师：同学们，1836年，达尔文结束了5年的环球科学考察，带回大量珍贵的化石和标本。他有了哪些思考呢？当达尔文将这些古生物化石和现存动物标本放在一起思考时，他不禁以历史的眼光分析地球上的生物。也许物种是在不断变化着的，古老的生物不断被新的生物所取代。与此同时，原本同一种类的动物在不同地区生存若干年后，也会衍生出各自的特点，甚至演变成不同种类的生物。

　　这些大胆的生物进化思想令达尔文激动不已，他买了一沓笔记本，并用英文字母进行排序。笔记本a记录自己在地质学上的思考，笔记本b专门记录有关生物进化的思考。1837年夏天，达尔文在笔记本b的一页纸上画下一幅草图，展示了他对生物进化最初的思考：一切生物有着同一个祖先，它们在传承中发生渐变，继而演化出新的物种。这幅草图被后世称为达尔文的进化树。

　　达尔文根据共同祖先这一概念画出生命之树，也就是进化树，来描绘生命演化的宏观图景。今天，让我们也化身小小科学家，根据自己的知识储备和科学家们提供的证据，共同绘制生物进化树。这是今天要绘制的生物进化树的主干，从树根到树梢代表时间的延伸。

　　科学家们对生物进化的研究采用多种方法，其中最重要的方法就是比较。他们主要采用两种比较方式：一是对不同年代的生物化石进行纵向比较，二是对现存生物种类进行横向比较。化石是生物进化的直接证据，所以科学家首先对不同年代的生物化石进行纵向比较。这是在澳大利亚西北部发现的、距今35亿年前的细菌化石，这是目前发现的最古老的细菌化石。其细胞内没有细胞核，也没有染色体，属于原核生物。科学家可以根据它在地层中出现的位置，在进化树上标出对应的纵向位置。科学家推测，地球上原始生命出现后不断繁衍进化，随后出现像蓝细菌和细菌这样的原始单细胞原核生物，而蓝细菌可以进行光合作用，为原始地球带来氧气。

　　在我国华北燕山地区距今17亿年的地层中，发现丰富多样的真核生物化石，为真核生物的起源和早期演化提供可靠证据。也就是说，随着地球大气中氧气的增加，生物的演化出现重要变化，细胞内出现核膜，将遗传物质包被起来。真核生物出现后，由于营养方式不同，一部分原始真核生物进化为具有叶绿素并能进行光合作用的原始藻类植物，一部分则进化为不具有叶绿素、只能依靠现成有机物为生的原始单细胞动物。1859年，达尔文发表《物种起源》时，化石记录中关于过渡类型的记录较少，为此达尔文深感困扰。但他也预测，在不久的将来，他的思想最终会得到证实。100多年来，通过科学家们的努力，很多缺失的环节不断被发现。1861年发现一种过渡型生物化石，即上一节课讲到的始祖鸟化石，它给达尔文及进化论者极大鼓舞，也是鸟类起源与进化的直接证据。现在科学家们发现更多证据，比如在我国辽西热河发现的孔子鸟等一系列原始鸟类的生物化石，填补古代爬行类向鸟类进化的中间环节。我们在进化树上可以找到这个分岔，古代爬行类是现代鸟类、现代爬行类以及现代哺乳类的共同祖先。

　　从世界上第一条鱼发展到现在脊椎动物当中最繁盛的类群，鱼类的进化经过漫长又波澜不惊的过程。但在这过程中，隐藏着生物进化史上的重大事件——登陆。2004年在加拿大发现的提塔利克鱼震动全球，因为它正是科学家苦苦寻找的过渡型化石之一，也为达尔文的进化论提供实证。3.75亿年前，地球上出现长相怪异的动物提塔利克鱼，它和现存任何一种鱼类或其他动物都不一样。它具有与同时期原始鱼类大部分相似的特征，但不同的是，它已具备能够在陆地上支撑身体并且进行运动的结构。这具有怎样的意义呢？

　　这是大约生活在3.75亿年前的提塔利克鱼，它被认为是介于鱼类和两栖类之间的物种，属于肉鳍鱼类，被视为生命从海洋向陆地过渡的代表物种。提塔利克鱼的一小步，是整个生命进化史的一大步。外表上它只是一条能用鳍支撑身体的鱼，但它的骨骼却揭示这个物种所代表的深远意义。它的前鳍类似手臂，包括肩膀、肘、腕等结构，这是所有陆地脊椎动物的骨骼演化蓝本，此后出现的物种都是在此基础上进化而来。提塔利克鱼之所以从海洋登上陆地，或许是因为海洋环境已不再适合它生存，干燥的陆地对当时的它而言可能更加安全。在提塔利克鱼上岸时，陆地上还不存在能与其竞争的物种，但进化终将打破自然界的失衡局面，让生命的演化开启全新篇章。

　　大约1.5亿年之后，恐龙出现，接着陆地上又陆续出现鲸头鹳、臭鼬、大象、大猩猩等其他动物。研究者认为，提塔利克鱼肩、肘、腕部的骨骼为四肢的演化提供形象化证据，找到这些古老化石就像找到时光胶囊，从中可看出四肢在演化中是如何转变的。提塔利克鱼还不是真正的两栖动物，它是从古代鱼类向两栖类进化的中间过渡类型，为古代鱼类进化为两栖类提供直接证据。同时它的出现，也为水生生物如何发展出适应陆地生活的四肢及最后发展为陆地生物提供有力证据。到了晚石炭纪，地球上环境变得越来越干燥，两栖类不适应环境而大批死亡，逐渐被更加适应干旱环境的爬行动物所取代。在美国德克萨斯州发现距今2.5亿年前的蜥螈化石，蜥螈的头骨和牙齿保留两栖类特征，而头骨以后的化石部分则已具备爬行类特征。

　　师：你会做出怎样的推测呢？

　　生：蜥螈是介于古代两栖类和爬行类的中间过渡类型，它为古代两栖类向爬行类的进化提供直接证据。

　　师：现存地球的植物种类中，我们发现有些蕨类植物和种子植物非常相似，那么这两类植物之间存在着怎样的联系呢？科学家在泥盆纪的地层里找到证据，大约距今4亿年前，地球上出现最早使用种子进行繁殖的种子蕨这类植物。种子蕨形态与古代蕨类植物非常相似，但与古代蕨类植物不同的是，它用种子繁殖后代。你会做出怎样的推测呢？

　　生：种子蕨是介于古代蕨类植物和种子植物之间的中间过渡类型，古代蕨类植物是现代蕨类植物和种子植物的共同祖先。

　　师：缺失的环节不断被发现，1859年达尔文关于过渡形式的化石终将被发现的预言不断得到应验。现在科学家们已拥有大量证据证实生物之间存在或远或近的亲缘关系。我们通过对不同年代化石的纵向比较绘制了进化树的一部分。但是化石记录其实很不完整，因为地球上化石形成条件非常特殊，绝大多数生物死后都不能形成化石。无脊椎动物没有坚硬骨骼，能够形成的化石微乎其微。在形成的化石中，能够被发现且可用于生物进化研究的更是少之又少。那科学家又该如何研究生物的进化呢？

　　生：科学家还可以对现存生物的种类进行横向比较。

　　师：这些是我们曾经学过的植物类群，包括藻类植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物，种子植物又包括裸子植物和被子植物。不同类群植物的特征与它们在进化树上的位置相对应。我们可以把藻类植物放在哪个位置呢？