阿西莫夫最新科学指南-下 [美]- 第52部分

与此类似的撞击很可能是周期性发生的，每次也都造成大灾
难，以白垩纪末的这一次最严重，因而最容易观测到并可以仔细加
以证实。当然，类似的现象将来可能还会发生，因为空间还存在有
许多流星，除非人类发展出特殊能力，能在流星尚未撞击到地球之
前就把它毁灭。确实，现在看来大灾难似乎每隔　
2　800万年发生
一次。1984年，科学家们推测，太阳有一颗伴星，每隔　
2　800万年
就侵入近日点，使彗星云层分裂并将上百万个碎片散布到太阳系
内部来，有些必然会撞击到地球。

这一撞击会立即把附近地区毁掉，但对整个地球的影响更大，
大量的灰尘会升到平流层，笼罩着大地，使地球陷入漫长的黑夜
中，光合作用也因此而中止了。　


1983年，天文学家萨根及生物学家　
P。　R。埃尔利希曾经指出，
若发生核战争，只要现有核武器的　
1/10，就足以引起一场人为的
寒夜，持续之久，可以使人类消灭殆尽，这场浩劫不是人类能承受


第十六章　物　种

第十六章　物　种

得了的。

然而不论是由什么原因导致白垩纪末期爬行类的灭亡，都意
味着新生代哺乳动物代的来临，并且一直延续到今天。

生物化学上的变化

所有生物都是由蛋白质构成的，而各种蛋白质所含的氨基酸
也都相同，这个事实在一定程度上证明了现代生命的统一性。最
近，同样的证据表明，我们和以前的生物之间也具有这种共同的特
性。一门新的科学——古生物化学，开始于本世纪　
50年代末期，
当时发现在一些　
3亿年前的化石中含有蛋白质的遗迹，其氨基酸
组成和现代的完全相同——甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、谷氨
酸、天门冬氨酸等，没有任何一种和现代的氨基酸有所不同，而且
碳氢化合物、纤维素、脂肪和卟啉，也都和目前的完全一样。

借助目前的生物化学知识，可以推测出一些生物化学上的变
化在动物进化过程中所起的作用。

首先研究含氮废物的排泄。很明显，排泄这些含氮废物的最
简单的方法，就是以氨分子的形式排出。因为氨分子小，容易通过
细胞膜渗透到血液中，而氨的毒性极强，血液中氨浓度只要超过百
万分之一就会致死。这对海水中生活的动物不成问题，因为它可
以经由鳃把氨不断地释放到周围的海水中，但是陆地上生活的动
物就没有这种能力。如果要把不断生成的氨由尿中排出去，那么
动物就会失水而死；所以陆地上的动物所排泄的含氮废物，必须是
毒性较低的尿素。这种尿素物质在血液中浓度高达　
1％也不会有
危害。

现在的鱼类所排泄的含氮废物就是氨，蝌蚪也排泄氨。但蝌
蚪到成长为青蛙，便改为排尿素。生物由水生到陆生，这种化学上
的变化和由鳃变为肺是同等重要的。


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当总鳍鱼类登上陆地，慢慢变成两栖类时，这些生物化学上的
变化，应该就已开始。因此，有充分的理由使人们相信，生物化学
上的进化和形态进化占有同样重要的地位。

由两栖类到爬行类，还要经历一段重要的生物化学变化。爬
行类的卵中，水分有限，如果胚胎中也是排尿素，一定会造成卵内
的浓度太高，解决这个问题的方法就是改为生成尿酸，而不是生成
尿素。尿酸是一种嘌呤分子（与细胞核酸中的腺嘌呤和鸟嘌呤相
似），不溶于水，因此可以以小粒晶状析出，这样就不会再进入到细
胞中产生危害了。

成长为成体以后的爬行类，仍旧排尿酸，但没有一般的尿液，
而是以半固体状态由排粪便的出口排出，这单一的开孔称为泄殖
腔。

鸟类和卵生哺乳类的卵，和爬行类相似，仍保留泄殖腔和排尿
酸的机制。事实上，卵生哺乳类也叫做单孔类（分类上也叫做单孔
目），就是这个缘故。

有胎盘的哺乳类的胎儿，可间接和母体的循环系统相连，胎儿
产生的含氮废物很容易被冲淡，因此是以尿素形式转到母体血液
中，由母体的肾脏排出。

成体以后的哺乳类，要大量排出尿液以除去尿素，因此有两个
分开的出口：一个是肛门，排出固体的食物残渣；另一个是尿道
口，专门排尿液。

事实上，所有生命都是有其共通性的，然而种与种之间，还是
存在有分类系统上的、可发现的小变异，由上面所提含氮废物的排
泄，便可略知其一二，而且随着种类间进化关系相差越远，差异也
就越大。

例如，动物的血液能产生抗体，用以抵抗某些外来的蛋白质，
如人类血液中的蛋白质。如果将这种抗血清单独分离出来，会和


第十六章　物　种

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人类的血液凝集，产生剧烈的反应，但是如果和其他种生物的血相
混，就不一定会起作用（谋杀案中常借用此法鉴定血迹是否为人类
的）。有趣的是，能和人血起剧烈反应的抗血清，只会与黑猩猩血
液起微弱的反应；而和鸡血能起强烈反应的抗血清，也只能很轻微
地和鸭血起反应。因此，从抗体的专一性可以指示生物间的亲缘
关系。

由血清试验可显示复杂的蛋白质分子间有些微小的差异，在
亲缘极近的种类之间，差异更小，甚至于其血清反应相同。

本世纪　
50年代，生物化学家极力研制能精确分析蛋白质的氨
基酸结构的技术，因而使利用蛋白质结构来分类的方法得以快速
发展。　


1965年发表了一份详细研究灵长目的各类型血红素分子的
报告，其中也包括人的血红素。在血红素中有两种肽链：一种为　
α
链，在各种灵长目动物中差别极小；另一种为　
β链，有较大的差别。
其中有一种灵长目动物的　
α链，只有　
6个氨基酸和人类的不同，而　
β链则有　
23个氨基酸和人类不同。根据血红素分子的差异判断，
人类大约在　
7　500万年前和其他猿猴分化出来，这时也正是马和
驴的祖先分化出来的时候。

凡是需要呼吸氧的生物——植物、动物和细菌，其细胞内部都
有细胞色素　
C，这种细胞色素　
C是一种含铁的蛋白质，由　
105个左
右的氨基酸组成。分析不同种类的细胞色素　
C的分子，发现人类
与恒河猴之间只有　
1个氨基酸不同，而人类和袋鼠则有　
10个氨基
酸不同，和鲔鱼有　
21个不同，和酵母菌则有　
40个不同。

借助电子计算机分析，科学家推算出每改变一个氨基酸平均
要经历　
700万年的时间。根据这样的估计，可以计算出某一种生
物是在多少时候以前从其他生物中分化出来的。由细胞色素　
C
的分子推算，较高等的生物和细菌大约在　
25亿年前就分开了（换


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句话说，在那以前，可能有某种生物可以说是所有真核生物的共同
祖先）。同样，　
15亿年前植物和动物还有共同的祖先；　
10亿年前，
昆虫和脊椎动物的祖先也相同。因此必须了解，进化论不只是在
化石方面站得住脚，在地质学、生物学、生物化学方面也得到广泛
的支持。

进化速率

假使　
DNA链上的突变（从而导致氨基酸形式的改变）是由随
机因素决定的话，那么进化速率就可以认为是大致恒定的了。然
而有些时候进化速率似乎特别快，那时就会出现许多新种，这就是
前面提过的间断的进化。或者在地球史上的某些时间内，突变率
特别大，频繁的突变产生出来许多新种，或是使很多原有种类不能
继续活下去（这也可能是新种比原有种更有利于生存，因此在竞争
中把原有种逼上绝路）。

加速突变的环境因素之一是高能辐射，而地球表面在任何时
候都受到来自各方的高能辐射的照射，大气层虽然能吸收掉其中
的大部分，但却抵挡不住宇宙射线。是不是宇宙射线在某些时候
比其他一些时候强呢？

如果用另一种想法解释则又不同了。宇宙射线会受地磁的影
响产生或多或少的偏移，而地球磁场强度也随时会改变，有时甚至
会变为零。希曾在　
1966年指出，当地磁强度为零时，地球表面接
受的宇宙射线最多，此时引起突变的速率会突然大增。照这种说
法，这种现象就变得颇为严重了，因为现在地球好像正走向地磁强
度为零的时代！

那么，当地球附近有超新星产生时，又会怎么样呢？超新星若
靠近太阳系，应该会使照射到地表的宇宙射线明显地增加吧？一
些天文学家已经在猜测这种可能性呢！


第十六章　物　种

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人类的起源　


17世纪时，爱尔兰的大主教厄谢尔认为，人类起源的确切年
代是公元前　
4004年（他当时用的英文字　
“man”应该是包括男性和
女性，直到本世纪　
60年代女权运动崛起时，对这个字才有所争
议）。

在达尔文之前，很少人敢对《圣经》上关于早期人类历史的解
释提出质疑。《圣经》上最早而合理的确切年代的记载可追溯到扫
罗王朝。扫罗是以色列的第一位国王，一般相信，他于公元前　
1025年登基。厄谢尔主教和其他研究《圣经》的学者，由《圣经》年
代表上所叙述的日期回溯，结果认为，人类和宇宙的产生不会超过
几千年。

早期的文明

考证希腊历史学家所记载的人类历史，简直和《圣经》的记载
相当或者还不如《圣经》的记载古老。他们所记载的人类历史始于
公元前　
700年，模糊的传说所提到的大约公元前　
1200年的特洛伊
战争，乃是超越这个历史核心之外的记载。然而更模糊的传说，则
是弥诺斯国王所统治下的克里特岛上的前希腊文明。除了历史学
家的著作之外，18世纪以前人们对古代人类日常生活的情况一无
所知。公元　
79年，因为维苏威火山爆发而埋没于地底的庞培城及
赫尔库拉尼姆城，在公元　
1738年的时候，被挖掘出来。这是历史
学家们首次知道可以借助挖掘而发现某些东西，考古学也就因此
而得以发展。


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19世纪初期，考古学家开始片断地目睹了希腊及希伯来历史
学家所叙述的人类文明。　
1799年，当波拿巴将军侵略埃及的时
候，军队中有一位名叫布萨德的军官，在尼罗河出口之一的罗塞塔
城，发现了一块碑石。这块用黑色玄武岩厚石做成的碑石，上面刻
有用　
3种文字书写的碑文，第一种是希腊文字，第二种是埃及古老
的象形文字（当时认为是神的文字），第三种则是简化的古埃及通
俗文字。

用希腊文书写的碑文，是在托勒密五世统治期间的一条例行
法令，时间相当于公元前　
196年　
3月　
27日。很明显，碑石上其他
两种文字一定是同一法令的译文（比较现代的公共场所，尤其是机
场，禁止吸烟的标志以及其他官方注意事项，经常是以三种文字书
写的）。这使考古学家们大为兴奋，因为使他们最后找到一个“对
照译本”，可以去翻译原先无法解读的埃及文字。一位早期建立光
波理论的学者　
T。杨，企图以“破译密码”的方法，完全地解译罗塞
塔石。　
T。杨做了非常重要的工作，但他却落在一位研究古物的法
国人商博良的后面。商博良大胆地猜测，某些埃及基督教派仍然
熟悉的文字——哥普特语，能够作为研究古埃及语言的向导。在
公元　
1821年以前，他解译出了象形文字以及民用文字，并且创造
了一个方法，可阅读从古埃及废墟中发现的所有碑文。

后来一项几乎是同样的发现，解读了古代美索不达尼亚平原
上那些无法翻译的作品。一些学者们在伊朗西部比希斯顿村废墟
附近的高耸断崖上，发现了一块碑文。这块碑文是在大约公元前　
520年，波斯王大流士一世下令雕刻的，内容是公布大流士一世打
败一位篡权者后登上王位的事件。他为了让每个人都能够阅读这
段历史，便以三种文字雕刻：波斯文、苏美尔文及巴比伦文。苏美
尔及巴比伦文字始源于公元前　
3100年，是人们拿着针笔在黏土上
刻画出来的绘画文字；这些文字已发展成楔形文字，到公元　
1世纪


第十六章　物　种

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时仍被使用着。

一位英国军官罗林森爬上这个断崖，抄写下整个碑文，然后以
地区性方言作为指导，经过了　
10年的努力，终于在公元　
1846年之
前完成了整个的翻译工作。这个楔形文字的翻