉化為體型和數量的優勢，在爭霸戰的第一回合，獸族取得了壓倒性的勝利。
5
始盜龍
後肢行走，前肢捕食
始盜龍復原圖
始盜龍
又叫曉掠龍，被認為是
目前已發現的恐龍中最原始的恐龍
。1993年，始盜龍發現於南美洲阿根廷西北部一處極其荒蕪不毛之地——伊斯巨拉斯托盆地，該地屬於三疊紀晚期地層，代表了恐龍時代的黎明。
有科學家認為，始盜龍所具有的各種特徵表明，很有可能是
所有恐龍的祖先
。
始盜龍是小型肉食動物，能夠兩足行走，但也很有可能時不時“手腳並用“。始盜龍這種超小型恐龍，成長後約
1米長
，重量估計約
10公斤
。
它是趾行動物，以後肢支撐身體。它的前肢只是後肢長度的一半，而每隻手都有五指。
始盜龍能夠快速的短跑，當捕捉獵物後，會用指爪及牙齒撕開獵物。始盜龍鋸齒狀的牙齒證明它們可能是肉食性恐龍。
始盜龍與人類體型對比
6
熱河鳥
長有羽毛，體溫恆定
熱河鳥復原圖
1861年，始祖鳥發現之初，就因其同時具有進步的鳥類羽毛和像爬行動物一樣的尾巴而令世人震驚，成為爬行動物向鳥類過渡的重要證據，並且為當時年輕的進化學術提供了重要的佐證。
熱河鳥的發現，為鳥類起源於恐龍的假說增添了最新的證據
。熱河鳥雖然時代比始祖鳥要晚，而且總體特徵也更加進步，但是它的尾椎骨骼卻更加原始，體現在具有更加發育的脈弧和加長的關節突起，這些特徵恰恰和奔龍類恐龍十分相似，表明鳥類和這一類恐龍具有十分密切的關係。
此外，熱河鳥的第二腳爪也特別發育，這一特徵也和其它鳥類不同，但是卻和奔龍類、傷齒龍等小型獸腳類恐龍相似。
近幾年來，在我國的遼西朝陽地區曾陸續發現了許多重要的帶羽毛的恐龍化石，是支援鳥類起源於恐龍學說的重要依據。熱河鳥的發現，則首次從鳥類化石的方面給這一假說提供了支援。
熱河
鳥化石
中國古脊椎和古人類研究所的古鳥類學專家周忠和教授說：“
這件化石意義很不一般，它是我國境內迄今所發現的最原始的一種鳥類。
”
在已發現的鳥類中，其原始性僅次於始祖鳥，但它的尾椎的數量甚至比始祖鳥還多，
是恐龍向鳥類演化的一種重要過渡型別
，對研究早期鳥類飛行和鳥類羽毛的早期演化過程十分關鍵。
熱河鳥的發現，最重要的意義在於增加了我們對早白堊紀鳥類的生態多樣性的瞭解。
7
摩爾根獸
體溫恆定，卵生哺乳
在恐龍經歷擴張和多樣化的同時，第一批哺乳動物也在進化，它們被記錄在了英國南威爾士三疊紀地層中。
早期的哺乳動物，體型都比較小，有點像鼩鼱（qú jīng），可能只在夜間活動。這些特徵或許促使了它們進化成為溫血動物，擁有了維持恆定體溫的能力。
摩爾根獸是地球上最早的哺乳動物的代表
。
摩爾根獸復原圖
摩爾根獸的牙齒是哺乳動物型別的，有小的門齒，單個的、大而銳利的犬齒，以及有兩個齒根、上表面有許多齒尖的前臼齒和臼齒。這些齒尖沿著牙齒的中軸或多或少地排列在一條線上。
隨後時代中經過“漫漫長夜“發展起來的整個哺乳動物大家族，都是在摩爾根獸這樣的身體特徵的基礎上一步步分化、演變出來的。從這個意義上說，
摩爾根獸代表了包括我們人類在內的整個哺乳動物大家族的祖先型別
。
8
卡達巴地猿
兩足站立，直立行走
南方古猿通常被認為是從猿到人轉變的第一階段，但在南方古猿之前的原始人類化石比較稀少且很零碎，所以人類和黑猩猩最後共同祖先之後的親緣進化關係研究還不是很清楚。
1992年，地猿化石發現於衣索比亞的阿法盆地，學名的含義為生活在地面上的猿，被稱為是“
最早的人科動物
“。
其中早期的種類為
卡達巴地猿
，晚期的是始祖地猿（也叫拉密達地猿），兩者的主要區別是前者的犬齒更接近黑猩猩，後者則更像人類。
始祖地猿的骨骼和復原
科學家認為卡達巴地猿是人類分支從黑猩猩分支分裂後的最早動物，其腳趾骨表明其已經
可以直立行走，同時又適應於樹棲生活
。
卡達巴地猿在解剖形態上有著
人猿組合特徵
，也許正是這種介於猿與人之間的過渡物種最終演變成了我們熟知的阿法南方古猿。
9
能人
腦容量突增，會製造工具
能人復原圖
能人於1960年發現於坦尚尼亞西北部的奧杜威河谷。能人與盧多爾夫人一樣，同屬於
最原始的人屬水平
。頭骨壁薄，尾嵴不明顯。能人的名字表示“
靈巧的人
“，是介於南方古猿和猿人的中間型別。
約在150萬到250萬年前，南方古猿的其中一支進化成能人，最早在非洲東岸出現，也就是所謂的早期猿人，能人意即能製造工具的人，是最早的人屬動物。
能人很矮，身高不過
144釐米
，門齒、犬齒較大，前臼齒比纖細型南方古猿窄，鎖骨與現代人相似，手骨和足骨比現代人粗壯，一般來說仍鄉舊比較相似，頭骨的骨壁薄，眉嵴不明顯，
腦容量大約為680毫升
。
舊石器時代開始，後經過數十萬年的演化， 能人
最終被直立人所取代
而消亡。能人與後代直立人曾共存過一段時間。在非洲發現了最早的石器，叫做奧杜威文化，最初認為屬於能人，認為應屬於碩壯人。
10
匠人
褪去體毛，學會用火
人類家族重要成員圖
匠人在190萬到180萬年前從能人的後裔中分離出來，匠人在非洲保持了50萬年的穩定，之後化石記錄顯示他於140萬年前消失，關於他的消失現在還未找到明顯的原因。
相比直立人，
匠人使用更為多樣的和先進的石器
。匠人很可能最先製造出奧杜威文化的工具，改進之後，又發展出了阿舍利文化的雙面斧。
匠人為了捕獲獵物，常常需要奔跑，在乾旱炎熱的非洲，奔跑容易導致體溫升高，為了保持恆溫，就需要散熱，而出汗是最好的散熱方式，出汗就需要裸露的面板，久而久之，在自然選擇的作用下，有些匠人們
發生了基因突變，褪去了毛髮
。
由於性選擇的驅使，雌性（或雄性）的匠人更願意與褪去毛髮的雄性（或雌性）匠人交配繁衍後代，這樣，褪去毛髮的匠人繁衍的後代就會越來越多，而有毛髮匠人的後代越來越少，直至有毛髮的匠人無後而絕種，脫毛的匠人就會代代延續下去。
最初褪去毛髮的匠人的面板是白色的，在非洲熾熱陽光強紫外線的照射下，為了避免面板受到傷害，面板的細胞產生了黑色素，黑色素可以防止紫外線對細胞核內的染色體造成傷害，這樣慢慢地，褪去毛髮匠人的面板就變成了黝黑色。
匠人很可能是最早發出人類聲音的人科
，儘管程度非常有限。根據對“圖爾卡納少年”的研究，他的頸椎遠比之後的人類更窄，因此很長一段時間內人們都推測，或許是身體的限制使他們無法發生更復雜的聲音。
但以進化得很好的大腦來猜測，他們有可能進行某種形式的語言或符號式交流。
11
智人
學會生火，擁有語言
早期智人復原圖
“智人”，是指會
製造工具的人
。智人身體的構造與直立人非常接近，但腦容量大得多。
我們現代人都是智人的後代，可以說，現代人之所以都屬於一個物種，是因為現代人不同膚色人之間通婚，生育的子女，仍然可以繁育後代。
根據其面板的顏色，現代人又分為4個亞種，即
黑種人、白種人、黃種人、棕種人
。這四個人亞種，都是10多萬年前（或5萬年前）的晚期智人，走出非洲後遷徙到世界各地，由於各地地理環境和氣候的差異，分別形成了不同的人亞種。
智人腦容量已有1300-1600毫升，有較為發達的語言，製造精緻的工具，生火取火用火已經運用自如。
智人不僅吃用火烤熟的植物根莖和肉，而且還吃煮熟了的肉和根莖，吃烤熟和煮熟熟的食物，不需要用力咀嚼，久而久之，最裡側臼齒咀嚼食物減少，甚至不再咀嚼食物，這樣智人的下頜骨變得小而狹窄，並出現了下巴頦，最裡側的臼齒生長空間受限，甚至不能很好生長。
化石研究證明，只有我們智人有下巴頦，長有智齒，而我們的老祖宗能人、匠人、海德堡人，以及與我們有過混血的尼安德特人和丹尼索瓦人都沒有下巴頦。
智人是人科現存的惟一代表，足跡幾乎遍佈整個地球，可以說是
最成功的物種
。
12
未來人類
生命不息，進化不止
未來人類示意圖
從遺傳學角度來說，進化就是生物的遺傳（基因）變異，在自然選擇作用下，好的變異積累並遺傳下去，不好的變異就會被自然淘汰。也可以說，
進化就是適應性變異
。
在地球上，只要是有生命的個體，不論大小，不管強弱，要延續下去，要傳宗接代，就必須發生變異，就連無性繁殖的細菌，都會發生變異，更何況我們人類。
追根尋源，人類已有四五百萬年的歷史，經過數百萬年的進化，就是基因變異不斷積累，突變的過程，人類的腦容量由四五百毫升到1600多毫升，有渾身毛髮變得面板光滑，由狩獵採集維生到種植養殖和生產維生。
人類的每一次基因變異都是一次鉅變，人類的每一次進化都是一次飛躍，如果從最早直立行走的拉密達古猿到我們現在的人類，人類大致經歷了五次飛躍性進化，即經歷了南方古猿階段、能人階段、匠人階段、海德堡人階段、直至智人階段。
人類究竟為什麼會發生進化？ 這要從
生物進化的機制
說起。
生物的生長與繁衍就是細胞分裂複製過程，一個嬰兒，有六七十萬億個細胞，都是由最初那個受精卵，經過十月懷胎，不斷分裂複製的結果。
而細胞的分裂複製，都是會出錯的，即使細胞內有糾錯的氨基酸，細胞複製的錯誤率約有10億分之一，如果細胞複製錯誤發生在攜帶人類基因的DNA片段，就是基因變異，就會被人類遺傳下去。
而且這種基因變異都是隨機的，沒有方向性和目的性，所以進化是不可控的，而只有在自然選擇的作用下，好的基因變異，就是適應性基因變異才能保留下來。
所以說，未來人類是會發生進化的，而且每時每刻都在發生，永不停息，永無止境，直至永遠永遠。
總之，
進化是一個漸進的過程，也是躍進的過程，是不斷創新的過程
。生物有無限的變異潛能，人類有無限的創造潛能。
生命不息，進化不止
。
本文文章內容引自地質出版社
《解密物種起源少年科普叢書》
