地球上的生物,血液的起源和颜色
最古老的具备心脏和血液的生物大约出现在5.2亿年前的寒武纪,相关化石在中国出土。但显然,血液的起源早于这些生物,而血液的颜色并不仅限于红色,它可呈现蓝色甚至绿色。
血液系统由多种细胞、细胞因子、蛋白质和无机盐离子构成,并需要心脏等结构来推动血液循环。这不仅仅是为了输送养分和氧气,还能带走二氧化碳和代谢废物。如此复杂的系统必然属于多细胞生物,而最早的多细胞生物出现在中元古代延展纪。
大约在12亿年前,出现了一种红藻,其细胞分化程度较高,尽管它们之间存在共生关系,但并不具备血液系统。
1946年,澳大利亚发现了埃迪卡拉动物群,其化石表明这些动物并不具备真正的消化器官和血液循环系统。它们的身体扁平,允许体内各部位直接与外界接触,借助液体来支撑身躯,进行呼吸和摄养。
代表性物种狄更逊水母,其化石极可能展示了简单器官的原始构造,具备运动和运输物质的功能的蛋白早于血液系统被发现。这一时期的生物广泛分布在全球,包括我国相关化石的发现。
随着寒武纪生命大爆发,生物多样性迅速增加。我国的澄江化石群于5亿4200万年至5亿3000万年前形成,出现大量无脊椎动物,几乎涵盖了现今所有动物门类。
在澄江化石群中发现的Fuxianhuia protensa是目前已知的最古老心脏和血液循环系统的代表性生物,属于节肢动物。其化石中记录了开放式的循环系统,简化的心脏结构位于背部,血管延伸到眼睛和触角。运输功能的蛋白质早于血液循环系统出现,因此推测血液的形成时间应在6亿年前到5.2亿年前之间。
不同动物的血液循环系统各异,人类的血液循环系统是闭锁形式,血液在血管中流动,而开放型系统则血液直接与组织细胞接触,构成其独特的循环行为。
血液负责运输养分和废物,通过结合不同金属离子(如铁和铜)来展示不同颜色,如红色(含铁)和蓝色(含铜)。
循环系统血液循环类型的进化
生物进化过程中,从单细胞向多细胞生物的转变中,循环系统的基本形式也在逐渐演化,即细胞质的流动和原生质流动,为后续的复杂血液循环系统奠定基础。
以鸟类和哺乳动物为例,其心脏结构体现了循环系统的显著进化特征。心脏的肺循环和体循环完全分离,使得动静脉血液不再混合,这种不同的血压结构显著提升了氧气的输送和代谢效率,增加了生物在不同环境中的适应能力。
循环系统的完善尤其是恒温能力的发展,对于鸟类和哺乳动物的生存至关重要。它们能维持稳定的体温,并高效进行生命活动,体现了循环系统进化的直接成果。
最早的循环系统是环节动物还是纽形动物?
最早的“循环系统”出现在三胚层无体腔的纽形动物中。纽形动物没有真实的体腔,液体流动方向不确定。虽然形成了“循环系统”,但与高度发达的动物体腔系统有显著不同。
环节动物则具有闭管式的循环系统,血液始终流动于管道之中,直到此阶段才开始有真正的循环系统的出现。
循环系统由哪些器官构成?
心脏和血管构成循环系统。其功能包括输送营养物质、氧气、二氧化碳和废物。
人体内的血管分类
人体内的血管分为三类:动脉、静脉和毛细血管。
1. 动脉:较大且血管壁较厚,从心脏输送富含氧气和营养的血液至全身。
2. 静脉:较细,血管壁较薄,负责将消费过的血液送回心脏,内有瓣膜防止血液倒流。
3. 毛细血管:最小,连接动脉和静脉,方便物质在血液和周围组织间进行高效交换。
这三类血管的大小与壁厚反映了它们在循环系统中各自承担的独特功能。