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早在人们认为世界仅有几千年历史的年代，有说法称每个动植物的物种都已最终固定；它们正是按照今天的模样被创造出来的，所有物种皆是如此。但当人们开始发现并研究岩石记录时，他们放弃了这个观点，转而怀疑许多物种在岁月的进程中经历了缓慢的变化和进化，并进而再度抛出一个名为“生物进化”的观点，认为地球上的一切物种（动植物皆然）均是在经历了缓慢而持续的过程后，由一些生活在所谓的无生代海洋里的古老生物进化而来的，它们的祖先的构造异常简单，甚至几乎没有构造。
与地球的年龄问题一样，生物进化问题过去也曾是一个争议极为激烈的话题。有那么一段时期，基于一些据说非常含糊的理由，生物进化论与正统基督教、犹太教和伊斯兰教的教义互不相容。那个时代已经过去，如今大多数正统天主教、新教、犹太教和伊斯兰教信徒都能大大方方地接受这一更为新颖、广泛的观点：万物皆源自同一祖先。根据这种看法，没有任何一种生物是突然在地球上冒出来的。从古至今，生物的进化生生不息。一个又一个世代过去了，想象力在时间的海湾中载沉载浮，地球生命不再只是在潮间带的淤泥中打滚，而是走上了追求自由、力量与自我意识的进化之路。
生物是由个体组成的。这些个体有着明确的定义，它们不像成团成块的无生命物质，甚至也不像可无限延伸的晶体。它们拥有两个无生命物质所不具备的特点：可以吸收其他物质，并将其转化为自身的一部分；它们拥有自我再生的能力。它们可以进食，可以繁殖，可以产生其他个体，新的个体与母体大致相像，但时常也会有一些细微的区别。个体与其后代之间有着特定的、带有家族特征的相似之处。同时，任何一对双亲与后代之间都存在着个体差异，无论何种物种，处于生命的何种阶段，都适用于这一规律。
时至今日，科学家们仍无法解释后代为何会与父母相像，也无法解释它们与父母之间为何会存在差异。但鉴于后代同时拥有相似性和差异性，下述情况更像是一种普通常识，而非科学知识：如果一个物种的生存环境发生变化，那么物种必然会发生一些相应的变化。因为无论物种繁衍到哪一代，个体差异性必然会使一部分个体能够更好地适应新的生存环境，也会导致另一部分个体的生存变得更加艰难。大体而言，前者无论在寿命、繁殖能力还是自我再生能力上都强于后者，因此它们每一代都会向好的方向发展。
这一被称为“自然选择”的进程与其说是科学理论，不如说是从再生与个体差异性中推导出来的必然结果。科学界可能尚未发觉和确定一件事：物种的毁灭与保留是许多不同力量共同作用的结果，但如果有人否认自然选择在生命的起始阶段就已开始发挥作用的话，那他要么连生命科学的基本事实都不懂，要么根本不具备一般的思维能力。
许多科学家都对生命的起源做过思考，他们的想法往往很有意思，但人们对生命的起源方式尚无明确的认识，也没有提出过可信的猜想。然而，权威人士几乎一致认定：地球生命可能发源于含盐的浅水水域中的泥沙，那里受到温暖的阳光的照射，从沙滩一直延伸至潮间带海岸线及开阔水域。
在早期的世界，潮汐和洋流的势头都很猛烈。在这种情况下，生物体必然遭到不断毁灭的命运，它们或被冲上沙滩，活活干死，或被扫进海里，沉入海中，因无法接触空气和阳光而死亡。假如物种倾向于原地生根，或是倾向于在搁浅后长出外皮、外壳，以保护自己免受即将面临的干燥伤害，那么早期的环境对它们的进化是有利的。从一开始起，味觉敏感倾向就将改变生命体的食物喜好，而光线敏感倾向将促使它挣扎着退出暗无天日的深海或山洞，或是蠕动着退出太过耀眼、危机四伏的浅水水域。
最早的贝壳和甲壳可能是用于抵御干燥的，而非拥有活动能力的敌人。但牙齿和爪子很早就在我们地球的历史上出现了。
我们在前文提到过早期的海蝎子的大小。在很长一段时间内，这种生物都是地球生物界的至尊王者。在当时的古生代岩层中的志留纪层（据今天的许多地质学家推测已有5亿年的历史）内，出现了一种更为强悍的，长有眼睛、牙齿，拥有游泳能力的生物。这是已知最早的脊椎动物，也是最早的鱼类。
在下一纪岩层泥盆纪层内，这些鱼类的体型变大了许多。它们的存在极为普遍，因而岩石记录的这一时期被命名为“鱼类时代”。这种鱼类如今已在地球上绝迹，与今天的鲨鱼和鲟鱼甚为相似。它们在水中快速穿行、飞身跃到空中、啃食海藻、追逐和捕食自己的同类，给当时那个世界的水域注入了一股新的活力。按照我们今天的标准，这种鱼类的体型并没有大到过头的地步。其中极少有身长超过2英尺至3英尺的，但也存在长达20英尺的异种。
我们无法从地质学资料中得到任何关于这些鱼类的祖先的信息。它们与之前的任何物种似乎都没有关系。动物学家在这方面的观点最有意思，但他们是对这些鱼类现存近亲所产鱼卵的发育情况做过研究后，再参考其他资料才得出这些观点的。
显然，脊椎动物的祖先属于软体动物类，可能是一种会游泳、体型很小的生物，它们身上最先开始生长的是分布于嘴里和嘴巴附近的坚硬牙齿。鳐鱼和狗鲨的牙齿布满上颚和下颚，自嘴唇起逐渐变成平整的、包裹大半身躯的齿状鳞片。按照地质记录，当这些齿状鳞片开始发育后，鱼类会离开先前藏身的黑暗水域，游向有光的地方。
最早的脊椎动物就这样现身于岩石记录之中。
鱼类时代的陆地上显然是生机全无的。荒芜的岩石峭壁和丘陵暴露在日晒雨淋下。真正意义上的土壤根本不存在，因为到那时为止，既没有蚯蚓帮助制造泥土，也没有植物将岩石微粒分解成泥土，大地上看不到苔藓或地衣的踪影。生命依旧只存在于海中。
这个一片荒芜的岩石世界经历过多次气候剧变。导致气候变化的原因是非常复杂的，人们至今仍在以合理的方式加以估判。地球自转轨道形状的改变、两极的逐渐倒转、大陆形状的变化，甚至可能还有温暖的太阳产生的波动，这些因素曾协同发力，使得地球表面的大片地区陷入漫长的寒冷时代与冰封时代。也是在它们的共同作用下，这颗星球于数百万年前再度为温暖、平稳的气候所笼罩，并一直持续到现在。
从历史上看，地球内部曾在多个阶段发生过剧烈活动。数百万年来，来自内部的上冲力量一直在积聚，它的突然发作导致了一连串的火山爆发、地壳隆起，以及山脉、大陆轮廓线的重新塑造。与此同时，海洋变得更深了，山峰变得更高了，而气候也变得更加极端了。
在随后很长一段日子里，情况相对平静了些，霜冻、雨水和江河将高山磨平，将大量淤泥送进海里，填满并增高海底，扩展海面，大海变得更浅、更宽广，吞噬了越来越多的陆地。历史上既有过“又高又深”的时代，也有过“又低又平”的时代。我们必须抛弃“自地壳凝固起，地表就在持续变冷”的观念。当气温大幅下降以后，地球内部的温度便不再影响地表的状况。冰雪漫天的“冰川时期”，即使在无生代时期也曾留下过自己的痕迹。
在鱼类时代行将结束时，地球上到处都是面积广大的浅海和潟湖。只有在这个时期，生命方才成功地从水中走向陆地。毫无疑问，此时开始大量涌现的早期生命，已经以一种罕见且尚不确知的方式演化了数千万年。现在机会就摆在它们面前。
毫无疑问，在这波针对陆地的入侵中，植物抢了动物的先，但动物的迁移时间可能与植物极为接近。植物要解决的第一个问题就是，失去了水的浮力后，如何提供一个持久、坚硬的支架，以支撑叶状体吸收阳光。第二个问题是，由于水源已不再近在咫尺，如何从植物下方的沼泽湿地吸取水分成了难题。
木质组织的进化解决了这两个问题，它既扮演了植物支架的角色，又起到了将水分输送至叶片的作用。岩石记录突然为大量沼生木本植物所充斥，其中不乏大型植物，包括大型树鲜类、树蕨类和巨型木贼类植物等。
随着岁月的流逝，形形色色的动物物种也紧随植物物种的脚步，离开水域走上陆地。其中有唇足类动物和多足类动物，有最原始的昆虫，与古代帝王蟹和海蝎子有种间关系的物种也在其中。它们演化成了最早的蜘蛛和蝎子。不久，脊椎动物也加入了它们的行列。一些早期的昆虫拥有极为庞大的体型，这一时期的一些蜻蜓翅展达到29英寸。
这些分属不同纲目、族属的新物种，以各式各样的方式改造自己，使自己拥有了呼吸空气的本领。在此之前，所有动物呼吸的都是溶解在水里的空气，事实上它们仍然不得不如此。但现在动物王国正在通过种种办法，获取供给自身所需水分的能力。
即使到了今天，一个人的肺部要是干透了，他也会窒息而死。人的肺部表面必须保持湿润，这样空气才能穿过那里进入血液。为拥有呼吸能力而进行的改造不外乎两种：要么进化出一层膜，覆盖旧式的鳃，以阻止水分蒸发；要么在身体深处进化出呼吸管或其他新的呼吸器官，并依靠带水分的分泌物来保持器官湿润。原始脊椎鱼类的呼吸器官是旧式鱼鳃，上岸后便无法适应了。在这种情况下，这部分鱼类的鱼鳔演化成了新的、深藏体内的呼吸器官——肺。
被归为两栖类生物的动物（如今天的蛙和蝾螈），最初是生活在水中并用鳃呼吸的。后来，它们的鱼鳔以类似于许多鱼类的方式，进化出了肺，接管了呼吸功能。肺是从喉部生长出来的，外表呈袋状。它们登陆后，鱼鳃开始缩小，鳃裂消失（只有一道衍生为耳朵、鼓膜通道的鳃裂除外）。这种动物如今只能生活在空气中，但每逢产卵、繁殖时，它们至少必须回到水边去。
在这个沼泽与植物的时代，所有呼吸空气的节肢动物均属于两栖类生物。它们在外形上几乎都与今天的蝾螈存在着关联，其中一些体型相当可观。它们确实是陆生动物，只不过是必须生活在潮湿沼地及其周边的陆生动物。这个时期的大型树木也都具有两栖生活习性。它们都还没结出能够落地，且单靠雨露带来的水分就能生长的果实和种子。看起来如果它们能发芽的话，就必须在水中传播芽孢。
比较解剖学是一门充满魅力的学科。为满足在空气中生存的需要，生物必须经历一段适应的过程，追溯这段复杂而精彩的历史，正是比较解剖学最吸引人的地方之一。所有生物，无论是动物还是植物，最初都是水生生物。例如，所有比鱼类高等的脊椎动物（包括人类在内），在胚胎期或是出生前就有了鳃裂，当它们出世时鳃裂便会消失。鱼类的眼睛裸露在外，浸泡在水中，它们得到的保护较为高级，即眼睑和分泌水分的腺体。耳膜则是出于感应相对微弱的、在空气中传播的声音振动而存在的。我们发现，生物身体的几乎每个器官都做了类似的改变、调整与修补，以适应暴露在空气中的环境。
石炭纪时代是属于两栖动物的时代，当时的地球生命有的生活在沼地和潟湖里，有的生活在环水的低矮河岸上。远古生物的生存范围就这样得到了扩展。山区和高地依旧一片荒芜，毫无生机。生物的确已经学会了呼吸空气，但它们的根仍然在水里，那是它们的故乡；每到繁殖时，它们依然必须回到水中。