进化：关于塑造地球生命多样性的过程的事实

发现有关进化如何运作、进化可能出现的不同模式、生物体进化的速度以及进化是随机过程还是有序过程的有趣事实

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进化是生命形式群体随着时间的推移而变化以更好地适应它们居住的地方的方式。

正如英国生物学家查尔斯·达尔文 (Charles Darwin) 在其 1859 年著名著作《物种起源》中所写，这就是为什么生命采取“如此无尽的最美丽和奇妙的形式”。

您可以感谢进化论带来了生命的多样性，从微小的细菌到有史以来最大的动物蓝鲸。

达尔文和博物学家同事阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士在 1800 年代中期发展了进化论。

进化的运作归功于自然选择的过程。具有使它们更适合特定环境（无论是冰冷的苔原还是深海火山）的特征的生命形式有更好的机会生存并将这种特征传递给后代。

与此同时，不具有这种特征的群体成员要么会死亡，要么会减少后代。随着时间的推移，更多的人将继承这种有益的特征。

进化有助于解释人类是如何形成的、为什么细菌能够抵抗抗生素以及为什么新疾病（如 COVID-19）不断出现。

关于进化的 5 个有趣事实

• 据估计，地球上所有生命的最后共同祖先存在于大约 42 亿年前。
• 自然选择的发生需要三个要素：变异、遗传和竞争。
• 第一个复杂生命（动物、植物和真菌）出现在大约 5.4 亿年前的寒武纪大爆发期间。
• 生命有三个主要分支：真核生物、细菌和古细菌（与细菌相似且通常生活在极端环境中的微生物）。
• 智人（我们）在我们历史的早期就与其他人类物种共存。

关于进化你需要知道的一切

进化是如何运作的？

自然选择的进化是指某个特征在群体中被淘汰或变得更加普遍，具体取决于该特征对有机体（生物）生存和繁殖的帮助程度。自然选择的三个关键要素是变异、遗传和竞争。

首先，存在变异。例如，有些狮子更大或更小，鬃毛更长或更短，更具攻击性或更谨慎，等等。每个生物种群几乎在您能想象到的任何特征上都存在差异。性状是通过DNA中的基因编码的，DNA是每个活细胞中都存在的分子，它提供如何发育、生存和繁殖的指令。人群中的特征有所不同，部分原因是当 DNA 被复制时，有时代码中的一些字母会发生变化，这一过程称为突变。

接下来是继承。 许多可变的特征都是遗传的。基因通过繁殖从一代传给下一代。

最后，还有竞争。种群中的每一种生物都在与群体中的其他生物争夺食物、住所、资源和配偶。

以下是所有这些成分如何协同工作的。

为了生存，有机体必须很好地适应其环境。例如，莫哈韦沙漠中的植物需要很少的水，而亚马逊雨林中的树则需要防止叶子被水淹。

那些具有更适合其环境的特征的植物（例如，沙漠中需要较少水的仙人掌）在资源、住所、食物和配偶的竞争中会更成功。

与没有这种特征的同类相比，它们更有可能生存和繁殖。它们的后代继承了这些特征，使它们比竞争对手更具优势，从而继续进化的循环。

最终，更多的人口具有使他们在生存和繁殖方面具有优势的特征。简而言之，这就是进化。

进化论解释了物种如何随着时间的推移而出现和变化。虽然科学家已经描述了100万到200万个物种，但他们知道还遗漏了很多。地球上可能有 900 万个，甚至多达一万亿个物种。

进化是完全随机的吗？

自然选择需要变异，而群体内的变异很大程度上来自 DNA 突变。

大多数突变都是随机的，但 DNA 的某些区域可能比其他区域更容易突变。

在人类中，孩子出生时通常带有大约 60 种新突变，即父母没有的 DNA 变化。

不同的生命体有不同的突变率，总有一些错误。大多数突变不会以任何明显的方式影响生物体。 （这些被称为中性突变。）但有时，突变会使有机体更容易或更难生存或繁殖。这就是自然选择发挥作用的地方。

如果突变有助于有机体更好地竞争，它就更有可能生存并将有益的突变传递给其后代。另一方面，如果突变使生存或繁殖变得更加困难，那么该突变就不太可能被遗传。

因此，虽然突变大多是随机发生的，但进化却不是随机的。

然而，自然选择并不完美，没有负面影响或负面影响很小的突变可能会在群体中持续存在。

例如，很多人都长有智齿，智齿曾经帮助我们磨碎饮食中的植物，但现在主要挤占其他牙齿，通常必须拔除。但由于智齿并不会使生存或繁殖变得困难，因此它尚未被淘汰。

进化需要多长时间？

通常，进化被认为是一个发生数千年或数百万年的过程，但有些生物体可以在几天内进化。 进化速度取决于几个因素。

首先，快速繁殖的生物体进化得更快，因为进化是通过遗传变化发生的，每一代都与上一代略有不同。随着时间的推移，这些微小的变化加起来就会产生巨大的差异。

其次，人口规模很重要。较大的种群中可能至少有一个个体携带影响生存或繁殖的突变。然后，自然选择要么清除这些基因，要么使这些基因变得更常见，具体取决于它们对一个物种是好还是坏。

突变率也会影响进化的速度。更多的突变意味着更多的进化机会，但由于大多数突变是中性或有害的，生物体通常会进化蛋白质来修复 DNA 复制错误，从而保持较低的突变率。阳光、化学物质以及与不同物种纠错技巧相关的因素都会影响基因突变的速度。

最后，环境在进化速度中起着至关重要的作用。在恶劣的条件下，自然选择会迅速淘汰不适合环境的个体，导致更快速的进化变化。

这些因素意味着能够快速复制自身的小型生物体（例如细菌）比需要很长时间才能繁殖的大型生物体（例如大象）的进化速度要快得多。微生物的这种快速进化可以帮助科学家通过实验室实验研究适应性。

拉马克的进化论是什么？

当我们想到进化论时，我们就会想到查尔斯·达尔文。

但在 1859 年达尔文发表其开创性工作之前，其他科学家已经在尝试解释地球上生命的多样性。让-巴蒂斯特·拉马克（Jean-Baptiste Lamarck）就是这样一位科学家，他是一位法国研究人员，他在达尔文发表其著作之前 50 年提出了一种不同的进化论。

拉马克认为，使用得越频繁的特质或特征会变得更强、更大，而那些不被使用的特质或特性会逐渐消失。他还认为，任何通过使用而得到改善的特征都可以遗传给后代。

一个常用的例子是长颈鹿。根据拉马克的进化论，长颈鹿之所以有长脖子，是因为它们的祖先不断伸展身体以够到树上高高的树叶，导致它们的脖子变长。他相信这种拉伸会导致脖子变长，并遗传给下一代。

我们现在知道这是不正确的，大自然正是通过基因突变选择了人群中最成功的颈部长度。

但拉马克的思想仍然是激发达尔文自然选择思想的重要基石。

进化有哪些不同类型？

随着时间的推移，进化可以产生不同的模式。我们可以将三种主要模式标记为发散、趋同和平行进化。

当相关种群因适应不同环境而变得越来越不同时，就会发生趋异进化。这有时会导致新物种的形成。帮助达尔文形成进化论的加拉帕戈斯雀就是一个典型的例子：起初，这些鸣禽只是一个物种。但随着时间的推移，来自不同岛屿的鸟类进化出了不同的喙形状——从长到短，从弯曲到直——以便更好地吃掉这些岛上的食物。当岛屿降雨模式发生变化时，生物学家甚至可以实时看到这种转变的发生。

当不相关的生物体因为生活在相似的环境中或必须面临相同类型的生存和繁殖挑战而开始变得彼此相似时，就会发生趋同进化。例如，海豚和鲨鱼都有流线型的身体，这有助于它们在水中游得很好。然而，海豚是在大约 5000 万年前从一种名为Pakicetus的类似狼的哺乳动物进化而来的，而鲨鱼则是在大约4.5亿年前从它们的鱼类祖先进化而来的。这种模式可能会造成一种错觉，即动物拥有比实际更近的共同祖先。

平行进化与趋同进化类似，但它涉及具有最近共同祖先的相关物种。在平行进化中，分离生活的密切相关物种在面临相似的环境挑战时独立地进化出相似的特征。例如，现存的蜈蚣的祖先不会产生毒液。但许多蜈蚣物种单独进化出毒液，这表明这对它们有帮助。

进化图片

查尔斯·达尔文，60 岁。

加拉帕戈斯雀因查尔斯·达尔文在英国皇家海军小猎犬号航行期间对喙变异的观察而闻名。

巴基鲸是鲸鱼和海豚的祖先，生活在大约 5000 万年前。

尼安德特人（左）、智人（中）和南方古猿阿法种（右）头骨的复制品。

许多动物已经进化出伪装能力来保护它们免受捕食者的侵害。

刺鱼从海洋栖息地到淡水栖息地的进化是平行进化的一个很好的例子。

阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士（Alfred Russel Wallace，1823-1913）与查尔斯·达尔文同时提出了自然选择理论。

抗生素耐药性是由进化过程引起的全球性问题。

细菌等微生物由于其进化速度非常快，对于在实验室中实时研究进化非常有用。

了解更多关于进化的信息

——新物种的进化需要多长时间？

——达尔文的进化论是什么？

——E。大肠杆菌提供了对进化的见解

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