批从海里来的新客是硬骨鱼，属于总鳍亚纲。它们当中有一部分
迁移到还不拥挤的海域，例如腔棘鱼，当
1938年科学家发现它们
还活着时，大为惊讶。
鱼类上到陆地最先是为了取得氧。因水中的含氧量降低到无
法生存下去时，那些能够探出头来有效地呼吸空气的鱼，最有利于
生存，因为空气中氧含量极多。若再能储存吸进来的空气，生存的
机会就更大，故在肠道上就进化出可以装空气的囊袋，有的就成了
简单的肺，进化而产生出所谓的有肺鱼，这类鱼目前还有少数几种
生存在非洲与大洋洲，它们生活在不太流动的水中，若是一般的鱼
早就憋死了；甚至在夏季水完全干涸时，它们也能安全度过。有的
鱼即使能忍受海水中氧气的不足，也具有充满气体的气袋，但这不
是供作呼吸之用，而是用来增加浮力的，这表明它们也是从古老的
有肺生物进化而来的。
在有肺的鱼当中，有些进化到能完全离开水生活，其中以具有
强壮的鳍的总鳍鱼类最突出，因为它们在没有水的浮力时，便以鳍
足来支撑身体。到了泥盆纪末期，有些总鳍鱼已可以用粗短的四
肢摇摇晃晃地站在陆地上了。
第十六章 物 种
第十六章 物 种
紧接泥盆纪之后是石炭纪，这个名字是
C。赖尔定的。他定
这个名字是有原因的。因这段时间（大约
3亿年前）丛林浩瀚，这
时可能是地球史上沼泽森林最茂密的时代，后来森林被埋在地底
而成为煤矿床。这个时期是两栖类的时代，成长后的总鳍鱼已完
全生活在陆地上了。其后是二叠纪，爬行类在此时开始出现，中生
代也是从这时开始；后来爬行类几乎占据了整个地球，所以中生代
也称为爬行动物代。
中生代又分为三个时期——三叠纪（分布三个地层）、侏罗纪
（以法国侏罗山命名）和白垩纪。三叠纪时恐龙大量发生，在白垩
纪时达到高峰，那时，地球上有史以来最大的食肉动物霸王龙四处
横行。
侏罗纪时，早期哺乳动物及鸟类分别由不同的爬行类衍生出
来，但是数量不多，也没有到达鼎盛期。白垩纪末期，所有的恐龙
在不很长的时期内就完全消失了，其他一些不是恐龙的大型爬行
类也是如此，例如，鱼龙类、蛇颈龙类、飞龙类，前两类属海生，后一
类有翅膀。此外，有几类无脊椎动物也跟着消失，如菊石（是现存
鹦鹉螺的近亲），还有很多小型个体的生物也多灭绝了。
据估计，
75％的生物种类在大灾难及白垩纪末期都死光了，而
存活下来的
25％的种类中，大多数也都死了，所以以个体总数来
计算，死亡的占
95％。究竟发生了什么灾难，使地球差点生命绝
迹呢？
1979年，美国古生物学家阿尔瓦雷斯率领研究队伍，设法测
出古代地层的沉积速率，他们在意大利中部沿着岩心，用中子活化
技术探测岩层的金属含量，结果发现，其中有一种金属——铱。奇
怪的是在地层的某一薄层岩石中，铱的含量比紧邻的上下岩层高
出
25倍。
这些铱从哪儿来的呢？是否因为沉积速率忽然大幅增高？或
阿西莫夫最新科学指南
阿西莫夫最新科学指南
者可能是来自地球以外？陨石所含的铱及其他几种金属，比地球
上的丰富，而这一薄层岩石所含的铱及其他几种金属，也和陨石中
的一样丰富。阿尔瓦雷斯怀疑是因为流星撞击，但又找不到碰撞
造成的坑洞。
后来，阿尔瓦雷斯继续调查发现，地球上富含铱的地层有的相
隔很远，但都在相同年代的岩层里。因此，他推想有个巨大的流星
坠落，在强烈撞击下，大量物质喷洒到大气层中，然后再慢慢散落
在整个地球上。
那么这又是什么时候发生的呢？含铱丰富的岩层年代，大概
是在
6 500万年前，那时正好是白垩纪结束之时。很多地质学家
和古生物学家（但并非全部）相信这样的说法：由一个直径长达
10
公里的巨大星体在白垩纪末和地球撞击，形成大灾难，导致许多恐
龙和其他生物一时间大量死亡。
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。
阿西莫夫最新科学指南
阿西莫夫最新科学指南
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
第十六章 物 种
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
阿西莫夫最新科学指南
阿西莫夫最新科学指南
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