地球上的生物是怎样形成的

大约30亿年以前，大雨停止后，地球进入了另一个发展阶段。地球的原始大气中含有氨、甲烷、氰化氢、硫化氢、二氧化碳、氢气、水等成分，但没有游离的氧气，大气中一些气体和地壳表面的一些可溶性物质溶于水中，在宇宙射线、太阳紫外线、闪电、高温等的作用下自然合成了一系列的小分子有机化合物，例如氨基酸、核苷酸、单糖、脂肪酸等，汇集在原始海洋中，形成霍尔丹所谓的“原始汤”，从而为生命的诞生准备了必要条件。 当氨基酸、核苷酸、单糖、脂肪酸等有机小分子形成后，在适当的条件下，它们可以进一步形成复杂的有机物质。例如蛋白质、核酸、多糖、类脂等大分子物质。其中蛋白质和核酸的形成对于生命现象具有非常重要的作用，对于它们的形成主要有两种观点。 （1）陆相起源：他们认为聚合反应是发生在火山的局部地区，聚合生成的生物经雨水的冲刷汇集到海洋，并在一定的条件作用下，继续发展成为复杂的有机物质。 （2）海相起源：认为在原始的海洋中的氨基酸和核苷酸等小分子有机物可以被吸附于粘土一类的物质的活性表面，而在适当缩合剂存在时，可以发生聚合反应。 生物大分子不能独立表现生命现象，只有形成了众多的、乃至成百万的一蛋白质、核酸为基础的多分子体系时，才能表现生命萌芽。 而生物大分子在溶液中大量聚集，从而形成各种独立的多分子体系，出现团聚体或微球体。由于多分子体系可以起到有机表面的催化作用，而反过来作用与各类单体的聚合，促使产生更高级的蛋白质和核酸，然后通过有序性逐渐提高的长期过程，其结构、机能便愈益复杂和完善，由此产生出原始生命。

什么决定了生物多样性？ 陆地和海洋中存在着无数的植物、动物和微生物。他们使这个世界变的完美：将阳光转化为能量，供给其它生物，并使碳和氮在无机和有机两种形式之间转化，改变着地球的景观。 在一些地方和一些群落中，存在着成百上千的物种，然而在其它地方和群落中，只有很少的物种存在。例如，比起高纬度地区，热带是一个物种的天堂。生物学家试图阐明这其中的原因。环境和生物的相互作用，生物之间的关系在增加或者降低生物多样性方面起了关键作用。人类的干扰，捕食者－猎物之间的关系和其它的食物链上的关系也起到了一定作用。但是，这些因素和其它的力量到底如何共同作用形成了多样性？这至今是个迷。 这是一个挑战，因为我们缺少最基本的数据。例如，我们至今不知道地球上到底存在多少植物和动物。研究者甚至还不能开始预测微生物的种类和数目。研究进化的科学家也缺少一个标准的时间尺度，因为进化的发生会从几天持续到几百万年。而且，同一个物种内的变化会跟两个相近物种之间的变化几乎相同。我们也不清楚什么样的基因变化会导致一个新物种的产生，基因对物种形成的真正影响到底是什么。 揭示多样性形成的原因需要全面的跨学科的合作，包括古生物学的提示，实地的考察，实验室的工作，基因组的比较和有效的数据分析。一些大的项目，比如联合国千年计划和世界范围内海洋微生物基因的鉴定，将增加基础的数据，但这些是远远不够的。预测一个物种如何分裂成两个物种的模型将会有一定的帮助。一个研究基因在发育进化中作用的新学科——“进化发育生物学”（evolutionary developmental biology，evo-devo）出现。所有的这些努力，在阐明生命的历史上仍有一段很远的路要走。 古生物学家已经在跟踪许多物种过去一千年内分布和聚集方面取得了一些成果。他们发现，地理分布在物种形成中起了重要作用。进一步的研究将继续揭示大范围的物种分布模式，这或许将对阐明大灭绝的原因和研究这些灾难对新物种的进化的作用带来希望。 通过对植物和动物的实地考察，研究者已经知道生境（habitat）能够以加速或减慢物种形成的方式影响表型和行为——尤其是性选择。进化生物学家也发现物种形成过程会中断，例如，当分离的种群重新结合时，基因组会被匀质化（否则就会分化）。分子水平的力量，例如低的突变速率或者减数分裂的驱动——这些情况下特定的等位基因更可能从亲代传到子代——影响了物种形成的速率。 在一些情况下，一个生态系统内的多样性会发生变化：生态系统的边缘的物种多样性有时比中部更低。 对不同的生物群体，这些因素如何以不同的方式相互作用？进化生物学家的研究才刚刚开始。任务是严峻的：阐明多样性形成的原因对理解地球上正在发生的物种灭绝的本质和找到缓解的手段有非常重要的作用。