寒武纪生命大爆发是怎么回事?

如题所述

生命是宇宙中的奇迹,迄今为止,只有我们地球上有生命的存在,那么现在地球上的形形色色的生命是怎么来的呢?为了解释这个问题,在19世纪中叶,达尔文提出了著名的进化论,他指出当今地球上包括人类在内的所有的生命,都是由地球上最原始的生命,在漫长的进化史中,通过大量的细微而渐进的变化逐渐演化而成。



虽然进化论在提出之后遭到了很多质疑,但是随着时间的推移,人们发现进化论可以很好地解释我们所观察到的很多生命现象,同时又有众多的化石证据能够印证进化论的观点,于是进化论逐渐被越来越多的人认同。时至今日,在经过长时间的发展和完善之后,进化论早已成为了科学界的主流观点。

然而并不是所有的化石证据都完美地支持进化论,事实上,发生在5亿多年前的“寒武纪生命大爆发”就被人们称为是进化论的“软肋”。寒武纪开始于大约5.42亿年前,总共持续了大约5800万年的时间,化石证据表明,在寒武纪前期的大约2000万年的时间里,地球上突然出现了大量物种。



在这段时间里,大量的腕足、海绵、节肢、蠕形、脊索动物纷纷在地球上出现,其生物门类高达50余个,相比之下,现在地球上生物门类却只有30多个,而其中大约90%的门类都可以在“寒武纪生命大爆发”中找到。

数量如此众多的物种在短短的2000万年时间里集体出现在地球上(相对于地球生命的进化史),这似乎很难用进化论来进行解释,因为根据进化论的观点,生命的进化是一个缓慢而连续的过程,是不可能突然出现这么多的物种的,所以说“寒武纪生命大爆发”就成了地球生命进化史的未解之谜。

进化论的“软肋”:5亿多年前,地球上为何会突然出现大量物种?




虽然达尔文本人也对此感到困惑不已,甚至认为这可能会成为反对进化论的有力证据,但是他还是对此给出了自己的解释,他推测这些物种应该是由更早的物种逐渐演化而成,这些物种的祖先早就已经在地球上广泛存在,只是因为它们大多是小型软体类动物,很难在地质层中留下化石,所以现在的我们才没有找到相应的化石证据。

遗憾的是,后来科学家在前寒武纪化石沉积层中发现了大量的原核生物化石,所以达尔文的这种解释就显得有点尴尬了。那么又应该如何解释这个进化论的“软肋”呢?对此科学家们提出了多种猜测,下面我们来简单了解一下目前认同度比较高的一种(注意,这只是一种猜测,并不是确定的结论)。



尽管早在30多亿年前,地球上就出现了能够通过光合作用生产氧气的蓝细菌,但一来它们的数量不多,二来当时地球上存在着很多吸收氧气的机制,例如在海洋中大量存在的二价铁离子就可以有效地吸收氧气,因此在很长的一段时间里,地球大气和水体中的含氧量都很低,很显然,这并不适合多细胞生物的多样化,因为多细胞生物的多样化需要足够多的氧气。

直到大约18亿年前,地球上氧气的“生产量”才真正地超过了“消耗量”,地球大气和水体中的含氧量开始逐渐增加,随着这个过程的持续,当其突破一个临界值的时候,地球上的物种就开始出现了多样化。



然而在7.5亿年前到5.8亿年前,地球上又经历了一次非常严重的冰河时代——瓦兰吉尔期,进而导致了一次规模不小的物种灭绝事件,地球上物种的进化也因此而停滞。



到了5亿多年前的寒武纪前期,地球开始迅速回暖,再加充足的氧气供应,这无疑给当时的生命创造了非常适宜的环境,于是在经历了极端寒冷的冰河时代之后,地球上的生命开始了“狂欢派对”,在接下来的大约2000万年时间里,它们就演化出了为数众多的物种。

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第1个回答  2021-04-22
我们先假定科研人员对地球年龄的估计是正确的,然后用一条线来表示地球的年龄。假设这条线的长度跟足球场一样,那么你就得走八分之七个足球场,才来到古生物学家所说的寒武纪。化石记录显示,在寒武纪中一段很短的时间内,各大类动物就突然出现。有多突然呢?就像你行走时迈出一步,脚掌还在半空,各种各样的动物就全都在你面前出现了!

罗伯特·贾斯特罗(Robert Jastrow)在所著的《红巨星与白矮星》一书里写道:“最初十亿年——生命开始的要紧时期——在地球的历史上是一片空白。有关多细胞有机体发展的初步阶段,化石纪录全无痕迹。岩石纪录所含甚少,就只有细菌和单细胞植物。后来经过三十亿年隐形进展之后,在距今十亿年前,有了一次重大的突破。最初的多细胞生物在地球上出现了。”

这样,在所谓的寒武纪开始的时候,化石纪录急转直下。《生命一观》这本书描写道:“由寒武纪初期起计约1000万年间,无脊椎动物各大族的残骸首次出现,这是地球历史上骤然多样化最壮观的景象。”

这一次生命的激增与先前的生物之间有没有化石连系呢?在达尔文当年并没有这样的连系。他承认道:“如果有人问,寒武系以前的假定原始时期,为什么没有留下蕴藏丰富化石的沉积物?我不能提出满意的答案。”(《物种起源》, 第二部分, 90页)

今天情形有没有改变呢?古生物学家艾尔弗雷德·罗默(Alfred Romer)注意到达尔文所说“有一群群物种出现得很突兀”这句话,他写道:“在[寒武纪]地层下,有一层非常厚的沉积物。照推断,当中应该有寒武纪生物的祖先才对,但我们根本找不到什么。这些更古老的土层差不多完全没有生命的迹象。根据这一点,我们大致可以说,寒武纪开始的时候,发生过一次特意的创造。”(《博物学》,467页)

有些人辩称,前寒武纪的岩石因为热度和压力而发生太大的改变,以致不能保存化石环节。又有人说,任何岩石都不是在浅水里沉积的,所以不能保存化石。进化论者萨尔瓦多·卢里亚、史蒂文·杰伊·古尔德和萨姆·辛格说:“这两个论点都不能够成立。地质学家已经发现了很多未经改变的前寒武纪沉积物,而其中并没有复杂有机体的化石。”(《生命一观》, 651页)

生物化学家高尔(D. B. Gower)在英国肯特郡《时报》发表评论说:“化石的历史与创世记吻合。在最远古的岩石里,我们并没有找到一系列的化石可以显示,由最原始的生物到高度发展的生物之间有逐渐演变的过程。相反地,在最远古的岩石里,高度发展的物种是遽然出现的。物种和物种之间,完全没有任何中间化石可言。”

动物学家哈罗德·科芬(Harold Coffin)下结论说:“如果由简至繁、逐步进化的过程正确的话,那么应该可以发现寒武系发展完满的生物的祖先才对。可是的确发现不到,而且科学家承认以后发现到的机会也甚微。单是根据事实,根据地底下实际的发现来看,最符合证据的理论就是:各大类生物是经过突然的创造之举而确立起来的。”(《自由, “进化论还是创造?”》, 12页)
第2个回答  2020-11-03
因为寒武纪的时候,地球上的氧气浓度非常高,环境非常适合生物的繁衍,所以出现了生命大爆发。
第3个回答  2020-11-04
因为寒武纪是地球氧气含量大幅度增加,水里出现了有机物,经过许多化学反应,诞生了细胞。
第4个回答  2020-11-04
氧气含量达到了一个顶峰值,能量的总量也达到了前所未有的高度。两者可供更多的生物维持日常生活所需,生物的存活率大大提高。
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