《地球生命》这套丛书是面向青少年读者的系列科普作品,由六册内容权威、制作精良、引人入胜的著作组成,适于充当学校科普课程之外的补充读物。本套丛书配有丰富的插图,详尽地介绍了地球生命的发展历程及相关发现,这些科普常识,对于理解我们这颗蓝色星球的生命历史非常重要,更为青少年读者今后继续探索科学知识,打下了坚实、必要的基础。
《生命初始》采取图文结合的方式,用直接明了的文字说明,配上简单易懂的双色图片,讲述了微生物、植物、动物的起源,以及引起某些生命的诞生和消亡变化过程。本书包括:细胞,生命的发展变化,进化的根据,简单结构的软体动物,具有身体防护器官的简单生物,身体系统,侦测和反应。
《生命初始》以大量的图片,融知识性与趣味性的语言,对地球上生命的所有形式的产生、演变、进化进行了引人入胜的描述。书中讲述了地球生命的起源、地球生命的进化过程、地球生命的分类、地球生物组群的生物特征等等。通读《生命初始》,将使我们了解生物的奇妙生活、独特习性、与人类的渊源等。相信这本书会使读者受益匪浅。
微生物
细菌是非常简单的有机体。其中的一部分通过我们所知道的呼吸作用来获得能量,另一部分——光合蓝细菌则是靠光合作用来获得能量。古菌和细菌在外形上相似,但是它们的分子是以一种不同的方式来组合的。有人认为古菌代表着原核生物和另外一种包括所有动物、植物和真菌的域——真核生物——之间的联系。光合蓝细菌也被称为蓝绿藻,因为当它们成千上万的聚集在一起的时候,会呈现出绿色。它和其他植物一样具有用来发生光合作用的叶绿素,因此会呈现绿色。光合蓝细菌生长在水中,需要极少量的氧气,但是需要大量的二氧化碳。
当条件适当的时候,光合蓝细菌会迅速繁殖使细菌的数量大幅度的增加,以至于在水面上形成一张绿毯。这种现象被称为藻花。类似动物的细菌散布的范围要比光合蓝细菌广泛得多,到处都可以发现它们的踪迹——水中、陆地、空气、其他有机体身上、其他有机体体内以至于死去的有机体身上。
不同种类的细菌会依据它们的生活方式而被人们描述为有害或者有益。例如,一些细菌会导致疾病,而另一些细菌却能够帮助动物消化食物。细菌在生态系统中也十分重要,因为它们能够分解死去的动植物的遗体,把其中的营养成分回归到环境当中。古菌在湖泊、海洋和盐池中随处可见,他们可能是世界上传播最广的有机体。
有核细胞
所有的动物和植物都属于真核生物。但它们都是从简单的单细胞有机体进化而来。在希腊语中“真核细胞”的意思是完整的细胞核或者真正的细胞核。具有细胞核意味着完成了进化史中一步关键的发展,因为一组精巧的DNA结构就能够精确地复制一个有机体。这意味着有机体能够变得越来越复杂,但是仍然可以复制出自身的翻版。这种能力使真核生物适应周围环境的能力大幅度的提高,同时也使它们能够以无穷无尽的各种方式进行多样化的发展。
单细胞的真核生物有一个明显的问题,那就是它们无论在大小还是在适应性方面都只能针对一个细胞而言。但是随着很多单细胞的真核生物连接在一起,构成了最初的多单元有机体,这个进化中遇到的障碍就被克服了。通过这种方式真核生物能够生长得更大,并且开始使不同的细胞具有专门化的功能。这使有机体的生命形式具有了无穷无尽的多样性,也是进化可能发生的最佳方式。
简单说来,所有的多单元有机体实际上都是由单细胞有机体组成的联合体,它们共同工作使整体获得更大的利益。这种方式适用于人类和所有其他的动物和植物。每一个细胞都是自给自足的,但是它们之间有着敏感的联系和互动。就像要用实例来解释这一点一样,有一种古老的动物,它的细胞都能够独立的行动。如水螅、海绵或者蠕虫类动物碎裂成了小片,在每一片中含有的细胞能够进行修复或者生成若干个新的小个体。
借助外力生存
病毒只是一种由蛋白质外壳包围起来的核酸,因此它的遗传密码非常简单。而它们没有办法靠自己的力量维持生命过程,只能依靠其他有机体的细胞为它们提供食物以及它们生存和繁殖所需要的外界条件。它们的体积极其微小,甚至能够在它们寄生的细胞的微小空间中复制出成千上万个病毒。在那之后它们会从寄生的细胞破壳而出,再去入侵更多的细胞。这个过程被人们描述为病毒感染,在寄主身上则表现为各种疾病。人类体内的病毒感染五花八门,从普通的感冒一直到艾滋病(获得性免疫功能丧失综合征)。病毒具有一个有趣的特征,那就是一旦寄主的身体被感染,它们就不能够再离开寄主,使用抗生素来消灭有害的细菌就是这种情况。即使疾病的症状已经消失了,病毒仍然停留在体内,只是处于休眠状态而已。
感染性蛋白质的结构比病毒还要简单。它们是一种蛋白质微粒,但是能够在寄宿的有机体中用病毒的方式进行自我复制。即便结构十分简单,感染性蛋白质却非常不容易消灭,而且它们会导致严重的神经系统疾病。“假定感染微粒”这个术语是用来描述感染性蛋白质一旦进入到寄主的细胞之后所形成的病毒状的结构。人们对感染性蛋白质和假定感染微粒都不是十分了解,因为它们作用的范围十分微小,要用科学的方法来观测是极其困难的,即使是用高倍数的显微镜也并不容易。
二 生命的发展变化——走进动植物界
有一些有机体具备了动物和植物两者的特性,因此这两者的区别有时候并不是非常清晰。
无论如何,在动物和植物之间还是有着一些典型的差异的。最明显的一点应该是,动物受到刺激时会作出回应,迅速的移动,而植物则不能。这是因为动物具有专门化的感觉器官、肌肉和神经系统对外界的刺激作出反应。另外一个重要的区别是动物以有机物质为食物,通过呼吸作用来维持生命而植物以无机物为食物,通过光合作用来维持生命。除了这些不同之外,动物会生长成为固定的身体结构,它们的大多数细胞都有柔软的细胞壁,弹性很好。而植物也具有身体结构,但是它们的细胞壁更加坚硬,只有微弱的弹性。 一些有机体混淆了这些规则。有一种原生生物(单细胞有机体)叫做鞭毛藻,它含有叶绿素,这证明它能够像植物一样进行光合作用来获取食物,但是它们也能够移动和对刺激作出反应,又具有动物的特征。
在植物界,有一些以有机物为食物的物种,它们能够用一种类似于动物的方式食用昆虫。这样的植物被恰如其分地称为食肉植物。食肉植物包括猪笼草、茅膏菜和捕蝇草。除了它们肉食性的饮食习惯之外,它们中的一些在叶子受到猎物的刺激之后会迅速地作出反应,使它们和动物更加类似。
除了这些像动物的植物之外,还有一些动物以植物的方式生活。海绵、珊瑚和苔藓类动物看起来和植物非常相像,因为它们始终保持不动,以发出分支的方法生长,外表看上去就像是一丛没有叶子的灌木一样。
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《地球生命》系列丛书是一套简明的、附插图的科学指南,它介绍了地球上的生命最早是如何出现的,又是怎样发展和分化成为今天阵容庞大的动植物王国。这个过程经历了千百万年。地球上也拥有了为数众多的生命形式。在这段漫长而复杂的发展历史中,我们不可能覆盖到所有的细节,因此,这套系列丛书的内容清晰地划分为不同的阶段和主题,让读者能够逐渐获得—个整体的印象。丛书通过正文、标示图标、注释、标题和知识窗等各种方式帮助读者掌握重点信息,相关网站则为读者提供了关于附加信息的相关网络资源的连接。
《地球生命》系列丛书总计六卷,《生命初始》是其中的一卷。这一卷我们介绍了这颗行星的进化史、各项特征、变化的多样性以及行星上的生物。我们共分七个部分向读者讲述:
第一部分:构建生命的基本单元——细胞,这一章讨论了在科学家眼中,地球上最早的生命是以什么形式出现的,又是怎样发展成为细胞核中含有DNA的单细胞有机体的。
第二部分:生命的发展变化,这一章全面介绍了生命向前发展的不同寻常的旅程。在这一段旅程中,生命由单细胞有机体发展成为多单元的植物和无脊椎动物,占据了地球的海洋、天空、陆地和河流湖泊。
第三部分:进化的根据,这一章向读者诠释了进化是如何以自然选择和遗传的方式来进行的,并且介绍了进化生物学的先锋人物。
第四部分:简单结构的软体动物,这一章描述了最早的无脊椎动物。它们无论是身体内部还是身体外部都没有骨骼,却仍然能够安然无恙的生存下来。
第五部分:具有身体防护器官的简单生物,随着各个物种之间的竞争逐渐激烈,对于身体防护器官的要求也随之增加。这一章介绍了无脊椎动物是如何从外骨骼演化为内骨骼,来满足这种要求的。
第六部分:身体系统,这一章分析了无脊椎动物的生活方式,例如它们的运动方式、交流手段、繁殖策略以及从幼虫生长为成体的方式等等。
第七部分:侦测和反应,这一章详细分析了无脊椎动物的各种感官的运作,描述了它们的基本的感觉器官,以及维系生物体生命的大脑和神经系统的协调作用。
《地球生命》系列丛书囊括了所有的生命形式,从细菌和海藻到树木和哺乳动物。它重点指出,那些幸存下来的物种对环境的适应和应对策略具有无限的可变性。它描述了不同的生存环境,这些环境的演化过程以及居住在其中的生物群落。系列中的每一个章节都分别描述了根据分类法划分的某些生物组群的特性、各种地貌或这颗行星的特征。 《地球生命》是由自然历史学的专家所著,并且通过线条画、标示图表和地图等方式进行了详尽的诠释。这个系列将为读者今后学习自然科学提供核心的、必要的基础。