书城童书我的第一本自然探索发现全纪录
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第25章 生命奥秘(4)

20世纪60年代,澳大利亚阿德雷德大学格拉斯纳教授和同事陆续发表了发现于澳大利亚依迪埃克拉山前寒武纪末的印痕化石,并认为这些化石是多细胞动物留下来的。但古生物学界有人对此结论持有异议,认为这些化石与人类所熟悉的动物毫不相关。1984年,我国云南省澄江县境内的帽天山发现保存有5.3亿年前动物软组织的化石,将寒武纪大爆发的时间前推了1000多万年。1998年,陈均远等人在比依迪埃克拉化石群更为古老的含磷地层中发现了远古动物的卵、胚胎、幼虫和成体动物化石,并将这个位于中国贵州省瓮安县境内的5.8亿年前的动物化石群称之为“瓮安动物化石群”。

在瓮安连绵的山峦下,蕴涵着丰富的动物化石资源,早已闻名世界的“瓮安动物化石群”就在这里。2004年,“瓮安动物化石群”研究再传捷报:科学家在该地区发现贵州“小春虫”化石。据参与研究的中科院南京地质古生物所陈均远研究员介绍,这是迄今为止人类所发现的最早的两侧对称动物化石,距今已有5.8亿年;这一重大发现将两侧对称动物生长的年代前推到了寒武纪之前4000万年,它是通向人类生命的最初起点。

中科院南京地质古生物所陈均远研究员等人在贵州瓮安前寒武纪地层中,首次发现迄今最古老(距今5.8亿年)现已正式命名为“贵州小春虫”的两侧对称动物化石的消息震惊了世界。这是一种非常小、类似扁平头盔的动物,甚至肉眼很难发现,只能通过显微镜观察。这种动物化石只有0.2毫米,还不及两根头发丝的宽度。尽管这一古老动物个体很小,科学家还是辨别出了它们内部的几个器官:一对体腔、成对排列的感觉窝等。这些动物的形状像是压偏了的龟壳,由外胚层、内胚层和完全中胚层所组成,是迄今为止已知最古老的真体腔两侧对称动物的化石代表。它的消化道前端具有向腹部开口的口部和紧接其后的咽道,咽道由多层构造的咽壁所包绕。这一动物构造的复杂性表明它已经处于成年期的发育阶段。这一化石的发现,首次将两侧对称动物可靠化石记录的历史前推到了寒武纪之前4000万年。 此后的半年时间内,陈均远和其他专家又陆续发现了其他9块两侧对称动物化石。

陈均远说,动物进化经历了由海绵动物、双胚层辐射对称动物包括腔肠动物 、三胚层两侧对称动物的发展阶段,其中从辐射对称动物到两侧对称动物的演化,是生物进化过程中的一个重大事件,它意味着一系列遗传基因的重要创新,并由此促进生命的形态、行为向更加复杂的阶段快速发展。“贵州小春虫”的发现,将生物进化史上的一个重要阶段——两侧对称动物化石记录的历史前推到了寒武纪之前4千万年。

研究发现,“贵州小春虫”主要生活在浅水潮下的活跃水流中,为避免被水流和海浪卷走的危险,这些动物与现生微型动物群一样,主要隐居在海底灰屑之间的空隙内,通过位于腹前端的口在咽部肌肉的协助下,以吮吸方式从周围吮取有机养料。

这些在中国发现的化石也许是目前为止最古老的多细胞动物的证据,这些多细胞动物已经很复杂,它们拥有的是两侧对称的躯体而不是圆形(辐射对称)躯体。这些微小的动物化石是在比多细胞生命快速分化的寒武纪早大约4000万年的岩石层中发现的,它们也许是以前在同一地岩层中发现的胚胎的祖先。

发现“小春虫”化石的消息震撼了全世界!美国南加州大学古生物学家包吉尔说,这个研究结果会改写动物最初进化时间。由于化石上的动物构造复杂,我们势必将重新研究进化论的出处。这是一项非常刺激的发现,国际科学界将这一发现誉为“进化生物学最重要的科学进步之一,将在科学界激起大波澜……”

人们一直在探索真体腔动物的起源,可是没有找到答案。“贵州小春虫”这一古老真体腔动物化石的发现,将为探索真体腔动物的起源提供重要的线索,它表明真体腔很可能是两侧对称动物的一个古老特征。

这么小的动物就已经开始出现三胚层的构造,这一现象暗示了形成三胚层两侧对称动物所必需的发育程序发生的时间可能要早于形成大型个体生长程序发生的时间。小春虫复杂的身体构造同时也说明两侧对称动物发育阶段的基因工具包以及模式形成机制早在寒武纪之前4000万年已经形成。

“小春虫”的发现对于探索人类起源意义何在?陈均远打了一个颇为形象的比喻:如果把地球的历史压缩成一昼夜24小时,那么动物大概出现在晚餐之后的21时左右,而人类的出现则是在子夜钟声敲响之前2分钟。在如此漫长的进化过程中,该如何追溯人类的起源?陈均远说,动物的进化大概经历了三个主要阶段:从躯体的不对称到辐射对称,再到两侧对称。只有跃进到两侧对称阶段,才可能形成复杂的神经系统和器官结构,使动物的运动机能大大提高,因此两侧对称是从低级动物通向包括人类在内的高级动物的至关重要的一环,“小春虫”正好验证了这一历史性转折。那么,“小春虫”是否就是人类的鼻祖?陈均远答曰:“不排除这种可能,但是现在还没有证据证明这一点,尚需后续研究不断跟进。”但两侧对称动物是否在5.8亿年前存在,它们到底长什么样,仍是科学界迫切想要得到的答案。

小春虫的发现,是人类进化史上伟大的一页,对研究人类进化、动物演化有着极为重要的意义和价值。

鱼类的爱情

大自然赋予了动物们无限的温情和智慧,当求偶季节到来时,在神秘的海洋中,上演了许多有趣的“爱情故事”。

胡须弹涂鱼为爱翻跟斗

在澳大利亚的东北海岸,生活着世界上唯一一种能在陆地上生活的鱼,它们在地下挖洞,在沙滩上跳着生命的舞蹈。这种鱼就是胡须弹涂鱼。在繁殖季节,雄弹涂鱼的身体从褐色变成较浅的灰棕色,以此与黑黝黝的泥土形成反差。雄弹涂鱼先将尾鳍尽可能地竖起来,然后猛地绷直身子,在空中翻一个跟头。这种挑逗的动作往往会引来雌鱼。如果有“情敌”来到跟前,它会更加卖力地表演,以免“意中人”被别人抢去。它每隔一段时间要停下来,看看对方是否对自己失去了兴趣,有没有被情敌勾引走。

求婚者会钻入自己的洞中,很快再钻出来,好像对雌鱼说,进来吧,这里很温暖。如果雌鱼犹豫不决,它会不断地进进出出,直到雌鱼禁不住诱惑钻入它的巢中。雌鱼一旦钻进去,雄鱼会以极快的速度赶到洞口,抄起一块泥巴堵住洞口。

“寄生虫”

在大洋深处有一种鱼叫瞭鱼,雌的瞭鱼体积是雄鱼的近百倍。雄鱼是如此之小,以至很多年来人们都以为这种鱼只有雌性。后来科学家发现,每一条雌鱼身上竟然都带着一条雄鱼。原来雄瞭鱼刚一孵化,就已经进行“择偶”,找到了自己的雌性伙伴,并且就此“许配终身”———将牙齿深深地扎入雌性伙伴的体侧而吸附在她的身上。雄瞭终身随着雌鱼一起漂泊、生息。它依靠直接吸取雌鱼的体液维持自己的生命,成为寄生者。雄瞭鱼的许多生活器官因此逐渐失去了功能,仅生殖腺渐渐成熟。随着身体的成长,雄瞭逐渐“长”入雌鱼的体表,与雌鱼交配,最终成为雌鱼体表一个不显眼的小隆点。这种奇异的婚配,在生物中或许是绝无仅有的。

雄沙蛙鱼的两面性

美国佛罗里达大学和芬兰赫尔辛基大学的动物行为生态学家不久前对沙蛙鱼的行为生态进行了试验。结果表明,雄性在雌性面前,会向幼鱼(鱼卵)提供更多的爱心,扮演一个称职爸爸的角色。

沙蛙鱼是欧洲海岸一种小型鱼类。每当夏季来临,它们便涌至浅海产卵,由雄性承担守卫卵子的重任。就在这期间,雄性为了吸引和讨好雌性,会做出一些不可思议的行为。

要想赢得雌鱼的好感,雄鱼首先得筑一个安乐窝。这个窝通常筑在浅海处贝壳或小石块下面。窝要从中间掏空,上面覆盖一堆沙子,起伪装作用,以防范入侵者。如果想得到更多求偶机会,则还需营造一个更大面积、更加舒适的安乐窝。赢得雌鱼芳心的另一手段是扇鱼卵。雄鱼会用胸鳍拼命扇动卵子上面的海水,使水流动起来,产生氧气,从而促使卵子早日成熟。让人惊讶的是,雄鱼只是在雌鱼在场的情况下,才会卖力地筑窝,精心地照料卵子。如果雌鱼不在面前,它们筑起窝来就无精打采,根本不想尽父亲的责任。更可怕的是,雄鱼在饥饿时,甚至会毫不留情地大口吞吃卵子。这就是雄沙蛙鱼特有的两面性格。

鱼类也不像我们想象的那么单纯,他们的性格居然和人类一样千奇百怪,看来,我们还不能小看了这些海洋中的精灵啊。

珊瑚灭绝的三大因素

澳大利亚詹姆斯·库克大学海洋生物系教授特利·休指出,全球正面临珊瑚灭绝的危机,特别是一些热带国家。如果情况持续下去,在短短的数十年内,珊瑚就会面临灭绝。珊瑚为什么会面临濒临着灭绝的困境呢?

科学研究表明,珊瑚面临灭绝主要有三个原因:(1)无节制的捕鱼方式;(2)因污染而导致海水水质下降;(3)气候的变化。

特利教授说,有一种小鱼叫鹦鹉鱼,这种鱼以吃海藻维持生命,并会替珊瑚磨干净表皮,使新生珊瑚健康成长。由于渔民无节制的捕捞,大小鱼类通通捕杀,导致鹦鹉鱼大量减少。失去鹦鹉鱼的控制,泛滥成灾的海藻霸占了珊瑚的生长地,因而影响了海洋生态。他说:“另外,鹦鹉鱼也会把细胞已经死去的空心珊瑚敲碎,让新生珊瑚能够健全地在海床上生长。如果新生珊瑚直接长在细胞空心的珊瑚上,一旦遇到海底风暴,由于根基不够坚固,它们必然会被摧毁。”

他说,气候的转变造成海水温度升高,过度温热的海水会侵蚀珊瑚表层,起到漂白的效果。“受到侵蚀的珊瑚虽然有恢复的可能性,但是机会非常渺茫,大部分遭到漂白的珊瑚,都会面临死亡。”

最后,特利指出,环境污染问题已经日益严重,被污染波及的珊瑚也受到伤害。“由于二氧化碳的增加,导致珊瑚很难形成外壳,即使珊瑚勉强成型,外壳也会变得很易碎。”

在威胁珊瑚生态的三大因素中,有两个是人为因素。只有提高人们爱护环境的觉悟,改变渔民的态度,情况才会得到控制。

植物也会睡眠

你知道植物也会睡眠吗?如果你仔细观察,你会发现一些植物睡眠的蛛丝马迹。

最早发现植物睡眠运动的人,是英国著名的生物学家达尔文。100多年前,他在研究植物生长行为的过程中,曾对69种植物的夜间活动进行了长期观察,发现一些积满露水的叶片,因为承受到水珠的重量而运动不便,往往比其他能自由运动的叶片容易受伤。后来他又用人为的方法把叶片固定住,也得到相类似的结果。达尔文断定,叶片的睡眠运动对植物生长极有好处,也许主要是为了保护叶片抵御夜晚的寒冷。

每逢晴朗的夜晚,一些植物就会发生奇妙的变化。比如常见的合欢树,它的叶子由许多小羽片组合而成,在白天舒展而又平坦,一到夜幕降临,那无数小羽片就成双成对地折合关闭,好像被手碰过的含羞草。有时,我们在野外还可以看到一种开紫色小花、长着3片小叶的红三叶草,白天有阳光时,每个叶柄上的叶子都舒展在空中,但到了傍晚,3片小叶就会闭合起来,垂着头准备睡觉。花生也是一种爱睡觉的植物,它的叶子从傍晚开始,便慢慢地向上关闭,表示要睡觉了。

不仅植物的叶子有睡眠要求,就连花朵也需要睡眠。生长在水面的睡莲花,每当旭日东升之时,它那美丽的花瓣就慢慢舒展开来,似乎刚从梦境中苏醒,而当夕阳西下时,它又闭拢花瓣,重新进入睡眠状态。由于它这种“昼醒晚睡”的规律性特别明显,故而得此“睡莲”的芳名。

各种各样的花儿,睡眠的姿态也各不相同。蒲公英在入睡时,所有的花瓣都向上竖起闭合,看上去像一个黄色的鸡毛帚。胡萝卜的花则垂下来,像正在打瞌睡的小老头。

20世纪60年代,随着植物生理学的快速发展,科学家们开始深入研究植物的睡眠运动,并提出了不少解释理论。最初,解释植物睡眠运动的最广泛的理论是“月光理论”。提出这个论点的科学家认为,叶子的睡眠运动能使植物尽量少地遭受月光的侵害。因为过多的月光照射,可能干扰植物正常的光周期机制,损害植物对昼夜变化的适应。然而,使人们感到迷惑不解的是,为什么许多没有光周期现象的热带植物,同样也会出现睡眠运动,这一点用“月光理论”是无法解释的。

后来科学家又发现,有些植物的睡眠运动并不受温度和光强度的控制,而是由于叶柄基部中一些细胞的膨胀压缩变化引起的。一些植物通过叶子在夜间的闭合,可以减少热量的散失和水分的蒸发。这种保护性的反应是对环境的一种适应。

还有一种观点认为,在相同的环境中,能进行睡眠运动的植物生长速度较快,与其他不能进行睡眠运动的植物相比,它们具有更强的生存竞争能力。在夜晚用灵敏的温度探测针在夜间测量多种植物叶片的温度,就会发现,呈水平方向(不进行睡眠运动)的叶子温度,总比垂直方向(进行睡眠运动)的叶子温度要低l℃左右。正是这仅仅1℃的微小温度差异,成为阻止或减缓叶子生长的重要因素。

随着研究的深入,科学家还发现植物竟与人一样也有午睡的习惯。原来,植物的午睡是指中午大约11时至下午2时,叶子的气孔关闭,光合作用明显降低这一现象。科学家认为,植物午睡主要是由于大气环境的干燥和火热引起的,午睡是植物在长期进化过程中形成的一种抗衡干旱的本能,为的是减少水分散失,以便在不良环境下生存。

植物和人类一样,都是宇宙中的生灵,它们的睡眠或许也是为了更好地生存。

奇怪的植物

世界上有各种各样稀奇古怪的植物,他们有的能自卫,有的能杀人,有的会舞蹈,有的会唱歌。下面,我们就给大家介绍几种神奇的植物。

能自卫的植物

植物虽然没有牙齿,但是也能自卫。你相信吗?1981年,美国东北部的1000万英亩橡树林,由于舞毒蛾的大量蔓延,橡树叶子被啃得精光。可奇怪的很,第二年那儿的舞毒蛾突然销声匿迹了,橡树叶子恢复了盎然生机。这是怎么回事呢?

森林科学家通过分析橡树叶子化学成分的变化,发现了一个惊人的秘密:在遭受舞毒蛾咬食之前,橡树叶子含有的单宁物质数量不多,咬食后却大量增加了。吃了含大量单宁的叶子,单宁和害虫胃里蛋白质结合,害虫就会浑身不舒服,行动也变得呆滞起来。于是,害虫不是病死就是被鸟类吃掉。