水生低等生物的进化

水生低等生物的进化_生命的探索

水生低等生物的进化

海洋是生命的摇篮，低等的微生物是在海洋中形成的。由于地球的变化，低级有机物形成了原生质，长期聚集和变化而形成细胞，这样原始的微生物就形成了。那么低等的原始微生物又是如何进化成植物和动物的呢？究竟是先有植物还是先有动物呢？这是生物进化中十分令人感兴趣的问题。

前面我们已简单地介绍了生物进化的过程，原始生物是自养和异养都有。这种生物虽兼有动物和植物的特征，但原始生物既不是动物也不是植物，而是低等微生物。在海洋有机物供应紧张的条件下，原始生物在自然选择中开始分化，一类向自养方向发展，运动机能逐渐衰退而进化为植物，一类向异养方向发展，运动机能和运动器官向摄取食物发展而进化成为动物。原生的植物和原生的动物都是在海洋中分化而成的，所以最初的低等植物和低等动物都是生活在海洋里，要研究植物和动物进化的历程，也应当从水生的低等植物和动物开始。

从进化过程来看，植物和动物都是由低等原始生物分化来的，但从出现的时间先后来看，是先分化出植物，后分化出动物。原始的原核生物蓝藻已经具有明显的植物特征，完全以自养方式生活，而完全以异养方式生活的原始动物的出现要比蓝藻晚得多。但动物不是由植物进化而来的。两者只是出现的时间不同而已。

一、水生低等植物蓝藻的形成和进化

有细胞结构的原始生物最低等的是细菌类的微生物，这类生物没有细胞核。这类生物叫原核细胞生物。这类生物的生活方式既有自养又有异养，虽具有动物和植物的特征，但它既不是动物也不是植物。

比微生物类略高一等的是蓝藻，蓝藻也属于原核生物，细胞里也没有真正的细胞核，和微生物细菌有一个共同点，它们都是单细胞的原核生物，它们只能用细胞分裂的方式进行繁殖。但蓝藻与微生物的细菌类却有很大区别，细菌类除部分自养外，大多数是靠寄生或营腐生的方式生活，而蓝藻已用自养的方式生活，运动机能和运动器官已退化，光合作用机能加强，光合作用的方式和现代植物光合作用方式基本相同，也是用二氧化碳和水作原料，制成糖类，放出氧气。所以蓝藻就成为植物的祖先，但这时候动植物还没有真正分化。

蓝藻

从蓝藻的一些化石来看，蓝藻最早出现在太古代。最古老的蓝藻化石是在非洲东南部的斯威士兰系地层里发现的，经考证距今大约有32亿年。那时的蓝藻是一些简单的单细胞球状。大约在25亿年前出现了单细胞集合成的群体。在漫长的进化中，蓝藻又分化发展，从单细胞集合群体，发展到有念珠状，三面互相垂直的立体型的集合群体。

蓝藻开始时能在原始的无氧条件下生活。光合作用能力也差，地球出现了臭氧层后，蓝藻也逐渐从适应缺氧的环境向着适应有氧的环境发展，使蓝藻光合作用能力加强，向植物类又迈进了一大步。

现在蓝藻大约有1000多种，大多数生活在海洋和淡水里，也有少数生在湿土和树干上，它们是植物的祖先。

二、真核藻类的出现和进化

从原核细胞发展到真核细胞，这是生物从简单到复杂的转折点。原核细胞生物始终停留在单细胞阶段，至多是单细胞的集合群体，细胞通过分裂进行无性繁殖。而真核细胞的结构比较复杂，细胞核里有复杂的染色体，细胞质里有复杂的细胞器，控制体系也复杂，真核细胞是有性生殖。原核细胞藻类向真核细胞藻类进化中最能体现进化历程的就是蓝藻向真核生物的进化。

从最古老的真核藻类化石来看，真核细胞藻类主要有绿藻、红藻、裸藻等类。从结构上看，真核细胞的红藻是由原核细胞蓝藻进化而来的，但红藻比蓝藻要略高一等。原核生物的蓝藻是单细胞，而且细胞结构简单，又没有细胞核，而红藻除少数是单细胞外，绝大多数是多细胞体。蓝藻细胞本来有许多是具有鞭毛，能自由游动，含有细胞藻蓝素。在长期的阳光作用下，随着光合作用加强，细胞鞭毛慢慢消失，细胞内部出现了细胞核，藻蓝素也慢慢变成了藻红素，从而使原生藻类进化为真核藻类。

真核藻类的进化过程以绿藻进化过程最为明显。原生绿藻主要是衣藻。衣藻是卵形的单细胞体，细胞壁含有纤维素。细胞中央有细胞核，被一个碗形的叶绿体包着。细胞的一端有两根鞭毛，是细胞运动器官，有鞭毛一端有感光的红色眼点。眼点和鞭毛互相配合向有光方向运动。这样就使细胞分为前后两端。衣藻主要是无性生殖，它的细胞先失去鞭毛进行有丝分裂，但产生的细胞，仍包在母体的细胞壁里。在衣藻缺营养时，就会向有性生殖方向发展，产生的子细胞会头对头地进行配合，这些配合的子细胞形态相同却有生理上的雄性配子和雌性配子的分别，两个配子融合的时候，核和核融合，细胞质和细胞质融合形成合子：以后合子分裂，细胞核分成四个核，细胞质也分成四块，经一一搭配而形成四个新的子细胞。从而开始有性繁殖。

经化石考证，真核藻类的发展是极为漫长的。现在的许多水生和陆生植物大多数是由绿藻进化而来的，大体进化历程是：

单细胞的真核藻类大约出现在元古代中期，距今约15亿年前。

真核藻类在距今9亿年前，出现性的分化，开始有性生殖。

距今7亿年左右，开始出现多细胞藻类，并大量繁殖。

距今5亿多年前各大类群藻类进化已基本形成。有些藻类有类似高等植物的器官分化，有了登陆的机会。绿藻由于其色素呈绿色，它们适合在浅海上层和海潮涨落的沿海地带生长。为了争夺光合作用的生存空间，有的开始在浅海缓慢地向陆地变迁。成为陆生植物的先驱。而褐藻和红藻虽然也具有类似高等植物的器官，但是它们不具备由水登陆的条件。因为它们含有的色素呈褐色和红色，适合在海下层生活。所以仍然各自在原来的生态环境下安居乐业，一直到现在。

三、水生原生动物的形成和进化

从生物进化的时间看，植物的形成比动物要早，但动物不是从植物进化的，也是由水生的微生物分化而来的。

原始生物开始时兼有植物和动物的特征，以自养和异养都有的生活方式生存。而自养和异养是区分动物和植物的标志。当绿藻逐渐由自养的原始生物进化为真核藻类时，水生动物还没有形成，可能是运动机能和运动器官的加强比光合作用机能的加强要困难。在海洋有机物供应紧张的情况下，自然生存选择迫使原始生物不断分化，一个是向加强光合作用的机能和器官，向完善自养方式发展，从而进化成植物的一支。另一个是向加强运动机能和器官方向发展，从而进化成动物的一支。生物进化的历程告诉我们，原始的动物和植物都是由水生低等生物进化来的。

最原始的动物是原生动物。原生动物都是由单细胞构成的，也有少量是由单细胞集成的群体。原生动物所留的化石较少，据推测在几十亿年以前就已经有了更原始的类似变形虫那样的原生动物，这类原生动物的身体没有硬质部分，就没有保留下化石。现在发现的最古老的原生动物化石有放射虫和有孔虫化石。最简单的是变形虫。变形虫的细胞膜很薄，由于膜里原生质流动，使身体表面伸出没有一定形状的突起，这就是伪足。由于身体轮廓随伪足的伸缩而变化，所以叫变形虫。

从原生动物到多细胞动物的进化，是生物进化史上的一个重要飞跃。

原生动物不仅在研究动物的进化方面有重要的作用，而且与人类的生活和生产的关系也极为密切。原生动物是蛭、蚶、蟹、虾、黄鱼、鲫鱼等的饵料，幼鱼大多是依靠自由生活的原生动物作为食物的。生活在水中的原生动物，它们对生活环境有不同的要求：绿眼虫、草履虫、肾形虫常生活在含有大量有机物的污水中；衣滴虫、太阳虫、喇叭虫则常生活在氧气充足的清水中。因此，原生动物可以用来作为判定水的污染程度的指示动物。此外，原生动物中的不少种类，是其他动物及人类疾病的病原虫，直接或间接地影响养殖业的发展和人体的健康。

全世界已知的原生动物约有3万种，根据它们的运动器的不同，可分为如下几个主要的纲：

l．鞭毛虫纲：身体上有一根或几根鞭毛作为运动器，如眼虫、衣滴虫。

2．肉足纲：身体上有各种形式的伪足作为运动器，如变形虫、太阳虫。

3．孢子虫纲：全部营寄生生活，没有运动器，如疟原虫、痢疾内变形虫、艾美球虫。

4．纤毛虫纲：身体上有纤毛作为运动器，如草履虫、喇叭虫、小瓜虫、钟虫。

下面介绍几种常见的原生动物：

疟原虫：由疟原虫寄生所引起的病，通常称疟疾。患者出现周期性的发冷和发热，俗称打摆子。在我国流行的疟疾主要有间日疟、三日疟和恶性疟。间日疟在华北、东北、西北和华南等地区较多。间日疟原虫寄生在人体后，可使病人产生隔日（48小时）发冷发热一次的间日疟。间日疟原虫有两个寄主：一个是人体，寄生在人体的肝脏内皮细胞和红细胞内；另一个是按蚊，寄生在按蚊的消化道内。人体感染的间日疟原虫是由雌按蚊传播的。寄生在人体的疟原虫，能大量破坏红细胞，使每一立方毫米的血液内的红细胞，由450万～500万个减少到100万～400万个。因此，血液中的血红蛋白就严重减少而使病人贫血。此外，由于病人的红细胞常有堆积现象，被白细胞吞食或溶解，以及肝功能受损，不能综合铁质等原因，也能造成病人贫血。间日疟原虫还能刺激网状内皮系统，使结缔组织增生，形成肝、脾肿大。近年来发现，疟原虫还能损伤脑组织，例如人感染疟原虫后，红细胞堆积在人脑内毛细血管中，会发生机械性堵塞而形成血栓，给人们的健康带来损害，严重时甚至会造成死亡。

疟原虫毁坏的两个血细胞

太阳虫

太阳虫：太阳虫属于原生动物门、肉足纲。太阳虫生活在淡水中，身体呈球形，细胞质呈泡沫状，伪足细长，在伪足中央生有富于弹性的轴丝，这种伪足形状较固定，称轴伪足。轴伪足从球形身体周围伸出，较长，有利于增加身体的浮力，适于过漂浮生活。太阳虫是鱼类的饵料。

喇叭虫

喇叭虫：喇叭虫属于原生动物门、纤毛虫纲。是一种大型的纤毛虫，身体呈喇叭状，附着在池塘和缓慢流动的小溪中的水草上。在喇叭口内具有胞口，全身有规律的长着纤毛，它们不停地依次打动周围的水，使水按一定方式流动、旋转，最终到达胞口所在的地方。这时随水流而来的细菌就被带进胞口中。喇叭虫也能收缩，它可以缩短到体长的1/4，这种收缩很快，不仅是柄而且整个身体都在收缩。

钟虫

钟虫：钟虫属于原生动物门、纤毛虫纲。钟虫生活在淡水中，是一种有柄的纤毛虫，它用长柄附着在植物上，成排的纤毛由胞口向外盘旋，胞口位于深凹处的底部，它借助纤毛的活动，从持续流动的水流中捕获细菌为食。当它受到振动或被触动时，能够突然把柄缩短并盘卷成为一个紧密的螺旋来迅速地收缩全身。这是一种逃避敌害和危险的有效措施。当危险过去后，它便缓慢地伸长其柄，并轻轻地摇动着，一切就又都恢复了常态。

小瓜虫：小瓜虫属于原生动物门、纤毛虫纲。小瓜虫的身体呈圆球形，全身长满纵行排列的纤毛，前端有一细胞核。

那么原生动物又是如何进化到多细胞的后生动物的呢？

小瓜虫（图示）

原生动物都是单细胞动物。多细胞动物叫后生动物。多细胞动物的起源还很少有化石来验证，只是根据生物进化的规律进行推测。

单细胞的原生动物在长期进化中曾出现了多细胞的集合群体，这些多细胞集合群体的每个细胞开始时都是独立自养的。这种由相同单细胞聚合成的中空球体，可以随水漂浮。长期的聚合使这个多细胞结合群的不同部位的细胞之间慢慢产生了不同的分工。各个细胞机能开始趋向专职化。细胞与细胞之间的依赖性加强。因而产生了萌芽状态的不同组织；进而形成了生物的不同器官。这时的单个细胞已失去了原有的功能，单独已无法生存。原来的多细胞集合群就成了动物的一个有机部分。这样就由单细胞的原生动物进化为多细胞的后生动物。

后生动物在长期的进化过程中，就逐渐进化为无脊椎动物，主要包括海绵动物、腔肠动物、蠕形动物、软体动物、环节动物和节肢动物。

四、从蠕形动物到节肢动物的进化

后生动物的进化是十分缓慢的。从进化的过程来看，海绵动物是后生动物中最低等的一类。海绵体虽然是多细胞动物，各细胞有了明确的分工，细胞因功能不同形态也有区别，但是体制发展水平很低。海绵的形态和结构和其他后生动物又有明显区别。这类后生动物并没有得到进化和发展。据化石考证，现代动物大多数是从蠕形动物进化而来的。

从动物的进化和结构来看，最早的腔肠动物是从海绵动物类似的多细胞类群进化来的。由于细胞分化成胚层。体内出现组织器官的萌芽，逐渐分化出消化组织，这样就进化成前端有吞进食物的小孔，食物从这小孔里吞进，废物也从这小口排出。形成典型的双胚层动物，即腔肠动物，后又发展为三胚层动物，在三胚层动物中，最低的一类就是蠕形动物，蠕形动物后来逐渐进化为软体动物并进化为节肢动物。

蠕形动物在分化出环节动物之后，有一支在自然选择中加强了防御天敌，向加强保护设备的方向发展，进化成拟软体动物和软体动物，如古代贝壳类的宝塔石化石，就是软体动物乌贼类进化来的。环节动物出现后也向着加强保护设备的方向发展，同时又保留了身体分节的特点，保持了运动灵活性，又发展了附肢，使环节动物又进化为节肢动物。如虾、蟹就是由环节动物进化来的。

节肢类动物和环节动物有许多相同之处。环节动物的体节出现为动物的头、胸、腹。这为分化提供了可能，节肢动物三叶虫横向分为头、胸、尾。这表明二者又有亲缘关系。但节肢动物又有完善的运动器官，有相当发育的肌肉，感觉器官的分化达到更高水平，眼的出现，表明水生低等动物发展到节肢动物已经达到了最高峰。