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大歷史(5):進(jìn)化的史詩(shī)


上周我們了解了最初生命的起源,以及達(dá)爾文的進(jìn)化論思想,但更多集中于宏觀的規(guī)則,對(duì)于大自然轟轟烈烈的演變,尚未親臨現(xiàn)場(chǎng)。

有許多問(wèn)題仍然引發(fā)好奇:地球生命有哪些主要的發(fā)展階段?哪幾次演變是至關(guān)重要的呢?除了人類以外,地球曾經(jīng)也有過(guò)食物鏈頂端的霸主嗎?

盡管這個(gè)故事有許多細(xì)節(jié)模糊不清,但它大致的輪廓已經(jīng)相當(dāng)清晰了。

生命復(fù)雜性不斷增長(zhǎng)的歷史,可以概括為一系列重大轉(zhuǎn)型:真核細(xì)胞的出現(xiàn)、有性繁殖、多細(xì)胞生物體的形成、形成社會(huì)團(tuán)體的多種生物體的出現(xiàn)等。在進(jìn)化的每一階段,分子、細(xì)胞和個(gè)體被聯(lián)結(jié)和成更大的結(jié)構(gòu)。

值得一提的是,雖然我們的體量巨大,相比于一個(gè)單細(xì)胞生物,我們一個(gè)人就如同一個(gè)帝國(guó),但也不應(yīng)該高估和夸大我們的復(fù)雜性。

事實(shí)上,構(gòu)成人體大概需要3萬(wàn)多個(gè)基因,而圓蟲就有我們基因數(shù)目的2/3,果蠅則恰好有我們基因數(shù)目的一半,甚至居住于我們內(nèi)臟中的大腸桿菌,其基因數(shù)目也有4000個(gè)之多。

所以,盡管構(gòu)造一個(gè)大型生物體比小型生物體要更加困難,但它們之間的差異并不像我們?cè)?jīng)想象的那么大,我們的近親不僅包括黑猩猩,還包括阿米巴變形蟲。因此,一切生命平等而美麗,不僅在文化層面,在基因?qū)用嬉彩浅闪⒌摹?/p>

讓我們?cè)俅位氐?8-40億年前的地球,看看最早的生命是怎樣一步步飛躍的吧。

太古宙:細(xì)菌的年代

在約定俗成的地球編年史里,冥古宙是地球形成時(shí)期,一直持續(xù)到大約40億年前;太古宙是地球上最早出現(xiàn)生命的年代,大約從40億年前一直持續(xù)到大約25億——20億年前。

最早的生命一直潛伏在深海中,食用周圍簡(jiǎn)單的化學(xué)物質(zhì),待在比較溫暖的區(qū)域。而在如此早的階段,有些生物體就學(xué)會(huì)了吃掉其他生物體,以此來(lái)獲取能量,產(chǎn)生了最早的食物鏈。

不過(guò),假如這些是汲取能量的唯一手段,那么地球生命就會(huì)被地核所提供的熱量所局限。與地核相比,太陽(yáng)是個(gè)更加豐富的能量源。

幸運(yùn)的是,大約35億年前,有一些原核生物游到了接近海洋頂部的位置,開始利用陽(yáng)光、水和二氧化碳來(lái)獲取能量,這種化學(xué)反應(yīng)被稱為:光合作用。

光合作用對(duì)地球上的生命極其重要,因此我們值得花些力氣來(lái)搞清楚它到底是如何工作的。

分子是由原子通過(guò)化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)組成的,然后,創(chuàng)造化學(xué)鍵需要能量,破壞化學(xué)鍵能夠釋放能量。因而,化學(xué)鍵可被視作能量?jī)?chǔ)藏器。

活的生物體通過(guò)破壞化學(xué)鍵獲得儲(chǔ)藏在有機(jī)分子如葡萄糖中的能量。

破壞化學(xué)鍵同樣需要能量,訣竅在于,破壞這個(gè)化學(xué)鍵后所釋放的能量,要大于破壞所用的能量,這就是酶的工作。

酶是這樣一類分子(主要是蛋白質(zhì)),它們的模型使之幾乎不用花什么力氣就能破壞特定的含有能量的分子,通過(guò)這樣的方式,它們所釋放的能量比消耗的能量多得多——就像我們用火柴點(diǎn)火一樣。

然而,這些過(guò)程中還需要投入一個(gè)初始能量,來(lái)創(chuàng)造能夠充當(dāng)儲(chǔ)藏器的化學(xué)鍵。光合作用就在這里發(fā)生作用了。

在光合作用里,葉綠素利用光的能量,建立一個(gè)微弱的電流,電流推動(dòng)一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)鏈,形成能夠儲(chǔ)層能量的分子,如葡萄糖。

葡萄糖有兩大優(yōu)勢(shì):一、分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;二、方便快速釋放能量,因此幾乎一切生命都選擇葡萄糖作為能量之源。

通過(guò)這種方式,生物利用日光在體內(nèi)創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)微小的能量包,當(dāng)需要更多能量時(shí)就打開。

當(dāng)然,其他生物體可以通過(guò)吃掉或者別的方式來(lái)利用這些能量,比如我們吞吃蘋果,燃燒煤炭,這在本質(zhì)上都是在享受日光的能量。

可以說(shuō),地球生命大部分的歷史,就是不同的物種如何用不同的方式獲取、分配和劃分日光,人類也不例外,我們通過(guò)采集、農(nóng)耕、燃燒化石燃料等,不斷找到日漸強(qiáng)大的獲取日光的方式。

值得一提的是,在微觀世界里,遺傳信息以零碎的形式流動(dòng),細(xì)菌易于分享彼此之間的遺傳信息,利用全球范圍的基因數(shù)據(jù)庫(kù)。這有助于解釋它們令人吃驚的多樣性和適應(yīng)性。

而大型生物體,例如我們?nèi)祟悇t無(wú)法直接共享遺傳數(shù)據(jù)(或者說(shuō),在遺傳工程時(shí)代之前),不過(guò),在以后我們會(huì)看到,人類通過(guò)特有的符號(hào)語(yǔ)言進(jìn)行信息交換,在一定程度上獲取了細(xì)菌通過(guò)自由交換遺傳物質(zhì)而獲得的靈活適應(yīng)性。

在許多方面,細(xì)菌直到今天仍然是地球生命的主要形式,不過(guò),其中一些單細(xì)胞生物體開始結(jié)合在一起,邁出更復(fù)雜的演化步伐,到元古宙,多細(xì)胞生物體出現(xiàn)了。

元古宙:復(fù)雜性的新形式

我們都知道,光合作用產(chǎn)生的“廢料”就是氧氣,這些原核生物源源不斷產(chǎn)生的氧氣,使大氣中游離氧的濃度從幾乎0%到上升到3%。

要知道,氧氣是一種非常活躍的、討厭人的化學(xué)物質(zhì),對(duì)于早期脆弱的生命來(lái)說(shuō),實(shí)在不是一個(gè)好東西。于是,許多微小的單細(xì)胞生物無(wú)法再適應(yīng)新的環(huán)境,一大波一大波相繼死去,這個(gè)階段被稱為:氧氣大屠殺。

即使是在如此早期的階段,我們的祖先都得經(jīng)歷九死一生的大滅絕,而這還不是最后一次,在漫長(zhǎng)的生命史中,至少還有數(shù)次接近滅絕一切生物的大屠殺。因此,我們不得不再次感嘆,我們的存在是多么的奇跡。

富氧環(huán)境的出現(xiàn)是地球生命史上最偉大的革命之一,活性氧氣的存在使大氣保持在一個(gè)持續(xù)的化學(xué)不平衡狀態(tài)中,提供了足夠的化學(xué)勢(shì)能,可使鳥兒飛翔,使人類在冬天跑步取暖,還可能使我們從事思考。

另外,在大氣高層中漂浮的自由氧最后形成了臭氧層,盡管只有幾毫米厚,并處于距離地球表面大約30千米的高度,但是它保護(hù)地球不受紫外線傷害,使得陸地上的生命有機(jī)會(huì)像在海洋里一樣輕而易舉地蔓延開來(lái)。

也許正是這些變化最終推動(dòng)了新的生物體的出現(xiàn):在17億年前,真核生物出現(xiàn)了,它們的到來(lái)標(biāo)志著生物體遺傳的復(fù)雜性顯著增長(zhǎng),因此它被認(rèn)為是地球上生命歷史的主要躍遷之一。

大多數(shù)原核生物都很微小,而真核細(xì)胞比它們大得多,大約在0.01毫米到0.1毫米之間,也就是說(shuō),其中最大的我們用裸眼就能看到;它們也更為復(fù)雜,比原核生物包含多1000多倍的脫氧核糖核酸。

用天文學(xué)家雷莫的話來(lái)說(shuō),就是“新的細(xì)胞和原來(lái)的原核生物相比,就像萊特兄弟在小鷹鎮(zhèn)飛行器試飛一星期之后,就出現(xiàn)了噴氣式飛機(jī)。

由于真核細(xì)胞比原核生物包含了多得多的遺傳信息,并能夠獲得更多的能量,因而具備了更多新陳代謝的技巧,產(chǎn)生更復(fù)雜的生物體。

真核細(xì)胞擁有更具靈活性和適應(yīng)性的隔膜,幫助它們更為精確地與外界交換能量、食物與排泄物;真核細(xì)胞擁有一個(gè)特殊的內(nèi)部容器,用來(lái)保護(hù)它們精致的遺傳機(jī)器——核子;它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜,包含有內(nèi)部器官,或者細(xì)胞器;多數(shù)真核細(xì)胞有鞭子似的鞭毛,能夠靠它自主移動(dòng)到適宜的環(huán)境中,而不是像原核生物一樣只能被動(dòng)漂流。

這種復(fù)雜性上的飛躍是如何演化而來(lái)的呢?科學(xué)家們猜測(cè):真核細(xì)胞可能是通過(guò)聯(lián)合不同類型的原核生物及其遺傳物質(zhì),以一種共生的形式進(jìn)化而來(lái)的。

共生現(xiàn)象在自然界十分普遍,各個(gè)獨(dú)立的有機(jī)體相互依賴,幫助各自更好地生存下去。自然選擇讓我們深刻理解競(jìng)爭(zhēng)的殘酷性,但競(jìng)爭(zhēng)與合作卻總是緊密交織的,并不是所有的博弈都是贏者通吃、你死我活。通常,生物體的進(jìn)步,需要其他生物的合作。

互惠共生關(guān)系,使得兩種物種都從合作中獲得益處,誰(shuí)離開了都將遭受重大災(zāi)難。例如許多開花植物需要昆蟲和鳥類幫它們授粉,作為回報(bào),它們奉獻(xiàn)花蜜或食物;人類的農(nóng)業(yè)活動(dòng)也可以看作是人類與其被馴化的動(dòng)植物之間互惠共生的新形式。

在過(guò)去的幾萬(wàn)年農(nóng)耕歲月里,人類以玉米、小麥、水稻等為食,養(yǎng)活了更多人口,得以建立更復(fù)雜的社會(huì)體系;但同時(shí),這些物種也得到了好處,它們借由人類的辛勞保護(hù),實(shí)現(xiàn)了自己基因的繁榮與擴(kuò)散。

為此,人類付出了巨大的代價(jià),如更加辛勞的工作、更焦慮未來(lái)、更容易患脊椎類疾病等。

事實(shí)上,在世界上大多數(shù)地區(qū),作物歉收仍意味著饑荒和死亡;而現(xiàn)代種類的農(nóng)作物,也無(wú)法脫離人類種植而單獨(dú)存活和繁殖。

這是真正的共生現(xiàn)象,沒有誰(shuí)奴役誰(shuí),《人類簡(jiǎn)史》中小麥奴役人類的說(shuō)法,顯然有些夸張和博人眼球。

在某些極端的共生中,兩個(gè)曾經(jīng)獨(dú)立的物種會(huì)創(chuàng)造出一個(gè)嶄新的生物體。科學(xué)家指出,真核細(xì)胞的內(nèi)部細(xì)胞器,似乎就是曾經(jīng)獨(dú)立的多個(gè)原核生物發(fā)展而來(lái),這些原核生物最初扮演了寄主的角色。

真核細(xì)胞的誕生,被認(rèn)為是地球生命重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)之一,其中最主要的因素,恐怕是其繁殖方式的改變。

真核細(xì)胞的繁殖更為復(fù)雜。大多數(shù)原核生物的繁殖方式是分裂,其后代就是上一代的克隆,攜帶一模一樣的脫氧核糖核酸;而真核細(xì)胞的繁殖通常會(huì)融合來(lái)自兩個(gè)不同親代的遺傳材料,產(chǎn)生了一串新的脫氧核糖核酸。

因此,真核細(xì)胞的變化遠(yuǎn)比原核生物要多,它們不再只是克隆。這一創(chuàng)新是向著有性繁殖發(fā)展的第一步,對(duì)演化的步伐產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,因?yàn)樗鼮樽匀贿x擇提供了更多的形式可能,提高了演化的速度,為最近10億年生物的繁榮復(fù)雜奠定了基礎(chǔ)。

這些都是真核細(xì)胞生物

寒武紀(jì)生命大爆發(fā)

在此之前,我們都處于微觀世界觀察生命,而我們更加熟悉的,顯然是宏觀世界里多種多樣的多細(xì)胞生物體:螞蟻、獅子、大象、人...

最早的多細(xì)胞生物體,可能早在20億年前就逐漸形成了,但是只在最近的10億年才開始變得普遍。在這些生物體得以繁榮發(fā)展之前,有一些嚴(yán)重的問(wèn)題需要克服。其中最重要的是,大量的細(xì)胞需要以一種嶄新的形式進(jìn)行溝通合作

這不是一件容易的事情。像我們?nèi)祟愡@種多細(xì)胞生物體,體內(nèi)擁有多達(dá)1000億個(gè)細(xì)胞,然而卻只有很少數(shù)量的所謂生殖細(xì)胞有繁殖的機(jī)會(huì),為什么骨骼、血液以及肝臟細(xì)胞能夠容忍這種情況?

要理解這是怎樣發(fā)生的,我們可以回到前面所提到的生物共生關(guān)系。

在所謂的社會(huì)性動(dòng)物那里,如螞蟻和白蟻,個(gè)體之間的相互依賴非常強(qiáng)。在它們的部落里,許多個(gè)體是不育的,這種形式的合作對(duì)進(jìn)化理論提出了一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題:

對(duì)于一個(gè)沒有子孫后代的生物體而言,這有什么進(jìn)化的優(yōu)勢(shì)?為什么基因會(huì)以這種類似于斷子絕孫的方式進(jìn)化?

答案似乎是:只要合作的生物體如此緊密地聯(lián)系在一起,自然選擇就可以在這些共同體里發(fā)生作用。鼓勵(lì)某個(gè)生物體設(shè)法提高其他近親基因的繁殖機(jī)會(huì),實(shí)際上也間接地提高自己基因的繁殖機(jī)會(huì)。

例如,一個(gè)不育的工蟻,與其部落中能夠生殖的其他螞蟻具有50%相同的遺傳材料,通過(guò)幫助它們繁殖后代,自己的基因也就存活了下來(lái)。

也就是說(shuō),基因最大限度的延續(xù),不一定需要通過(guò)自己本身?yè)碛写罅孔訉O,也可以通過(guò)幫助“親戚們”繁殖大量后代來(lái)實(shí)現(xiàn)。但這些親戚必須關(guān)系很近,如親兄弟分享了一半的遺傳材料,而堂兄弟僅分享八分之一。

多細(xì)胞生物體就是這種合作類型的一個(gè)極端的例子。所有的細(xì)胞都包含相同的遺傳材料,通過(guò)分工合作,它們把遺傳信息的生存機(jī)會(huì)最大化了。在這樣的多細(xì)胞生物體中,無(wú)數(shù)個(gè)體細(xì)胞如此密切地合作著,以至于我們不再認(rèn)為它們是各自獨(dú)立的生命,而是一個(gè)大生物體的組成部分。

所以,在多細(xì)胞生物體進(jìn)化之前,就必須存在一種機(jī)制,即允許一個(gè)單獨(dú)的生殖細(xì)胞(受精卵)繁殖出許多不同種類的具有相同遺傳特征的成年細(xì)胞

實(shí)際情況是,每個(gè)細(xì)胞都繼承了同樣的遺傳材料,但隨著生物體的發(fā)展,外部因素打開了不同細(xì)胞中的不同基因,導(dǎo)致不同的細(xì)胞朝著不同的方向發(fā)展。一旦確定之后,這些遺傳開關(guān)就會(huì)傳給更多細(xì)胞,所以一個(gè)腦細(xì)胞可以通過(guò)克隆許多同樣的子細(xì)胞而增殖。骨骼細(xì)胞、肌肉細(xì)胞也如此。

這種次級(jí)遺傳——在單個(gè)細(xì)胞中,包含于脫氧核糖核酸中的基因組只能部分地表達(dá)出來(lái)——是所有多細(xì)胞生物體細(xì)胞發(fā)展的特有方式。

假如按照這樣的思路來(lái)看待人類個(gè)體與社會(huì)的關(guān)系,我們是否也可以得出相似的結(jié)論:我們每個(gè)人都是為他人而活的,人存在的意義就是被社會(huì)所賦予的。

現(xiàn)代社會(huì)如此精細(xì)而復(fù)雜的分工,就如同不同的細(xì)胞在人體體內(nèi)兢兢業(yè)業(yè)地工作一樣,以至于很難將個(gè)體單獨(dú)拆開來(lái)看。西方人文主義的思潮在某種意義上是違背生物學(xué)規(guī)律的,它鼓勵(lì)我們做自己,保持個(gè)性與獨(dú)立,就好比鼓勵(lì)一個(gè)骨骼細(xì)胞去做自己一樣荒唐可笑。

當(dāng)然,從樂(lè)觀的角度來(lái)說(shuō),人文主義是鼓勵(lì)你去發(fā)現(xiàn)自己是骨骼細(xì)胞還是血液細(xì)胞,然后為人類整體社會(huì)奉獻(xiàn)出自己的能量。

回到正題——

最早的多細(xì)胞生物體化石的大量出現(xiàn),可以追溯到大約5.9億年前;但多細(xì)胞生物體化石記錄真正變得豐富多彩,是從大約5.7億年前的寒武紀(jì)開始的,絕大多數(shù)的動(dòng)物“門”都在這一時(shí)期出現(xiàn)了(界門綱目科屬種)。它持續(xù)了接下來(lái)的大約2千萬(wàn)年-2.5千萬(wàn)年,出現(xiàn)大量的較高等生物以及物種多樣性。

在大自然中,物種們競(jìng)爭(zhēng) 生態(tài)龕(niches),指環(huán)境中的一片區(qū)域,生物需要特定的技能和特征來(lái)獲取食物和繁殖。當(dāng)生態(tài)龕填滿時(shí),競(jìng)爭(zhēng)非常激烈,物種特種非常適應(yīng)環(huán)境,進(jìn)化速度較慢。

但是,當(dāng)大災(zāi)難發(fā)生,消滅了生態(tài)龕上絕大多數(shù)生物時(shí),存活下來(lái)的、缺乏競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的物種,會(huì)很快進(jìn)化出新的特征并重新占滿生態(tài)龕,這個(gè)過(guò)程叫“適應(yīng)輻射”。

進(jìn)化的史詩(shī),就是由“生態(tài)龕被填滿”、“大滅絕清空生態(tài)龕”、“新物種重新占滿生態(tài)龕”的反復(fù)過(guò)程所組成。

自寒武紀(jì)以來(lái),地球總共發(fā)生過(guò)5次大滅絕,消滅當(dāng)時(shí)80%-95%的物種。在此期間,地球上出現(xiàn)了許多不同種類的霸主,它們?cè)?jīng)都不可一世,位于食物鏈的頂端,統(tǒng)治了地球億萬(wàn)歲月。然而,它們最終都消散于煙僅有一些化石留到了今天,提醒著如今的地球霸主——人類,大自然的殘酷。

五次大滅絕與生物演變

在寒武紀(jì)時(shí),地球的第一任霸主是奇蝦,它體長(zhǎng)1米,最長(zhǎng)可達(dá)2米,有鋒利的牙齒,可以輕松穿透貝類的外殼,甚至擁有可以抓握的四肢,而當(dāng)時(shí)其他物種的大小普遍都還不超過(guò)10厘米。

而同一時(shí)期,人類的先祖只是體長(zhǎng)2-3厘米的原始魚類,叫昆明魚。

到了奧陶紀(jì)時(shí)期(5.1億——4.4億年前),一些生物浮出了海洋,開始向陸地進(jìn)軍。對(duì)于多細(xì)胞生物體而言,遷移到陸地就如同遷移到另一個(gè)星球一般。

首先,這個(gè)過(guò)程需要特殊的保護(hù)裝置以防止干死和虛脫,事實(shí)上,所有陸地動(dòng)物在它們身體內(nèi)部仍帶有小型的替代大海的水體;另外,沒有了水的浮力,它們便利用細(xì)胞里的鈣化物來(lái)形成骨架,以加強(qiáng)身體的強(qiáng)度。

不過(guò),最早的陸地遷移者是類似于現(xiàn)代的葉苔或蕨類的植物,它們占領(lǐng)了海岸線,在陸地上演變成巨大的森林。與此同時(shí),海洋里的生物不斷演變出豐富多彩的生命體,出現(xiàn)了許多瘋狂的生物,如體長(zhǎng)2.5米的水下蝎子,

時(shí)間到了距今4.4億年前左右,就在奇蝦橫行霸道的時(shí)候,第一次大滅絕毫無(wú)征兆地發(fā)生了,即“奧陶紀(jì)—志留紀(jì)大滅絕”,這次滅絕共造成約85%的生物從此消失,奇蝦所在的整個(gè)葉足動(dòng)物“門”完全滅絕,一代霸主從此無(wú)影無(wú)蹤。

今天我們?cè)诿利惖脑颇铣谓瓏?guó)家地質(zhì)公園

還可以看到奇蝦的化石,它的兩只巨鉗依然威風(fēng)凜凜

到了志留紀(jì)(4.4億-4.1億年),節(jié)肢動(dòng)物開始出現(xiàn),它們的骨骼都暴露在外部,是現(xiàn)代蟲子們的祖先。

由于植物們一直在占領(lǐng)陸地,它們的光合作用越來(lái)越強(qiáng),氧氣越來(lái)越多,達(dá)到了30%-35%(現(xiàn)在大約是21%)。而登陸陸地的節(jié)肢動(dòng)物們利用這些豐富的氧氣進(jìn)行新陳代謝,進(jìn)化出了十分巨大的體型,比如翼展有1米多長(zhǎng)的蜻蜓。

而在海洋,原本在奇蝦眼中弱小無(wú)比的魚類開始占滿生態(tài)龕,到了距今4億年左右的泥盆紀(jì)時(shí)期,魚類中的盾皮魚開始稱霸海洋。

最大的一種名為鄧氏魚(Dunkleosteus),體長(zhǎng)約6至8米、重達(dá)1.1噸,是比奇蝦更強(qiáng)大、更兇猛的捕食者,就連同一時(shí)期出現(xiàn)的鯊魚,也經(jīng)常成為它的獵物。

面對(duì)如此強(qiáng)悍的對(duì)手,以及愈發(fā)擁擠的海洋,人類的脊椎魚類祖先,名為提塔利克魚(Tiktaalik),被逼到氧氣含量較低的淺海,開始演變成兩棲動(dòng)物。

與節(jié)肢動(dòng)物不同,脊椎動(dòng)物的骨骼在內(nèi)部,都有四肢,每條肢上都有五指,不過(guò)有些物種的肢和趾幾乎萎縮消失了,比如蛇類。這些相似之處意味著——兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物、鳥類和哺乳動(dòng)物——都是由最早遷移到陸地上的動(dòng)物演化而來(lái)的。

值得一提的是,脊椎動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)的部件通常集中于末端,即頭部。這是最早的大腦,它最終將成為意識(shí)的所在地,因?yàn)榧棺祫?dòng)物的大腦在某一時(shí)間點(diǎn)形成了一種能力,不僅可以對(duì)刺激作出反應(yīng),而且能感覺到刺激。

3000萬(wàn)年后,也就是3.7億年前的泥盆紀(jì)晚期,第2次大滅絕再次降臨地球,史稱泥盆紀(jì)大滅絕。這次滅絕共造成82%的海洋物種消失,鄧氏魚所在的整個(gè)盾皮魚綱被“滅門”,又一任地球霸主消失了。

直到1966年,修筑俄亥俄州際公路的工人們才將其化石挖出了地面。

目前保存最完整的鄧氏魚化石

保存于美國(guó)克利夫蘭國(guó)家自然博物館

石炭紀(jì)時(shí)期,地球上的森林植被更加茂盛,與此同時(shí),曾經(jīng)被擠到邊緣的弱者——兩棲動(dòng)物們擁有適應(yīng)新環(huán)境的能力。

它們進(jìn)化出了少孔的表皮,沒有干死在前往內(nèi)陸的路上;它們下的蛋有了堅(jiān)硬的外殼,不用被迫回到水邊產(chǎn)卵——爬行動(dòng)物,開始占領(lǐng)生態(tài)龕。

此時(shí)陸地上的霸主是體長(zhǎng)可達(dá)5米的麗齒獸,它是首次長(zhǎng)出犬齒的動(dòng)物,可以輕易地撕碎獵物,是恐龍出現(xiàn)以前最強(qiáng)大的獵食者之一。

當(dāng)時(shí)人類的先祖是犬齒獸,體型比麗齒獸小得多,體長(zhǎng)約30-50cm,比家貓還要小一些,以小動(dòng)物和昆蟲為食。

此時(shí),距離上次大滅絕已經(jīng)1億多年,世界似乎可以一直平靜下去,但第3次大滅絕毫不猶豫地爆發(fā)了。

這次大滅絕史稱“二疊紀(jì)大滅絕”,這是地球歷史上最嚴(yán)重的一次滅絕,共造成超過(guò)90%的海洋物種、70%的陸地物種滅絕。目前科學(xué)家猜測(cè)是位于西伯利亞的大火山爆發(fā)所造成。

地球上的霸主麗齒獸再次滅絕,而我們的祖先犬齒獸,卻僥幸地躲過(guò)了這次災(zāi)難,開始緩緩向哺乳動(dòng)物演化。

在接下去的三疊紀(jì),地球的氣候變得十分干燥,這非常有利于爬行動(dòng)物的生存,許多巨型的爬行物種開始登場(chǎng),恐龍只是其中一種。

鱷類(鑲嵌踝類主龍),迅速成為三疊紀(jì)當(dāng)之無(wú)愧的霸主,比如令人膽寒的波斯特鱷(Postosuchus)。它體長(zhǎng)達(dá)12米,是當(dāng)時(shí)最大的陸生肉食動(dòng)物。

三疊紀(jì)就像短暫的蜜月期,生物們剛才上一次滅絕中喘息過(guò)來(lái),第四次大滅絕又兇猛襲來(lái),史稱:三疊紀(jì)大滅絕,造成76%的物種消亡,包括霸主鱷類。

我們的祖先,由于受爬行動(dòng)物的威脅下,一直躲在陰暗的地下,卑微地生活著,甚至于我們的體型,也從之前的家貓大小,縮減為老鼠大小,但也因此我們?cè)俅味氵^(guò)了大滅絕。

此時(shí),一種特定的巨型爬行動(dòng)物——我們熟悉的恐龍,取代了之前的鱷類,開始稱霸地球。

恐龍算是地球上最成功的統(tǒng)治者之一了,它們總共稱霸了1.35億年之久,是我們?nèi)祟愒诘厍蛏洗嬖跁r(shí)間的540倍。

為了幫助你理解這一點(diǎn),請(qǐng)你想象兩種最典型的恐龍:劍龍和霸王龍。

劍龍大約出現(xiàn)于侏羅紀(jì)晚期,而霸王龍則出現(xiàn)在白堊紀(jì)晚期,兩者其實(shí)間隔8800萬(wàn)年之久;而人類與霸王龍之間,僅僅間隔6500萬(wàn)年,比兩種恐龍的間隔還要短。

是的,6500萬(wàn)年前,恐龍時(shí)代終結(jié)了——

一顆直徑約10km的小行星落在了今天尤卡坦半島的地方,其威力相當(dāng)于世界上所有核武器總和的100萬(wàn)倍還多,造成了第五次生物大滅絕。

這對(duì)恐龍而言當(dāng)然是一場(chǎng)災(zāi)難,但對(duì)于我們?nèi)祟愡@一物種卻是一個(gè)至關(guān)重要的“幸運(yùn)事件”。在恐龍滅絕之前,我們哺乳動(dòng)物都是小型的夜行動(dòng)物,居住在地下洞穴,恐龍消失之后,哺乳動(dòng)物探出了地面,開始了蔚為壯觀的進(jìn)化。

假如這顆小行星稍微大一些或者軌道稍稍偏離,哺乳動(dòng)物也很可能隨著恐龍一起滅絕,或保持有限的數(shù)量和種類,人類這一物種也就不可能出現(xiàn)了。

這場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十億年的滅絕與繁榮的進(jìn)化史詩(shī),不斷提醒著我們:生物的演化是反復(fù)無(wú)常和隨意發(fā)展的;演化沒有事先計(jì)劃的方向,地球上的生命歷程并沒有什么內(nèi)在的必然性。

一切都是偶然,一切都是概率,人類祖先經(jīng)歷了40億年,在一次次滅絕中幸運(yùn)生存,熬死了數(shù)代地球霸主,最終打造了250萬(wàn)年屬于人類統(tǒng)治的時(shí)代。

在這250萬(wàn)年里,我們既勾心斗角、相互殘殺,用鞭子奴役同胞,用土坑埋葬彼此,為自我狂妄,為利益癲狂;同時(shí)我們建立家園,相親相愛,養(yǎng)育子女,歌唱,譜寫詩(shī)歌。

我們點(diǎn)燃火把,掌控雷電,操控洪水,觀測(cè)浩瀚星空與剎那原子,在太空和月球中行走,似乎已無(wú)所不能,似乎已不可阻擋。

然而,距離上一次大滅絕,已過(guò)去了6500萬(wàn)年,它是否很快再次降臨?人類能打破霸主滅絕的宿命嗎?

明天,我們將帶你回到人類最初的模樣,看我們這一物種,如何走上這條霸主之路。

本期參考與延伸書目:

《生命的躍升》(2015年),尼克·萊恩

《生命科學(xué)50講》(2017年),王立銘

《穿越時(shí)間的地球和生命》(1998年),史蒂文·斯坦利

《生命——地球40億年生命發(fā)展史》(1998),里查德·福提

《生命是什么》(1995年),琳恩·馬古利斯、多里昂·薩根

《微觀世界》(1987年),琳恩·馬古利斯、多里昂·薩根

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