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进化世界哺乳动物(因为人类,有些动物甚至开始反向进化)

2023-01-21 23:19:49      小编:网络整理      我要评论

进化世界哺乳动物文章列表:

进化世界哺乳动物(因为人类,有些动物甚至开始反向进化)

因为人类,有些动物甚至开始反向进化

我们都知道进化是非常漫长的过程,至少都是以万年为单位的来划分的。不过,这种局面在人类崛起后就彻底被改变了。

不过人类给动物带来的改变有些微妙,有些时候是加速演化,有些时候是甚至是反向演化。

今天我要推荐的这部《进化的奥妙》就有讲到这一部分有趣的内容。

首先我们先来讲讲大象。我们现在能够见到的象只有三种了,分别是非洲草原象、非洲森林象和亚洲象,它们都有一个共同的祖先,曾经也有很多兄弟物种。

象的祖先始祖象长相平平,身材也比较矮小,更像是现代的亚洲貘,吻部比较长,可以适应半水生的习性,但是还没有长出很长的鼻子。

现在我们知道,它们朝着长鼻子的演化,我们也给它们设了一个长鼻目的分类。其实,我们很多人都不知道,能代表象族的并不只有长鼻子,还有长牙。

从始祖象开始,牙和鼻子就并驾齐驱,逐渐突破天际。到了上千万年前,象族已经出现了很多以牙齿为标志的兄弟。

比如有牙齿长在下巴的恐象,有下巴和牙齿特化成铲子的铲齿象,还有牙的长度超越身高的互棱齿象,还有上下都有长牙的四棱齿象。

长鼻目最繁荣的时期其实最有特点的是它们的牙,长鼻子倒是没什么变化。只是可惜,今天我们仅存的大象们,更多地靠它们的鼻子来生存。

长牙更偏向于一种用于求偶的工具。公象的象牙越长越大,就越受母象的青睐。久而久之,这种择偶模式成为了一种性选择,长牙基因就更有机会传递下去,经过数百万年的演化,才有今天雄伟的象牙。

然而,人类的出现改变了这一切。作为成年大象唯一的天敌,人类不仅猎杀大象,而且还是选择地猎杀象牙更长的个体。

仅仅数百年的时间,人类的猎杀就改变了这个物种。在南非的阿多国家大象公园里,有98%的雌性大象完全不长象牙。

原本长象牙在传宗接代上更有优势,是一种正向的选择,而在人类猎杀的干预下,长象牙反而是带来了更高的死亡率。

为了生存,大象也在适应人类的这种筛选,朝着不长牙的方向演化。它们花了数百万年才一点一点变长的象牙,却在百来年的时间里快速消失,这种反向演化真的是令人唏嘘。

看完大象的故事,我们再来说说马的故事。

马的故事相比于象就要简单得多啦。和象类似,马的祖先体型也非常小,只有狐狸那么大。

其实大多数哺乳动物都是朝着更大的体型演化的,这是因为早期的哺乳动物非常小,在恐龙大规模灭绝之后才逐渐崛起,补充上原本被恐龙霸占的生态位才开始体型变大。

具体到马,因为气候变化,一些森林变为草原。原本在森林里靠小体型躲避捕食者的策略就不顶用了,在开阔的草原上,跑比躲更有优势。

另一方面,更大的体型也就意味着更强壮,更难被捕食者猎杀,也能获得更好的视野,及时逃脱。

所以我们的始祖马演化方向非常明确,就是要跑得快,要更大。

其实有一个很有意思的部分这部纪录片没有讲到,那就是马下半身的演化,这点和马的奔跑速度密不可分。

我们知道我们的地球上绝大多数有四肢的动物都是五指的。青蛙、蜥蜴、乌龟这些变温动物有五指,猫、狗、熊这些哺乳动物有五指,鲸的胸鳍骨骼也是分五指的。

但是你会发现马只有蹄,并没有分开的五指,这是怎么回事呢?其实马的祖先也是有脚趾的,始祖马的前足有四趾,后足有三趾。

到了现代,马只剩一个脚趾着地了。其实这都是为了奔跑速度而进化的特征。我们根据行走方式的不同,将兽类分成三类,分别是跖行、趾行和蹄行。

一般来说,这三类动物的长途奔跑能力按照先后顺序递增。跖行动物的代表是熊和灵长类,以整个脚掌着地,不适合长时间奔跑。

趾行动物的代表是猫、狗,它们只有半个足底着地,有更强的奔跑能力。我们人类奔跑时可以前脚掌着地,但更多时候是全脚掌着地,介于跖行和趾行之间,说明我们比灵长类兄弟们拥有更强的长距离奔跑能力。

而马这类蹄行动物就是最适应长途奔袭的一种,仅用相当于人类脚指头的部分行走,而它们脚的结构被拉长,占到腿部长度的三分之一。

这种结构能够承受更大的冲击力,也能够保证步幅增大的同时不丢失灵活性。所有的变化都是为了更强的奔跑能力。

凭借着这套成功的方案,马的历代成员平步青云,高歌猛进,经历了数千万年的演化,终于变成了今天的样子,并且因为这个方向太过成功,马在演化的过程中基本就是一条直线,不像大象那样有很多分支。

更大更快的马原本生活得很滋润,直到人类出现。起初人类并没有把马当做一种畜力,而是当做猎物。在马的起源地北美,马在被驯化之前就已经灭绝了。

现在的考古学证据认为马的驯化发生在亚欧大陆,欧洲殖民者登上新大陆之后才重新将马带回北美大陆。现在,除了非洲的斑马以外,绝大多数的马都是被驯养的。

人类驯养马的历史已经超过5000年了,对他们的改变也不可忽视。根据不同的用途,人类有目的地培育了多种品种的马,有的耐寒,有的耐热,有的速度更快,有的耐力更强。

还有一些品种被用作观赏,更进一步还有宠物马。为了降低马的危险性,让人更好地亲近它们,人类培育出了侏儒马,也叫矮马。这些马成年的体型于中型犬相当,最小的只比家猫稍大。

你看,人家马从数千万年前就开始朝着更快更大的方向演化,可人类又把它们变回曾经的体型。这不也是一种反向演化吗?

关于进化的趣事还有很多,今天简单地介绍了两个被人类改变的案例,不知道各位能不能领略到其中的魅力。

这部《进化的奥妙》分六集,每一集都从一个具体角度科普生物进化的神奇之处。

可能对人类来说,进化是个很有意思的话题,可假如动物们都有思维,估计它们会认为进化是一项“辛辛苦苦百万年,一夜回到解放前”的坑兽玩意吧。

世界上最原始的哺乳动物是什么动物?

许多人初次看到鸭嘴兽这种动物的时候,都特别的惊奇,甚至很好奇它是否真实存在。鸭嘴兽是澳大利亚特有的物种,在地球上的生存历史十分悠久。它们虽然不是世界上最古老的动物,但是在哺乳动物界,鸭嘴兽却是当之无愧的元老,早在2500万年前就已在地球上出现,可以说是世界上最原始的哺乳动物之一。下面小编带你们来了解一下鸭嘴兽吧。

世界上最原始的哺乳动物

鸭嘴兽出现在1亿8千万年前,是地球上现存最原始、最低等的哺乳动物。它也是唯一一种生蛋后孵化幼仔的哺乳动物。鸭嘴兽生活在水里,是从鸟类到哺乳类之间的过渡类型,在学术研究上有十分重要的价值。

鸭嘴兽的形态特征

鸭嘴兽是未完全进化的哺乳动物,体长40至50厘米,体重0.7至2.4千克。它们的长相十分奇怪,身体似海狸,上面覆盖着褐色的浓密短毛,尾巴宽大而扁平,但是它们的嘴巴却像鸭嘴一样宽扁,脚掌也似鸭掌一样,趾间有薄膜般的蹼。在18世纪后期的时候,乔治·肖收到鸭嘴兽标本,也以为它们是恶作剧的产物。其实鸭嘴兽是一种很古老的动物,虽然数量极为稀少,分布也较小,但它至今仍然生活在澳大利亚。

鸭嘴兽的生活习性

鸭嘴兽仅分布于澳大利亚,它们喜独居,平时栖息在河流和湖泊中,白天睡觉,晚上出来捕食一些小的水生动物。鸭嘴兽主要借助自己宽大的嘴来寻找食物,因为上面布满了神经,十分敏感,能像雷达一样接收其它动物发出的电波。它们的食量很大,每天要吃掉几乎与自身体重相等的食物。

鸭嘴兽的毒性介绍

鸭嘴兽除了是最原始的哺乳动物以外,还是极少数用毒液自卫的哺乳动物之一。鸭嘴兽毒液的毒性并不是很大,只能杀死小型的动物,对人不会致命。但是如果不幸被它毒液射中,会导致剧烈的疼痛,并且痛感会持续数周,甚至是几个月。所以别看他们外形无害又可爱,被它们当作敌人攻击,还是会让你吃一番苦头的。

你知道啥时候出现哺乳动物的吗?

第一批陆栖羊膜动物(四足或四足脊椎动物,在陆地上产卵)出现在宾夕法尼亚地质时期(约3.2亿至3亿年前),并迅速占据了许多生存和繁殖的可用生态位。自然选择也相对迅速地使早期羊膜物种多样化,然而,在羊膜动物出现后不久,化石记录中也出现了它们的一个重要分支,介于蜥足类(爬行动物和鸟类的前身)和联会类(所有其他陆生脊椎动物)之间。在接下来的5000万年左右的时间里,根据化石证据,一种称为兽脚类(大型四足食肉动物)的特殊联会类动物似乎已经成为陆地脊椎动物的主导物种。在二叠纪晚期的地质时期,一种被称为犬齿龙(“犬齿龙”)的食蚁兽亚纲被证明是一种特别成功的物种。

然而,2.52亿年前,一切都发生了变化,二叠纪末的大灭绝(“大灭绝”)灭绝了大约70%的陆栖脊椎动物物种,结束了大型食肉兽脚类动物的统治地位。天鹅座龙是为数不多的在大灭绝中幸存下来的兽脚类动物之一,此后不久(约2.2亿年前),出现了一种新的、夜间活动的食虫类天鹅座龙的第一个化石证据:哺乳动物。

哺乳动物是脊椎动物羊膜动物,有毛发、复杂的中耳骨、大脑皮层和其他进化创新;雌性哺乳动物用乳腺分泌的乳汁哺育幼崽。大脑更大、嗅觉更灵敏、体型通常更小以及夜间活动的生活方式都有可能帮助早期哺乳动物在三叠纪世界中找到特定而成功的生存和进化利基,三叠纪世界越来越多地被大型食肉动物和草食性捕食者主宰,它们的血统也在大灭绝中幸存下来,包括恐龙和其他捕食性爬行动物。

在三叠纪至白垩纪(约2.5亿至6500万年前)时期的居民不知道的情况下,又发生了几次大规模灭绝事件,最近的一次可能是由界定白垩纪末期的大规模流星撞击引发的。这些事件将结束古代恐龙的统治地位(尽管它们的血统在现代鸟类中仍然存在),并将开辟新的进化生态位,最终使哺乳动物成为地球上占主导地位的捕食者。

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雄性为了交配长出毒刺,雌性又产卵又哺乳,鸭嘴兽到底有多离谱?

为了争夺交配权,雄性鸭嘴兽的脚跟会长出一个带有尖刺的“脚趾”,这根尖刺会分泌有毒物质;雌性鸭嘴兽又能产卵又能哺乳,那么它究竟属于哺乳动物还是卵生动物?

你第一次看到鸭嘴兽时是什么反应?

它到底是鸭子的祖先还是海狸和水獭的远亲?

为什么长着鸭子的嘴,水獭的脚和海狸的尾巴?

本文带你了解鸭嘴兽到底有多奇葩?

鸭嘴兽

2008年,美国、澳大利亚、英国和德国几个国家的科学家选定了一只雌性鸭嘴兽进行了基因测序,并将它命名为格伦尼。基因组分析显示,鸭嘴兽的奇特是“表里如一”的。它的基因组兼具了爬行动物、鸟类和哺乳动物的进特点,它的基因和它的外形一样,杂合了多种动物的特征。

鸭嘴兽的基因组谱

1798年,英国人约翰·亨特第一次在澳大利亚东部发现鸭嘴兽,因为还没有照相机,就画了一副鸭嘴兽的素描,连同它的皮毛一起寄回了英国。英国博物学家乔治·肖看到素描时,以为是约翰给他设下的一个恶作剧,寄回的皮毛只不过是亚洲动物标本剥制师的杰作,将鸭嘴缝到了海狸脸上。

但当他拿着剪刀打算将线缝剪开时,却发现上面没有丝毫缝合的痕迹。1799年,乔治在《Maturalist’s Miscellany》中正式描述了鸭嘴兽这种动物,但他本人也不确定这种动物是否存在。但在经过其他博物学家的共同鉴定后,才确定这是一个真实存在的物种。

鸭嘴兽一家都很奇葩

刚发现鸭嘴兽时,生物学家都默认将鸭嘴兽归为胎生哺乳动物。但在1884年,威廉·海·考德威尔带领150名澳大利亚原住民组成的团队找到了几枚鸭嘴兽的卵。

鸭嘴兽居然是卵生的?在经过细致长期的观察后,他们发现,鸭嘴兽一般在春季繁殖,每次产卵2~3枚,像鸟类一样,靠母体的温度孵化。10天左右,小鸭嘴兽就诞生了,孵出的幼兽发育还不完全,虽然有牙齿,但是眼睛看不到。

鸭嘴兽宝宝破壳瞬间

虽然是卵生的,但鸭嘴兽却靠哺乳长大,鸭嘴兽宝宝破壳后,雌性鸭嘴兽就开始展现它的哺乳能力。但更奇葩的是,鸭嘴兽浑身上下都没有乳房或乳头,进入哺乳期后,它腹部两侧的皮毛上会分泌乳汁,幼崽就可以通过舔舐母亲皮毛来获得营养。经过4个月的母乳喂养后就能独立觅食。这下可以确定了,鸭嘴兽是一种卵生哺乳动物。

鸭嘴兽喂奶

雄性鸭嘴兽也一样奇葩。鸭嘴兽四肢短小,脚上既有脚蹼又有勾爪,像是啮齿类动物的脚和鸭足的完美结合体。雄性鸭嘴兽的脚跟藏着一个秘密武器,一个带有尖刺的“脚趾”。这根尖刺会分泌有毒物质,仅在防御或争夺配偶时使用,大多用于争夺配偶,可以说是为了“打情架”而生的。

雄性鸭嘴兽脚上的毒刺

雄性鸭嘴兽脚上的毒刺

后来,科学家们在澳大利亚当地发现了鸭嘴兽的化石,通过仔细的检测后发现,这个化石来源于2500万年前。并断定它是从1亿5000万年前的其他哺乳动物中分支出来的,是没有完全进化成哺乳动物。通过将化石和鸭嘴兽现有的解剖体对比后,发现它几乎没有变化过,现存的鸭嘴兽妥妥的是一具活化石。可能是因为生存环境太过于安逸,没有太激烈的竞争和厉害的天敌,所以失去了进化的动力。

鸭嘴兽的化石

能产卵也能喂奶的动物不止鸭嘴兽一个

最古老的哺乳动物都属于原兽亚纲,发展到现在可以粗略分为三个支系,原兽、后兽和真兽。原兽身上拥有类似于爬行动物的原始特征,尾巴也不像哺乳动物那样退化得很小很灵活,原兽的尾巴依然发达粗壮。因此原兽与后兽和真兽的情缘关系很远。

哺乳动物支系图

原兽是唯一能产卵的哺乳动物群类,鸭嘴兽就属于原兽的一种,所以它既有孵化行为,又有哺乳行为。与之相近的还有一种动物,针鼹。针鼹也是典型的“四不像”动物,背部密密麻麻的尖刺像刺猬,乍一看像豪猪,雌性腹部还有类似袋鼠的育儿袋。针鼹同样生活在澳大利亚,不得不说澳大利亚真是孕育珍奇异兽的天堂。

针鼹

鸭嘴兽差点灭绝

鸭嘴兽保持同一个形态生存了千万年都没有灭绝,却因为人类造访澳洲大陆,让鸭嘴兽差点绝后。

鸭嘴兽一般栖息在河流湖泊中,会把窝建造在沼泽或河流岸边,这些地方阴暗潮湿,需要有厚厚的皮毛来御寒。鸭嘴兽皮毛保暖性强的优点被人类发现后,就常常被捉来,取其皮毛制作毛毯、拖鞋和毛披肩等制品。所以在20世纪早期,鸭嘴兽被大量捕杀即使它的皮毛卖到高达2.9万美元一张的高价,依然有很多贵族争相购买。

鸭嘴兽皮做的披肩

不仅如此,科学家在2010年成功弄破译了鸭嘴兽的乳汁蛋白的结构,发现它是一种3D折叠结构,仅存在于鸭嘴兽这样的单孔目动物体内。这就让鸭嘴兽的乳汁中具有独特的抗菌性,或许可以用来研发新型药物或疗法,对抗超级细菌。

2016年,《自然》杂志的《科学报告》期刊上发表了一篇文章。科学家又发现鸭嘴兽的内脏中含有一种荷尔蒙,这种荷尔蒙称为胰高血糖素类糖素样肽(GLP-1),能够刺激胰岛素的分泌,调节血液中的葡萄糖含量。稳定的糖素样肽对二型糖尿病的治疗有很好的疗效,也许可以用来研制降糖药物。

鸭嘴兽

不要让后代也认为鸭嘴兽是恶作剧

到了19世纪末20世纪初,就开始流传着鸭嘴兽已经灭绝的传闻。实际上,2008年,IUCN才将鸭嘴兽评级为“近危”,也就是说数量在减少,但暂时还没有灭绝危险。

2019年,澳大利亚发出了预警,鸭嘴兽的数量将在50年内再次减少47%到66%。这次数量锐减不会是由于人类捕杀直接导致的,但也算是人类间接造成的。

近几年澳大利亚土地破坏严重,持续干旱,极端天气也在不断增多。鸭嘴兽的栖息地水资源越来越少,有的河流甚至面临枯竭,导致鸭嘴兽觅食困难,现有的栖息地也会不再适合它们繁衍后代。

鸭嘴兽的活动范围

这种奇怪的小动物也许在某一天真的会完全消失在地球上,好在澳洲政府也对鸭嘴兽进行了一些人工繁殖和保护措施,不然如果它们真的消失了。再拿照片给我们的后人看,他们可能也觉得这是恶作剧的产物。

大脑是如何进化出来的?为什么只有人类进化出高度发达的大脑?


大脑的演化就是一部波澜壮阔的史诗。

你这颗头颅有多发达,祖先就有多辛酸。

5.4亿年前,当我们的祖先还是冠状皱囊动物这种原始后口动物时。

节肢动物在链状神经系统的基础上,率先发展出了较为复杂的大脑。

不仅缔造了寒武纪泛甲壳类动物的繁荣,也诞生了海洋的第一任霸主——奇虾。

作为节肢动物,相对于环节动物(蚯蚓等)的链状神经系统,奇虾头部的3对神经节,愈合成了前脑、中脑,以及后脑。

早先研究以为奇虾是叶足动物,后来发现它与真节肢动物的关系更近。

发达的前脑控制着奇虾的行为,以及一对发达的眼睛。它们的眼睛已经非常接近现代昆虫的复眼,单个眼睛拥有16000个晶状体,比苍蝇的5倍还多一些。

非凡的视力,助力它们俯视一切猎物。

中脑掌管奇虾的触觉,两根触角上布满了倒钩。

后脑发出的神经控制着下唇和消化管。

寒武纪时期节肢动物的神经系统,和现代甲壳类动物只是大同小异:

5.2亿年前的延长抚仙湖虫(左);现代甲壳类神经系统(右)

虽然后来的研究证明奇虾的猎物可能并不是三叶虫,但他们吃的微生物,以及泥里的虫状生物,可能正是我们的远祖近亲。

节肢动物空前发达的大脑,相对于前寒武纪的生物,无异于降维打击。

前寒武纪时代的大量水母类生物,仅仅只是网状神经系统,甚至连大脑都没有。刺激某一个点,全身都会出现神经反射。

随着神经系统的集中,扁形虫有了中枢神经,出现了原始大脑,但仅仅只有两根神经索。具有的眼点,也只有最基本的感光能力。

虽然环节动物率先有了链状神经系统,但相比节肢动物也原始很多,没有足够发达的运动器官和眼睛。

演化出节肢动物时,发达的大脑才足以支持足够发达的运动器官和感觉器官。

人类的远祖冠状皱囊动物,神经系统应该比扁形虫神经更复杂,但又比蚯蚓神经更简单。或许和线虫神经系统复杂度相当,由几条神经索构成。

随着不断演化,神经索往背部集中卷曲成管状,然后再通过棒状结构固定,于是就演化出了最早的脊索。

虽然脊索的神经高度集中,但一开始却是相当简单的虫状生物:

这是最早的脊索动物皮卡虫,和文昌鱼有相近的关系

从文昌鱼的结构来判断,皮卡虫仅仅只有脑泡,以及发出的两根神经分别控制原始的眼和嗅窝,它们甚至连分辨事物形状的能力都没有。

文昌鱼头部特写

如此简单的结构,令人类远祖在奇虾的制霸下,瑟瑟发抖:

然而,生物演化是“适者生存”。

只要活下来,就能传下基因,并非有脊索就一定会演化出大脑。

像海鞘这种尾索动物,幼体时期在尾部还有脊索,但经过变态发育后,“吃掉”了自己的脊索,原来的背部神经管也退化成了神经节,过上了咸鱼般的营固着生活。

尾索动物苟且偷生了数亿年,这或许是早早灭绝的第一代霸主奇虾,所永远没有想到的吧。

然而,对于直面惨淡人生的头索动物来说。

节肢动物的制霸统治,对它们产生了很强的选择压。

所谓师夷长技以制夷,你有眼睛,我同样可以演化出眼睛来。

奇虾和皮卡虫,拥有相同的基因PAX6:

PAX6是一种十分古老的基因,早在扁形动物中就已经出现。

这个基因令扁形动物头部,出现了能够汇聚色素的凹陷(眼点)。这个凹陷,可以说是眼睛的最初形态。

在后来的演化过程中,无论节肢动物,还是脊索动物,甚至后来的头足纲动物。

他们眼睛无一例外,都是在PAX6基因的控制下发育而来的。

相应的处理器带动相应的配件。

眼睛的发育,促进了大脑的发育。

5.3亿年前,脊椎动物正式诞生:

海口鱼

海口鱼和昆明鱼是最早的脊椎动物。

除了活动能力大大提升之外,它们依旧还相当于的原始。仅仅只有4cm长,在原始海洋中苟且营生。

不过相比起文昌鱼,海口鱼已经有了后来脊椎动物大脑的雏形。

它们的大脑分成大脑、间脑、中脑、小脑、延脑五个部分。

虽然因为图片伪造,海克尔胚胎重演律在生物学史上颇具争议,但所有脊索动物胚胎,大脑发育的确会经历相似的过程,虽然算不上真正的“重演"。当初海克尔的伪造,正是刻意抹除了绝大部分的差异。

人类胚胎发育过程中,原始的脑泡会先发育成三个,然后再发育成5个:

可以看出,人类胚胎早期的大脑发育,与原始脊椎动物的大脑具有一定的相似性。

当然,海口鱼其实并不算真正的鱼类,而是接近盲鳗的生物。

它们没有下颌,通过原始的鳃囊进行呼吸,在原始海洋的生存竞争能力并不够强。哪怕感官越来越敏锐,肌肉越来越发达,也只能在节肢动物的制霸下,勉强生存。

我们的鱼类远祖在不断被淘汰的过程中,只能通过甲胄才能勉强生存,于是演化出了甲胄鱼:

所谓道高一尺,魔高一丈。

时间来到了奥陶纪(4.8~4.4亿年前)。

节肢动物演化出了更加凶残的掠食者,海洋第二代霸主:板足鲎(海蝎子一类动物)。

板足鲎可长到1.5米

除了海蝎子,这一时期还出了庞然大物:房角石。

房角石可长达10米,它们的神经系统,由4对神经节构成,发达的脑神经节形成了大脑,并分化出听、嗅、视觉神经。

它们的发达神经系统,为未来章鱼的演化提供了生理基础。

房角石是最初海洋霸主中,第一位拥有柔软“手(触手)”的掠食者。

这个时期的海洋可谓是血腥无比。

但人类远祖的配置依旧十分的简单,只能猥琐发育。

经历血腥的洗礼,4.8亿年前,甲胄鱼中的的一支演化出了星甲鱼:

这种类似棒槌的鱼类,看起来其貌不扬,却将很快迎来属于它的时代。

所谓房(角石)算不如天算,4.5亿年前,奥陶纪大灭绝发生,85%的物种灭绝。奇虾彻底消失,还包括所有的大型房角石。

在头足纲暂时受挫的时候,海蝎子抓住机会,疯狂打野,很快成长长达3米的大哥——翼肢鲎。

它们甚至已经开始带着兄弟进军陆地。

看这狰狞的外表,狂野的姿态。

人类老祖宗顿感压力山大,不得不替换了处理器。

节肢动物的处理器(神经纤维)传导速度最高2米/秒左右。甲胄鱼演化出骨甲鱼之后,把原始传导神经替换成了髓鞘:

这种在高等脊椎动物中再司空见惯的神经纤维,在原始海洋却是一场前所未有的革命。

如果说节肢动物的处理器是单核的,那么骨甲鱼的处理器至少相当于八核,神经传导速度达到100米/秒。

骨甲鱼成功点出了前所未有的金手指。

与此同时,骨甲鱼还进化出了偶鳍。

这最初仅仅只是为了辅助平衡的玩意儿,却是生物进化史上仅次于髓鞘的“金手指”。

因为——偶鳍最后进化成了高等陆生动物的四肢。

但在原始的海洋,芯片(大脑)配置不高的情况下,髓鞘和偶鳍,也尚不能让骨甲鱼崛起。

那么骨甲鱼就不能崛起了吗?

当然不是。

既然奇虾、翼肢鲎是靠坚甲和嘴部崛起的,那么骨甲鱼也可以再来一遍。

但作为脊椎动物,来得自然有一点不一样——它进化出了下颌。

这就是初始全颌鱼(4.3亿年前):

颌的重要性不亚于四肢,初始全颌鱼完全告别了“过滤嘴”的生活。

但作为脊椎动物,骨骼内置,在咬合方面,大大优于原始节肢动物。

于是史无前例的咬合功能,再加上身披铠甲,令它们迅速崛起,逐渐夺走了翼肢鲎的霸主地位。

鱼类很快进化,全身的甲也越来越厚,最终称霸了原始海洋。

于是,盾皮鱼出现了。

盾皮鱼中的邓氏鱼体长可达10米,俨如外星生物,在原始海洋谁与争锋?

邓氏鱼与人类形象对比

当然,这一支并不是人类的祖先,人类祖先走向了硬骨鱼的方向进化。

梦幻鬼鱼(4亿年前)是最早的硬骨鱼。

此时鱼类的脑神经已经变得越来越发达,中脑为主要的神经中枢。随着感官的细化,也有了10对脑神经,为后来神经系统的复杂演化奠定了基础:

硬骨鱼大脑(鲤鱼)

梦幻鬼鱼没有什么雄霸的能力,但好歹身板够硬,能够在邓氏鱼的统治下艰难生存。

随着海洋生态位逐渐被占满,生存竞争也变成了地狱级的难度。

但惹不起还躲不起吗?

同胞都变得越来越凶残,老子上岸总行了吧?

于是硬骨鱼中的一支演化成了肉鳍鱼(3.8亿年前),开始有了在浅滩溜达的能力,提塔立克鱼更是开始尝试进军陆地。最后化身鱼石螈,成为最早的陆地脊椎动物——两栖类。

四族类登陆

两栖动物的大脑比起鱼类来说复杂不了多少。

但出现了植物性神经,以及原脑皮:

两栖类的大脑,和人类的脑干以及小脑部分极其的相似:

这是人类的脑干和小脑:

在两栖动物进化成最早的羊膜动物之后不久,发生泥盆纪大灭绝事件(3.65亿年前),存活下来的四足类,开始分别向蜥形纲和合弓纲(3.2亿年前)进化。

蜥形纲和合弓纲的专业解释就不说了,最简单的话来说就是,恐龙、鸟类的祖先是蜥形纲,合弓纲这一支最后进化成了哺乳动物。 当然,史前有着大量类哺乳动物,但基本都灭绝了。

植被的繁荣,带来陆生物种的繁荣。

随着生态位的争夺,在不断竞争过程中,爬行动物的四肢、感官都变得更加的发达,原始鳄类一度称霸。

早期爬行动物虽然还是变温的,但演化出了较发达的大脑。

它们的端脑发达,成了大脑的主要结构,分为三层。不仅增大的纹状体,也令大脑体积越来越大,甚至第一次出现了新脑皮(新皮层),但此时的新皮层极其的原始。

在后来的演化中,新皮层逐渐演化成了处理各类信息的中枢。

2.5亿年前二叠纪-三叠纪灭绝事件,2亿年前三叠纪-侏罗纪灭绝事件,开启了恐龙的盛世。

恐龙和鸟类,大脑结构和变温爬行动物大同小异,为了适应飞翔,小脑变得更加发达,纹状体多了上纹状体。大脑主要结构依旧是三层的旧皮层,新皮层并未明显的发展。

鸟类大脑与人类大脑的对比关系:

类哺乳动物(合弓纲)这一支,下丘脑、海马体以及杏仁核则得到了充分发育,纹状体则朝着基底神经核方向演化。

现代哺乳动物的大脑,则是在类哺乳动物大脑的基础上发育而来的。

1960年,美国神经科学家Paul D. MacLean,注意到了脊椎动物大脑演化的规律,提出了三位一体的大脑模型。

总的来说,该理论把与爬行动物相似的脑区部分称为爬行动物脑。

主要包括脑干、小脑、基底神经核(源于纹状体)等。

脑干掌控着身体内的植物神经,调节心率、呼吸、体温,以及相关的生物节律。

小脑司运动平衡。

而基底神经节则和习惯行为,无意识的随意运动有关。

边缘系统是包括古皮层、旧皮层等皮层的总称,又被成为古哺乳动物脑。

早期四足动物,先后演化出原脑皮层、古脑皮层、周围旧皮层,以及中间皮层。

大约2亿年前,在恐龙制霸的过程中,小型类哺乳动物生活在丛林生态位。长期生存压力的选择下,让哺乳动物诞生之时,大脑就已经折叠出了一点点厚度的新皮层。

真正的哺乳动物(吴氏巨颅兽)诞生了:

如果说,从鱼类到哺乳动物,大脑的演化是不断地在地基的基础上加高楼层:

那么,从低等哺乳动物到人类大脑的演化过程,就是在进行精装修。

和鸟类进化纹状体不同,哺乳动物走上了折叠新皮层的演化之路。

相对来说,对于种内、种间竞争更大的物种,新皮层折叠的沟回也就越多越深。而被子植物的出现,以及繁荣,形成丰富多样的现代丛林,也为哺乳动物的发展提供丰富的生态环境。

6500万年前,白垩纪末期大灭绝,随后没多久,灵长类也差不多正式诞生了。

6000万年的普尔加托里猴,通常被认为是最早的灵长类。它们此时的新皮层沟回应该还比较少,接近老鼠大脑的光滑度。

灵长总目这一支,从老鼠到猴子再到人类,大脑的整个演化过程,几乎就是新皮层更加复杂化的折叠过程:

从左到右:老鼠、猴子,人类的大脑

新皮层虽然仅仅只有薄薄的三毫米,却有六层结构:

为了处理各种复杂的信息,人类新皮层形成了不同的区域,这些区域主要归类为三个区:初级感觉区、初级运动区,以及联络区:

感觉区包括:听觉、视觉、躯体感觉等等;人类同时还具有专门的语言区,有时候又把语言区归为联络区的一部分

初级感觉区和初级运动区的神经细胞高度特异性,直接接受感受器的神经信号,并与枕叶、颞叶、中央前后回相联系,形成相应的联络区。

大脑皮层的初级反射活动,是绝大部分哺乳动物都具备的,但低等哺乳动物的联络区并不发达,它们的意识主要以初级意识为主。

灵长总目这一支,演化到猿类之后,皮层联络区才开始飞速发展,有了形成高级意识的基础。

除了语言区外,联络区还包括:

对自我身体看法、信念和以及情感态度相关的顶枕联络区;

具有多种感觉整合,概念构思的颞叶联络区;

负责判断、预见,以及人格属性的前额叶联络区。

除了前额叶区,各部分区,同时包含视觉、听觉,以及躯体感觉联络区

为什么人类的大脑皮层就演化得更加复杂了呢?

人类新皮层不仅占大脑皮层的94%,甚至占据了整个大脑的70%以上。

新皮层与记忆、学习,甚至意识形成高度相关。

从早期哺乳动物到灵长类,最大的变化,在于生活技巧、运动能力、感官能力的演化。这些综合原因,促进了大脑联络区的发展,令新皮层折叠出了更多、更深的沟回。只有新增加的新皮层表面积越多,也能支撑复杂的大脑活动。

这里不妨以手的演化来举例。

哺乳动物诞生之后,由原来鱼类偶鳍进化而来的四肢,已经渐渐有了抓握的能力。

但在这之后,根据抓握的不同,攀援始祖兽(1.3亿年前有胎盘哺乳动物)的后代进化走向了五个方向:

一、老鼠那样的,一定的原始抓握能力。

二、灵长类那样,强化抓握能力。

三、食肉目(猫狗祖先)那样的,把爪子转化为利器,相对丧失抓握或者全部丧失抓握能力。 四、蹄类动物那样,彻底丧失抓握能力。

五、重返海洋,再度化四肢为“鳍”。

不难发现,作为哺乳动物,各种类别的动物智商都很高,互相之间虽然有差异,但并没有天堑之别。

真正天堑出现的时候,是高等灵长类抓握能力的逐渐变化——对生拇指。

早在1900万年前的时候,长臂猿远祖为首的古猿,因为抓握能力的强化,智商比起其他灵长类得到了很大的提升。

1800万年前原康修尔猿,属于人猿超科

1600万年前,作为人类和红毛猩猩的共同祖先,已经能开始用简单的现成工具(木棍什么的)。

无论之后的森林古猿、腊玛古猿,其实都是在强化“抓握”这个金手指而已。

而这个金手指还有一个作用,就是促进了大脑的发育。早在人类远祖进化为初始全颌鱼的时候,因为下颌的出现,咽腔缩小为管道,给大脑的发育提供了空间。随后长达数亿年,到人类时,大脑已经占据了身体最大的比率。

不过早期(700万年前)的人类远祖乍得沙赫人,拇指还很短:

乍得沙赫人属于人族,族是介于属和科之间的分类

因为拇指短,无论双手怎么发育,抓握能力终究是有天堑的。

所以他的后代中,一支保留了原来的大拇指,演化成为了今天的黑猩猩。

一支把大拇指进化得更长了,他们就是南方古猿。

大拇指更长,更加灵活,更加富有抓握能力,所以南方古猿下地干活了(通常说法是,森林古猿走出丛林,进化为南方古猿)。

为了能够驱动灵活双手,芯片必须再度升级(脑容量的提升)。

想想看,占据如此多处理资源的双手,不提升芯片怎么得行?

芯片提升,然后和语言方面(族群的发展,社交发展,有了语言的需求)又互相促进,芯片再度提升。

黑猩猩的大脑与人类的大脑极其的相似,它们几乎相当于缩小版的人类大脑:

除了缩小以外,人类前额叶也比黑猩猩更加发达,这正好属于前额叶联络区的部分,这就造成了黑猩猩与我们在思维判断能力,以及人格属性上的差异

现代人脑容量1500ml左右,早期人种脑容量700-1000ml不等,而南方古猿的脑容量只有450-530ml,猴子的脑容量低到200ml。

人类在近300万年内,脑容量飞速增加,这是怎么做到的?

2020年的一份研究论文显示,人类与黑猩猩的差异,并没有人们想象中的那么大。

英国剑桥大学医学研究理事会分子生物学实验室Madeline A. Lancaster教授的的研究团队,发现了一个新的分子开关——ZEB2 基因 。

这个开关,可以实现人与黑猩猩大脑的“无缝切换”:

人类神经祖细胞成熟时间在7天左右,而黑猩猩是5天左右。

对黑猩猩的大脑中的ZEB2 基因进行延迟激活,就可以令黑猩猩的大脑进行“充分”的发育,最终长得和人脑相似。而人类的ZEB2 基因被提前激活,则可以导致大脑的发育“不够充分”,从而最终和黑猩猩的大脑相似。

大脑发育5周,从左至右:人类、大猩猩、黑猩猩对比

即便不考虑ZEB2 基因,黑猩猩的大脑也更像是缩小版的人类大脑,会经历几乎一模一样的发育过程:

原始神经胚形成→前脑发育→神经细胞增殖分化→突触连结、神经回路建立→神经髓鞘化

人类与黑猩猩属的基因差异只有1.3%,可能相当多的性状差异,实际都是相应分子开关所决定的。

人类的演化和地球环境、气候的改变息息相关。

200~300万年前。

地球进入了第四次冰期,恶劣的气候,给人类演化增加了史无前例的沉重砝码。

非洲环境变得更加的恶劣,不仅干旱,还越来越寒冷,食物越来越少。大量的人类和动物在这一时期灭绝。

ZEB2基因被延迟激活, 不仅脑容量开始提升,而且童年时间也开始延长,以令大脑进行充分发育。

2006年,自然杂志发表了一篇关于南方古猿的文章,详细介绍了年仅2岁零4个月的迪基卡小孩(Dikika child)

这是迪基卡小孩的大脑与黑猩猩大脑的对比:

​虽然迪基小孩大脑后侧枕骨位置有专门负责视觉功能的沟槽,它的脑容量仅仅只有275毫升,是成年南方古猿成年个体的70%,相同年龄的黑猩猩,脑容量能达到成年个体的85%。

也就是说相比起黑猩猩,南方古猿幼年个体的脑发育速度明显变慢了。

更加漫长的童年,在南方古猿身上便已经出现。 学习的更多知识和经验, 帮助他们更加适应恶劣的环境。

随着南方古猿活动区域的拓展,不同种群的产生是自然而然的事情。

但活动区域过大,必然产生物理隔离,由此形成生殖隔离,于是南方古猿演化出了不同的种属。 例如阿法南方古猿、羚羊河南方古猿、 非洲南方古猿、惊奇南方古猿……

演化出直立人之后不久,南方古猿还是灭绝了。

要知道南方古猿的身高也就一米出头,而直立人为主的真人属身高普遍达到1.5m,长高了近半个身子。

这里可以看到一个十分残酷的事实:个子矮小的古猿人,以及智力不够高的,几乎都在残酷的自然之下系数灭绝。

也正是因为残酷的竞争,直立人大概就已经走遍了全球大部分地区(所谓第一次走出非洲)。

然而除了寒冷也就罢了,当时的非洲气候,还出现周期性的波动。

在20万年的时间内,曾出现过五六次森林到草原的变化过程。

恶劣的气候,逼迫人类走遍踏入不同的大洲,但也因此出现地缘隔离,诞生了越来越多的人种。 例如能人、树居人、卢道夫人、匠人、直立人等等。

直立人从180万年前走出非洲,而现代人是20万年前走出非洲,直立人和现代人是完全不同的两支人类。两支人类都演化出了丰富的亚种。

智人的演化,实际从120万年就已经开始,在40万年前,才和尼安德特人的祖先分道扬镳。7万年前走出非洲的现代人和尼安德特人发生过短暂的基因交流。所以除了非洲之外的现代人基因中,存在1%-4%的尼安德特人基因。

演化出来的现代人,生存能力无异于是最强大的。

一些人种自己灭绝了,一些人种则被现代人消灭了。

人类拥有极强的战争属性,这或许是100多万年前,残酷的竞争已经铭刻到了基因之中。

我们作为胜利者,除了一部分是自然灭绝的外,极有可能还有很多人种,是被我们亲手埋葬(甚至吃掉)。

不仅仅尼安德特人,包括现代人种下的奥莫人、科罗马农人、山顶洞人、柳江人也悉数灭绝。

人类演化过程中的残酷,是无数现代人不可想象的。

从智人诞生到现在,人类大脑的主体结构都没有发生本质性的变化。

在波澜壮阔的生物演化史上,最终出现高度发达的大脑几乎是必然性。

即使没有人类,其它动物的大脑依然会继续演化下去。

◆最后,看脑的发达程度,当前最合理的应该是脑化指数:

相对于其它动物来说,大脑的发达程度,海豚是最接近人类的,可能和它们丰富的语言有关。

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