地球生命时间线
地球形成于约45.4亿年前，其年龄大约是宇宙年龄的三分之一。新生的地球危机四伏、动荡不安。地球引力吸引着其他围绕太阳运行的较小物体，导致的碰撞引发了剧烈的火山活动。*大的一次碰撞是地球与火星大小的天体忒伊亚的碰撞，这次碰撞产生的碎片进入地球轨道，*终形成了目前已知的地球唯一的卫星月球。
随着时间的推移，地球冷却下来，其熔岩表面凝固成坚实的地壳。火山喷发释放出各种各样的气体，*终形成了地球原始大气层。此时的大气层中几乎没有氧气，主要由二氧化碳和一些氮气、甲烷、氨气、氢气、水蒸气组成。当地球表面冷却到一定程度时，水蒸气凝结，形成降雨，并在地壳上形成河流和海洋。*初的生命形式（微生物）是在这些水域进化出来的。这些简单的类似细菌的微生物能够进行光合作用，它们利用二氧化碳、水和阳光来合成葡萄糖。葡萄糖是一种单糖，是几乎所有生物的关键能源。光合作用的过程以副产物的形式释放氧气。
多亏了这些微生物，氧气在地球大气层中积累起来。分解葡萄糖以释放能量的过程可以通过有氧呼吸或无氧呼吸完成。在光合作用发生之前，几乎所有的呼吸都是厌氧的。然而，由于有氧呼吸是一个更有效的过程，第一批可以利用氧气进行呼吸的简单生物体开始繁殖，并在竞争中战胜了它们进行无氧呼吸的“表亲”。这是地球上耗氧生命暴发的导火索，使复杂的生命形式得以进化。
生命的起源
对科学家来说，世界上*大的谜团之一即生命的起源，或者说生命的本质。为什么我们不能让死去的动物复活，哪怕它体内的所有系统都还在原位？复活生命所需的“生命之火”难以捉摸，而且确实近乎神秘。生命是如何从非生命物质中出现的？
由于着眼点不同，我们对“活着”的理解确实会发生改变。我们所熟悉的所有动物似乎都是“活着”的——我们可以看到它们呼吸、移动、摄食、繁衍后代，*终走向死亡。但是，以同样的标准，我们能否认为动物体内的单个器官或单个细胞也是“活着”的呢？那么其他生物呢？在植物、蘑菇或细菌中看到同样的生命迹象并不容易，那么在病毒中呢？
如今，生物学家认识到一个实体要被视为活体，必须具备某些明显特征。使用*广泛的几个特征如下：
（1）可以以某种方式对环境做出反应；
（2）可以以某种方式成长和变化；
（3）可以实现繁殖；
（4）具有新陈代谢功能（例如可以呼吸），可合成和分解分子；
（5）可以维持内部环境的稳定（体内平衡）；
（6）可以通过基因遗传把自己的特征传给后代。
动物、植物、蘑菇，甚至细菌都会显示出这几种特征。不过，病毒既不生长也没有细胞结构，因此不能完全被称为活体。
观察病毒的结构可以帮助我们想象地球上的早期生命（或原始生命）可能是什么样子。*简单的病毒由蛋白质外壳和其中的一些 RNA （核糖核酸，一种可以自我复制并告诉细胞如何制造蛋白质的分子）组成。是否有这种可能：RNA 链处于自由状态，能够自我复制，并且几乎是“活着”的？它们的组成部分——由碳、氢、氧和氮组成的简单分子，就是核酸。实验室研究表明，通过向富含溶解的氨、甲烷和二氧化碳的水（就像地球上*初的海水一样）提供大量能量，可我们以制造出核酸。这种能量可能来自太阳发出的紫外线辐射。
许多科学家都认为，这种“RNA世界”的情形很可能就是生命*初出现的方式。*简单的现代生物——细菌被称为原核生物，古核生物与之相似。它们具有一个在脂肪和蛋白质构成的膜内缠结的DNA（脱氧核糖核酸）环。具有复杂细胞类型的生物（无论是单细胞生物还是多细胞生物）被称为真核生物。真核细胞比典型的原核细胞大得多。真核生物的 DNA存在于独立的膜包围的细胞器中，每一个细胞器都有自己的功能。真核生物*初可能是在较大的原核生物吞噬较小的原核生物时进化出来的。线粒体——在真核细胞中发现的能产生能量的结构，与自由生存的细菌非常相似，线粒体有自己的 DNA，但线粒体DNA与核DNA不同。
进化是如何发生的
想象一下，你是一只生活在撒哈拉沙漠的耳廓狐。你是致命的昆虫捕食者，偶尔也会捕食蜥蜴。为了找到并捕捉你的猎物，你需要敏锐的感官（你的大耳朵不仅仅是用来装饰的）和潜行的技能。然而，你也可能成为猎物，而不是捕食者。为了躲避捕食者，你需要机警和速度。如果你有出色的沙色伪装和一流的肾脏来应对沙漠生活，这将对你大有帮助。你的大耳朵也可以帮助你保持凉爽。如果你想要哺育后代，你必须足够健康以吸引和留住伴侣，你必须拥有足够的养育能力，成为一个足够好的养育者以照顾你的后代，这样它们才能活到成年。如果你拥有所有这些特质，你可能会活得很长，并繁殖许多后代。
很容易看出，在自然环境中生存技能良好的动物比生存技能欠佳的动物存活的时间更长。此外，繁殖成功需要足够长的生命周期、很多繁殖机会，也需要个体在特定的繁殖方式中发挥积极作用。举个例子，那些适应能力较差的猴子寿命较短，后代也就较少。这就是自然选择的过程，或者说“适者生存”。
自然选择说假定，一个种群中的所有动物彼此在各个方面至少有一点不同，事实确实如此。这种不同大部分是从生命的开始就存在的，是因遗传变异造成的。动物不仅从它们的父母那里继承了不同的基因组合，而且基因还可以自发地改变（基因突变）。由于自然选择对遗传变异起作用，所以新的一代都是前一代非随机样本的后代，也就是“*好”的后代。
然而，经过几代这样的繁殖，*终一定会得到更好的耳廓狐吗？让我们尝试进一步的思想实验。让我们把撒哈拉沙漠中进化出来的一半的耳廓狐分配到其他栖息地。有些被分配到雪山，有些被分配到深邃的雨林。我们会把它们留在那里几十万年，然后再让它们回来。我们会发现什么？使这些动物完美适应沙漠生活的特征不再有利，而其他特征受到青睐。例如，在雪山上，毛*厚、*白，耳朵*小的耳廓狐存活率可能*高，并将这些特征世代相传。在雨林里，被毛越薄越黑可能越好，良好的肾功能已经变得多余。与此同时，生活在撒哈拉沙漠中的耳廓狐仍然很好地适应了沙漠生活。我们现在有三种非常不同且独特的耳廓狐，它们在外观、解剖结构和行为方面都不同，如果我们再次将它们聚集起来，它们甚至可能认不出彼此是亲缘种。
现在，把这个过程延伸几百万年，用缓慢但对整个地球环境影响深远的变化取代人为干预（实际上，这些变化可能会在我们的研究对象有机会适应之前导致它们死亡）。这个场景是为了进化而设置的，地球用它的一生，产出我们今天看到的奇妙而多样的生物。
地球上*初的动物
地球上，无可争议的*早的生命迹象可以追溯到约35亿年前——大约是地球形成10亿年后。然而，一些更古老的化石也表明了更早的简单生命存在的可能——如果事实如此，在地球还不到5亿岁的时候，类似细菌的生物体就已经存在了。
在地球存在的一半以上的时间里，只有这些非常简单的类似细菌的生命形式。第一个复杂的单细胞生命形式出现在20亿年前，多细胞生命形式起源于21亿年前。*早出现的真正的动物是什么？动物只有9亿年左右的历史。虽然所有的动物都是多细胞生物，但并非所有的多细胞生物都是动物。
当我们想到“动物”时，我们可能会想到猫、狗、马——它们和我们人类都被分在“动物”这一类别下。但是我们其他和同类的哺乳动物只占动物界的一小部分。即使我们把所有其他脊椎动物（包括鸟类、爬行动物、两栖动物、鱼类等）都算进去，我们仍然只看到了5%的动物，而这5%还是新近产生的。地球上*早的动物类似于现代的海绵和栉水母，海绵的活动范围延伸到海底，看起来就像植物，而栉水母没有固定形状，身体柔软、半透明，看起来更像是漂浮的鼻涕团，而不是动物。这些动物不像我们一样拥有明显的身体部位，而是类似于合作的细胞群。然而，它们隶属于动物，并不是因为外表，而是因为体内细胞的解剖结构。
如果你曾在显微镜下观察过植物细胞和动物细胞，你就会知道它们有几个明显的区别。其中*明显的一点是，植物细胞有刚性的细胞壁，这往往使得它们的几何形状相对稳定，而动物细胞只有富有弹性的细胞膜，往往看起来又圆又软。真菌细胞也有细胞壁。动物细胞没有细胞壁，这是动物和其他多细胞生物的关键区别之一。
动植物之间的另一个重要区别是获取能量的方式。植物可以通过光合作用将二氧化碳和水转化成葡萄糖，而动物必须消耗其他有机物。这意味着动物不能在没有其他有机物的情况下生存。无论是早期的类似海绵的动物还是类似栉水母的动物，它们都是以海水中漂浮的微小有机物（例如死亡植物的碎片）为食的，就像现今的海绵和栉水母那样。随着时间的推移，动物进化出了自由而果断地行动的能力，可以攻击并吃掉活着的植物和其他动物。
生命的其他形式
地球上的生物自然地分为几类，它们在不同的时间从生命之树上分出来。具有复杂细胞的生物群——真核生物，根据其细胞结构和身体组织方式的基本差异被进一步划分为几个主要群体。这些差异可以追溯到它们进化的早期。这些群体通常代表不同的界。在生物学的历史上，不同的生物学家将这些群体划分为2到6个不等的真核生物界，但他们一直认为，所有动物集合在一起形成了自己的动物界。
植物也有自己的为植物界。几乎所有的植物都能进行光合作用，但是光合作用比植物更早出现。第一种可以进行光合作用的生物，是简单的原核生物，称为蓝细菌。现代植物细胞中含有一种叫作叶绿体的微小绿色物质，它负责进行细胞的光合作用——叶绿体起源于10亿年前开始生活在其他细胞中的自由生活的蓝细菌。
目前，自由生活的蓝细菌仍然大量存在，它们和植物通过光合作用捕获太阳能，将氧气释放到大气中，同时从大气中吸收二氧化碳，从而使得地球生物得以生存、繁衍。如今，植物覆盖了地球大部分的陆地表面，在地球各地的浅海中也有大量的植物。除了提供氧气，它们还为动物提供食物来源和庇护所。很简单，没有它们，动物就不可能存在。
真菌以前被归类为植物，但对其细胞结构的研究表明，它们根本不像植物。事实上，它们与动物的关系比与植物的亲缘关系更近。像动物一样，它们也是异养生物，以有机物为食，而不是自己制造养分。它们的食物可能有生命，也可能没有生命——一些真菌攻击动植物并引起疾病。真菌可以是单细胞的，也可以是多细胞的。多细胞真菌主要由被称为菌丝的细丝组成，菌丝在土壤中广泛生长。我们星球上*大的单个生物体是美国俄勒冈州的一株蜜环菌——它的菌丝网络直径近6千米。真菌也会产生子实体——常见的蘑菇会将孢子释放到空气中。
一些生物学家认为还存在原生生物界。原生生物界的生物是单细胞生物，可以自由移动，没有细胞壁。然而，原生生物界并不是一个明确界定的群体，它们的成员并不被植物、真菌或动物，除上述三个共同点之外，它们之间实际上还有什么共同点，我们尚不清楚，而且它们可能并非从同一个祖先进化而来。色藻界是一个独特的群体，这个群体有时也被划入原生生物界，其中包括一些以前被归类为植物的多细胞生物。单细胞生物草履虫就是一种原生生物，它经常被用于生物课堂教学。
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