海水又咸又苦不能喝！海洋生物能直接饮用海水，不受生命

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海水又咸又苦不能喝！海洋生物能直接饮用海水，不受生命威胁吗？

   生命起源于水，海水咸度源于地壳盐类溶解。海洋生物通过不同方式解决体内水分问题，如直接饮海水、食物获取或分泌氯离子等。海鱼半渗透膜发达，无需饮水也能存活。保护海洋生物对维持海洋生态平衡至关重要。

   导语

   水是地球上生命的源泉，对于人类和其他生物都至关重要，人体70%以上是水，每天需要大量水分维持生命。
而对于海洋生物来说，它们又是如何在咸咸的海水中苟活的?

   海水又咸又苦，不但不能喝，还会对人体造成危害，那么海洋生物又是如何在海水中存活的呢?

   甚至有些海洋生物更是直接饮用海水，甚至不饮水也能存活，那么它们的体内到底有什么样的机制?

   又是如何解决体内水分的问题呢?

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   一、生命从水中诞生。

   生命从何而来?

   这是一个非常大的命题，让人考究的同时也让人感到好奇，究竟是什么让这个世界的万物生长的如此美好?
人们惊叹着大自然的鬼斧神工，但是生命诞生的过程却是让人瞠目结舌的。
而让人们惊奇不已的生命之本——水，也让人们对生命的诞生产生了极大的兴趣。
地球上的生命从何而来?

   这是一个古老的命题，人类对这个问题一直在探寻，而关于生命从何而来，人们在古老的时候就有了猜想，而这个猜想到了今天也成为了一种有力的证据。

   人们总是怀疑是不是水是地球上生命诞生的源泉，而人类的猜想也在近几年得到了证实，那就是生命的源泉——水。
地球上90%的生命体都是生活在水中的，这个比例足以证明人们的猜想是正确的，而人类的猜想也在进化论的推动下得到了证实。

   地球上的生命都是从水中诞生的，而这个生命的形成又有着怎样的过程呢?

   要得到生命，有着三大要素，那就是水、大气和阳光，这三大要素不可缺一，只有这三大要素才能产生生命。

   人类在进行研究的过程中发现，地球上的生命就是从水中诞生的，也就是说在地球上曾经有过一段时间生命是无法生存的，这个时候地球上并没有氧气，也没有足够的营养物质，更没有光线。

   人们认为地球上的生命是从水中诞生的，同样的，如果在其他星球上发现有水，那么就说明这个星球上可能有生命，而人类也把生命的起源归结到了水中。

   生命是如何从水中诞生的呢?

   地球上的水是从何而来呢?

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   水的来源一直让人们感到好奇，水的来源有很多种说法，包括地下水从地底涌出，也有人说是地下的水蒸气在遇到冷却的地面就自然形成了水。

   而人们在研究过程中发现，这两种说法都是错误的，真正地球上的水是从那个时候诞生的呢?

   人们在探究的时候发现，太阳系中的一颗比较大的星球——木星中有着大量的水，而人们就认为地球上的水来自于太阳系中的一颗小行星。

   这颗小行星在很久以前撞了地球，而它带来的水和地球上原有的水都融合在了一起，就是地球上现在的水。

   而在地球的演变过程中，地球上的水、大气和阳光一直在影响着地球上的生命，也正是因为这三大要素的存在，才有了地球上生命的出现。
   在地球上的生命是如何诞生的呢?

   而地球上的生命的诞生就是来源于原始海洋中的细菌，这些细菌是地球上唯一的生命体。

   这些细菌的生存环境非常苛刻，它们需要根据自己的生存环境来对自己进行进化，而最终进化出了地球上的万物。

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   二、海水咸度的来源。

   海水中的盐分是从何而来的?

   在人们看来，海水中的盐分来自于海水中的盐类溶解在水中所形成的。

   但是海水中的盐类又是从何而来的呢?

   人们在探究的时候发现，海水中的盐类是来自于地壳中的，而地壳中的盐类是通过地壳中的岩石来溶解的。

   盐类是如何从岩石中溶解出来的呢?

   这就要从地球的演变过程来探究了，地球在演变的过程中，地壳中有一部分岩石是矿石，而这些矿石在地壳中的时候是非常坚硬的，可以保护

   地壳中的物质不被外界的物质侵蚀。

   而随着地壳中的岩石不断地受到外界的侵蚀，最终形成了粉状的物质，而这些岩石中的粉状物质就叫做土壤。

   当地壳中的土壤粉状物质不断地被地壳中的水侵蚀的过程中，它们中的一部分矿物质就会溶解在水中，最终就会流向大海中。

   地壳中的盐类就是通过这样的方式溶解在海水中的，人们在研究的过程中发现，地壳中的盐类不仅仅是溶解在海水中，而且在地壳的演变过程中还有一部分盐类被带到了地壳的深层。

   人们在地壳中钻探的时候发现，地壳中还有着大量的盐类，而这些盐类在万年以后可能会溶解在海水中，但是它们的数量是非常有限的，无法支持海洋生物的生存。

   所以人们认为地壳中的盐类是几乎都溶解在海水中的，从而形成了海水的咸度。

   而在地壳中的盐类也是不断的平衡的，地球上的水循环能够使地壳中的盐类不断地溶解在海水中，同时也能通过蒸发的方式将海水中的水蒸发掉，而盐类还是会被保留在海水中。

   因此海水的盐度也是在水循环中不断平衡的，在海洋生物体内盐类的浓度一般都是比较低的，那么海洋生物又是如何解决体内的水分的问题呢?

   人们在探究的过程中发现，海洋生物都有自己的生存方式。

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   三、海洋生物的水分来源。

   海洋中的生物种类繁多，形态各样，而它们的生存方式也是各不相同的，因此海洋生物也都有着自己的生存方式，而在海洋中的生物中，有些生物是一直在海水中生存的，也就是它们是直接饮海水的，那么它们是如何解决体内的水分呢?

   而有些海洋生物则是通过食物获取水分的，它们的体内的盐类浓度要比海水中的盐类浓度高很多，因此它们在进食的时候也会有足够的水分来稀释体内的盐类浓度。

   人们在探究的过程中发现，海洋生物在进食的时候也会通过食物来获取水分，但是有一部分海洋生物却不需要饮水也能存活，这就让人们感到更加的好奇。

   在探究的过程中发现，海洋生物在体内都有着能够分泌氯离子的细胞，这就是泌氯细胞，它们在分泌的过程中同时也能够帮助海洋生物在体内稀释盐类浓度。

   而有些海洋生物则是通过半渗透膜的方式来获取水分的，它们体内有着半渗透膜，通过这种膜在分泌的同时就能够将体内盐类浓度稀释，同时也能让水分进入到体内。

   在这其中有一种鱼类，它们在体内的半渗透膜非常发达，鱼体内的盐类浓度只有海水中的1/20，而人类的血液中的盐类浓度一般是海水中的1/3这也就是为什么人们在海水中游泳的时候会感到咸咸的原因。

   而这种鱼类就是人们经常在海洋中看到的鲨鱼，它们在体内的半渗透膜非常发达，因此它们也不需要饮水也能存活。

   结语

   人们总是在探究的道路上不断地前进，而在这个过程中又总是能从大自然中学到很多的知识。

   人们在探究的过程中也发现，水资源缺乏是人们面临的重要问题之一，而科技的不断发展，海水淡化技术在水资源缺乏的问题上起到了关键的作用，它们的发展也是借鉴了海鱼的特点，人们发现海鱼的生存方式又对人类的生存方式有所启发，人们可以通过研究更多的生物，来提高自己的生存智慧。

   同时还要保护海洋中的生物，以确保海洋生态系统的平衡和持续发展。

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追寻5亿年前的人类远祖

作者：人民日报

凤姣昆明鱼化石及其复原图

寒武纪早期海洋中的“第一鱼”及其左邻右舍复原图。

以上图片均为舒德干提供

   在浩瀚无垠的宇宙中，像地球这样“好运气”的星球少之又少：她连续40亿年维持“恰到好处”的液态水圈和含氧大气圈，并最终进化出人类。在漫长历史中，人类一直在努力探寻自己的源头，产生了很多神话与传说。19世纪中晚期，达尔文的进化论改变了人类的自然观和世界观，在之后的150多年时间里，学术界依据进化论继续追踪人类的由来。其中，狭义上人类祖先由猿到人的完整化石序列已经在非洲和亚洲初步确定并被认可。再之前呢？人类祖先的祖先是什么样子的？作为古生物学家，我们希望根据化石的“蛛丝马迹”，继续向前探源。

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   从“同源构造”追溯生命进化过程

   1859年，达尔文《物种起源》的问世改变了人们对人与自然关系的认知。12年后达尔文发表了《人类的由来及性选择》，详细解析了人类与较低等脊椎动物的形态解剖学特征和比较胚胎发育学证据等，最终得出结论：人类与所有其他脊椎动物（如鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类等）的许多器官都存在共同的来源即“同源构造”，因而人类与低等脊椎动物具有共同的祖先。当然，彼时达尔文并不知晓，那些最基础的同源构造是何时、由哪些早期祖先所显现的。可喜的是，我国学者透过澄江动物群这个独特的科学窗口，经过长期探索，找到了关键证据。

   本世纪初，生物学家依据分子遗传学信息，由近及远地追溯人类与地球上所有生物类群共享的各代祖先，可以确定下来的已有40代。根据DNA信息，人类与现代黑猩猩亲缘关系最近，运用分子钟技术可以计算出人类与黑猩猩在600万年前拥有共同祖先，即第1会合点；再继续向前寻祖，在800万年前达第2会合点，即遇见倒数第2代共祖。以此类推，人类与包括七鳃鳗在内的近亲物种抵达5.2亿年前的第22会合点，在那里可以遇见澄江动物群的重要发现——“第一鱼”凤姣昆明鱼。最终人类与地球所有生物能够共同追溯至40亿年前的终极祖先，抵达第40会合点，那是所有生命共同的祖先——原始真细菌。这个寻祖故事听起来很有趣，但大多缺乏真实的化石记录。

   然而，在距今5.6亿—5.18亿年前的大约4200万年间，发生了整个生命史上最为壮观的生物创新事件——寒武纪大爆发，即在不到地球历史1%的时间内诞生了90%的动物门类。大量的动物化石为追

溯动物进化和人类远祖提供了重要标本。前面提到的凤姣昆明鱼，就生活在寒武纪大爆发巅峰时期。

   寒武纪大爆发后地球进入“三极生态系统”

   全球广布的前寒武纪末期的埃迪卡拉生物群（约5.6亿—5.4亿年前）和寒武纪初期的小壳动物群（约5.4亿—5.2亿年前），以及时代稍后的我国云南澄江动物群（约5.2亿—5.18亿年前），构成世界三大早期珍稀化石宝库，为破解寒武纪的生命大爆发提供了关键证据。寒武纪大爆发构成了地球生态系统演化的分水岭：在5.4亿年之前，地球生命基本维持在二极生态系统上，也就是只有生产者藻类和分解者细菌，几乎见不到真正的消费者动物；而经历寒武纪大爆发短短的几千万年后，便在澄江动物群时期快速产生了完整的三分动物界，从此地球便进入了三极生态系统，并一直延续至今。

   寒武纪大爆发的本质是动物门类创新大爆发，并非过去人们以为的“物种大爆发”。我们都知道，地球动物界包括数百万个现存物种，可以归属于近40个门类。所有这些门类通常归并为3个亚界：低等的基础动物亚界，包括水母和珊瑚；较为高等的原口动物亚界，包括节肢动物门、软体动物门等大多数动物门类；更高等的后口动物亚界，包括大家熟悉的棘皮动物门和脊椎动物。根据研究，在寒武纪大爆发期间，20多个主要动物门类分3批快速诞生，由量变到质变形成了3个亚界，构成了完整的“第一动物树”框架。这就是我国学者提出并在古生物学界取得基本共识的“三幕式寒武纪爆发假说”。

   动物门类爆发的驱动力包括内因和外因。内因主要是基因的进化创新，尤其是同源基因串快速分步成型。每个动物门类的同源基因串中包含的基因数互不相同。在基础动物亚界的各门类中，同源基因串的基因数目较少；在原口动物亚界的各门类中可增加到10个左右；而在后口动物亚界的各门类中可多达14个。同源基因串是控制动物胚胎发育的一串总调控基因，它决定了各个动物门类形态构造的基本特征。此外，动物界内部各种捕食等级快速形成，“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”，越来越激烈的捕食竞争也会加快动物演化的速率。动物门类大爆发的外因主要得益于约5.2亿年前的地球第二次大氧化事件，它使海洋含氧量大幅提升，满足了大量动物生存和繁殖的需要；另外，海洋里的磷和钙等生命元素大量富集，也进一步加剧了动物门类爆发的强度。

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   具有里程碑意义的“逮住第一鱼”

   早在达尔文创立进化论半个世纪前，进化论早期奠基者拉马克就提出，动物可划分为脊椎动物和无脊椎动物两个超级大家族，而且最低等脊椎动物是由无脊椎动物逐步进化而来。200多年来，科学家一直在苦苦探寻这个进化过程的真实证据。

   在澄江动物群化石宝库中，科学家获得了可靠的进化证据：古虫动物门首创了原始鳃裂，开启了通向棘皮动物、半索动物、云南虫和脊索动物四大“具鳃裂门类”的呼吸系统革命；紧接着低等脊索动物华夏鳗和长江海鞘，首创了原始脊索及相关肌肉节，从而启动了运动系统革命；最后，“第一鱼”海口鱼和凤姣昆明鱼的头脑眼、脊椎骨和心脏构造显示，它们实现了神经系统和循环系统革命，成功完成了新陈代谢大升级。上述几次关键器官创造为5亿年后的人类躯体构型奠定了坚实基础。特别是“第一鱼”的发现，解决了学术界长期悬而未决的两大难题：一是宣地球“第一动物树”在寒武纪大爆发高潮时已然诞生；二是实证解决了脊椎动物的分步起源问题，并认识到了首创头脑眼和脊椎骨的人类始祖真实样貌。

   寒武纪大爆发之后，到人类诞生，中间又经历了5次器官改造或改良：第一次，鳃裂的改造，使无颌类演进到有颌类，从而可以主动取食；第二次，从偶鳍游泳平衡到四足登陆行走；第三次，从无羊膜卵到有羊膜卵；第四次，从卵生到胎生、哺乳，长出毛发；第五次，从四条腿到两条腿，从哺乳动物脑到人脑。5次器官改造是从低等脊椎动物进化到人的主要阶段，但显然，从0到1、从无到有的根本性进化，则体现在从无头无脊椎到有头有脊椎的飞跃。因此，“第一鱼”的发现具有重大里程碑意义。“第一鱼”成为年度“国家自然科学奖一等奖”的重要成果，发现“第一鱼”及其相关类群的论文多次在《自然》《科学》等国际顶尖学术刊物发表，《自然》杂志以“逮住第一鱼”为题对发现给予高度肯定。当前，海口鱼、凤姣昆明鱼等“第一鱼”相关材料已广泛入选各国教科书、百科全书和博物馆。

   古生物研究是大海捞针式的研究，可能几十年才会遇到一块好标本。无疑，偶然背后存在必然，好运气常常青睐有准备的头脑。当前，我国古生物研究处于国际第一方阵，这得益于我们拥有澄江动物群、热河生物群、蓝田生物群、瓮安生物群及三峡的埃迪卡拉生物群、志留纪脊椎动物群等多个得天独厚的化石库，同时更因为我们拥有一支高素质的古生物学研究人才队伍。古生物学是关于生命历史的科学，与历史学性质相似。我们学习历史，因为它有助于人类获取在社会上立足和发展的经验；同样的，我们应该学习和了解古生物学，因为它能帮助人类在与大自然协同演化中不断取得发展。
     （作者为中国科学院院士、西北大学教授）

   栏目主编：秦红
   文字编辑：笪曦
   题图来源：上观题图
   图片编辑：雍凯

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新研究揭示神秘古人类丹尼索瓦人的生存策略

图为6月28日，位于甘肃省甘南藏族自治州夏河县的白石崖溶洞遗址内部

图为有古人类切割痕迹的最后斑鬣狗脊椎骨化石

图为新发现的丹尼索瓦人肋骨化石

图为6月28日，位于甘肃省甘南藏族自治州夏河县的白石崖溶洞遗址内部

   图为6月28日，在甘肃省甘南藏族自治州夏河县，参观者前往白石崖溶洞遗址。中新社记者 九美旦增 摄

   由兰州大学、中国科学院青藏高原研究所和丹麦哥本哈根大学组成的国际研究团队于北京时间3日晚在世界顶级学术刊物《自然》上在线发表了一项最新研究成果。该成果刷新了青藏高原丹尼索瓦人的最晚生存时间，并首次揭示了其生存策略。该研究成果为白石崖溶洞遗址的晚更新世晚期丹尼索瓦人活动提供了确凿的人类化石证据，也将丹尼索瓦人最晚的生存时间延伸至距今约4.8万年至3.2万年，为丹尼索瓦人的体质和遗传特征、活动历史及其高海拔环境适应等研究提供了宝贵新材料，也为丹尼索瓦人与早期现代人在东亚的共存及其基因和文化交流等研究提供了关键材料和新线索。