[讀書(shū)留印]杰弗里·瓦夫羅《歷史·宇宙之初和新興生命》

中條山客

1、宇宙之初

在人類不可知的漫長(zhǎng)的史前歲月，塵屑碎塊呈圓盤狀不斷旋轉(zhuǎn)，地球就這樣誕生了。各種陸地地貌和海洋開(kāi)始在其表面形成，最終，生命的跡象開(kāi)始在地球上出現(xiàn)。

   大約46億年前，由太陽(yáng)系星云形成的地球在旋轉(zhuǎn)中導(dǎo)致物質(zhì)不斷地坍縮。隕石持續(xù)轟擊下，地球不斷“生長(zhǎng)”，并在遍布?xì)埡〉摹暗厝障怠北P面上開(kāi)辟出了一條長(zhǎng)而寬的軌道。之后，地球繼續(xù)增溫，變成了一個(gè)熔融的球體，人們把這一時(shí)期稱作“冥古宙”。在重力的作用下，鐵等較重的元素被吸引，沉降到地球的中心，而硅、鋁等較輕的元素則開(kāi)始上升，地球的物質(zhì)就這樣不斷分化，逐漸演變成由輕輕的地幔包裹著致密的內(nèi)核。最終，當(dāng)隕石的轟擊速度變慢，就形成了一層薄而易碎的地殼，外面環(huán)繞著一層稀薄的大氣，組成大氣的是氫氣、甲烷、二氧化碳等有毒氣體。由于厚厚的云測(cè)云層和猛烈的暴風(fēng)雨不斷地襲擊地球，使水蒸氣得以不斷凝聚，直到地球表面最終變得足夠涼爽，開(kāi)始形成降雨，雨水聚集在一起，從而形成最初的海洋。

生命的火花  

   此后不久，在地球上嚴(yán)酷的環(huán)境中，最初的生命開(kāi)始出現(xiàn)。簡(jiǎn)單的生命體——沒(méi)有細(xì)胞核的單細(xì)胞生物（原核生物）——開(kāi)始在最初的海洋中繁衍生長(zhǎng)，甚至構(gòu)建出礁石般巨大的石灰?guī)r群落，稱為“疊層石”。地球母親與其所孕育的各種生命形式之間的反饋回路這時(shí)已開(kāi)始形成——這就是氧氣。它作為原核細(xì)胞呼吸作用的副產(chǎn)品，開(kāi)始匯聚。這樣一來(lái)，游離態(tài)的鐵就被轉(zhuǎn)化成了不可溶解的氧化物，以巨大的體量沉積下來(lái)——形成了今天大型的鐵礦山。多余的游離氧則聚集在原始大氣中，而大氣中還有臭氧，可以保護(hù)地球表面免受有害的太陽(yáng)輻射，更為復(fù)雜的新生命體因此得以演化發(fā)展而來(lái)。到大約6.3億年前的凱地卡拉記時(shí)，帶有細(xì)胞核及其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)胞——真核生物——開(kāi)始出現(xiàn)。復(fù)雜的軟體生物在全世界范圍內(nèi)數(shù)量激增。

生物進(jìn)化的“軍備競(jìng)賽”

   5.42億年前，地球進(jìn)入了寒武紀(jì)時(shí)期，這標(biāo)志著古生代的開(kāi)端，各種生物展開(kāi)了“進(jìn)化演變的軍事競(jìng)賽”。整個(gè)不可思議的演變過(guò)程被地球地質(zhì)史冊(cè)中的石質(zhì)書(shū)頁(yè)完整地記錄了下來(lái)。從中我們可以了解到捕食性動(dòng)物和獵物的快速進(jìn)化過(guò)程。為了超越對(duì)方，得以生存和繁衍，雙方都逐漸進(jìn)步，變得越來(lái)越精密復(fù)雜。捕食性動(dòng)物身體的堅(jiān)硬部分，比如牙齒和其他用于抓捕的附器，是與防御性的盔甲層、甲殼和外部骨骼相匹配的。在寒武紀(jì)時(shí)期，無(wú)論是捕食性動(dòng)物還是獵物的視力都發(fā)生了進(jìn)化，為雙方都提供了長(zhǎng)足的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。進(jìn)入奧陶紀(jì)時(shí)期，聲明自荒蕪的大陸上獲得了并不穩(wěn)定的立足之地。與此同時(shí)，海岸線附近的藻類逐漸進(jìn)化為苔蘚。到志留紀(jì)和泥盆紀(jì)時(shí)期，植物逐漸向內(nèi)陸生長(zhǎng)蔓延。

人類的快速崛起

  公元前1萬(wàn)年到公元600年，是人類歷史的神秘開(kāi)端時(shí)期。人類最初的文字，也就是陶板上的象形文字，大約出現(xiàn)在5000年前（前3000年）的伊拉克和埃及地區(qū)?！咀?】[譯者注：在中國(guó)河南舞陽(yáng)的賈湖遺址，人們發(fā)現(xiàn)了一些契刻在甲骨文上的符號(hào)，距今約7000年?？紤]到距今3000—4000年之間的殷商甲骨文已經(jīng)屬于成熟文字，業(yè)界認(rèn)為，在賈湖符號(hào)與甲骨文之間，應(yīng)該有過(guò)度性的早期文字。]因此這里被稱為“文明的搖籃”。在此之前，人們只能通過(guò)不斷的考古發(fā)現(xiàn)來(lái)拼湊不同地區(qū)的人類在各個(gè)歷史階段的發(fā)展情況。

   1萬(wàn)年前，農(nóng)業(yè)開(kāi)始發(fā)端，人類開(kāi)始脫離起初的狩獵采集地，遷入更具永久性的定居地，隨之建立起復(fù)雜的社會(huì)關(guān)系和貿(mào)易關(guān)系。人類崇拜的早期神靈也逐漸發(fā)展演化。從動(dòng)物圖騰轉(zhuǎn)變?yōu)榕c人類生活更為相關(guān)的太陽(yáng)、風(fēng)、雨、大地等神明。

   人類有文字記載的歷史已歷經(jīng)5000年，解剖學(xué)意義上的現(xiàn)代人類—智人—在地球上存在的時(shí)間事實(shí)上也已經(jīng)有20萬(wàn)年，但是與地球上38億年的生命進(jìn)化史相比，卻短暫得不可思議。人類與地球的節(jié)奏出奇的一致，無(wú)論是晝夜交替、季節(jié)更替、還是更長(zhǎng)的生命周期。我們的生存深切地依賴于周圍的植物和動(dòng)物。正是因?yàn)楫惡鯇こＶL(zhǎng)的生物進(jìn)化史，人類才可能與地球發(fā)展出這種完善的、平衡共生的關(guān)系。

2、新興生命

  泥盆記之后，地球上出現(xiàn)了最早的兩棲動(dòng)物，它們是由肉鰭魚(yú)類進(jìn)化而來(lái)。它們生活在淺海和河口的灘涂中，四肢開(kāi)始變得越來(lái)越有力；同時(shí)，因?yàn)闀r(shí)不時(shí)會(huì)暴露在空氣中，它們逐漸進(jìn)化出簡(jiǎn)單的肺來(lái)維持生存。最終，它們笨拙緩慢地爬上了陸地，進(jìn)入沼澤中生活。

   大自然不可改變，永不停歇，人類是否理解其行動(dòng)及背后的原因，它對(duì)此漠不關(guān)心?！だ浴べだ祝?564年—1642年）意大利天文學(xué)家、物理學(xué)家 溫暖的環(huán)境促進(jìn)了地球上沼澤地區(qū)巨大樹(shù)蕨和木賊屬植物的繁盛生長(zhǎng)。進(jìn)入石炭紀(jì)時(shí)代之后，這些植物逐漸進(jìn)化為面積廣闊、挺拔高聳的針葉樹(shù)林。當(dāng)今世界上主要的煤炭礦床就開(kāi)始于那時(shí)存在于沼澤中的泥炭。由于那時(shí)地球上的光合作用非常強(qiáng)烈，大量的碳被鎖在沼澤中，大氣中氧的比例飆升到35%，而今天大氣中氧的比例僅為21%。

  大型節(jié)肢動(dòng)物，包括蜉蝣、千足蟲(chóng)、蜘蛛、蝎子等開(kāi)始大量出現(xiàn)在森林中。遠(yuǎn)古蜈蚣蟲(chóng)體長(zhǎng)能達(dá)到10英尺（3米），而巨蜻蜓是曾經(jīng)在地球上繁衍生長(zhǎng)的蜻蜓中體積最大的，翅展超過(guò)兩英尺。溫暖的環(huán)境、大氣中極高的含氧量，以及捕食動(dòng)物的缺乏，被認(rèn)為是石炭紀(jì)動(dòng)物普遍體型巨大的主要因素。

爬行動(dòng)物和恐龍

   隨著石炭紀(jì)時(shí)代沼澤的逐漸干枯，到二疊紀(jì)時(shí)兩棲動(dòng)物逐漸被爬行動(dòng)物所代替。相對(duì)于兩棲動(dòng)物，爬行動(dòng)物在離開(kāi)水的環(huán)境下獨(dú)立生存的能力更強(qiáng)，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)進(jìn)化出更厚且不易丟失水分的皮膚。它們是最早產(chǎn)出有羊膜或外殼包裹卵類的脊椎動(dòng)物。這些卵不容易被風(fēng)干，因此脊椎動(dòng)物第一次不必返回水里去產(chǎn)卵和繁殖。

   三疊紀(jì)時(shí)，爬行動(dòng)物躍居主導(dǎo)地位，而后又逐漸分裂為不同的分支：海洋里的爬行動(dòng)物（魚(yú)龍、蛇頸龍、上龍）和會(huì)飛的爬行動(dòng)物（翼龍）。進(jìn)入侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)時(shí)代后，爬行動(dòng)物的主導(dǎo)地位逐漸被恐龍所代替。此時(shí)恐龍類型之多令人驚嘆，其中包括了迄今為止人類所知道的、最大的一些陸地動(dòng)物。有些恐龍已經(jīng)進(jìn)化成溫血?jiǎng)游铮⑸L(zhǎng)出羽毛來(lái)保持體溫。隨著這些羽毛的進(jìn)一步演化，它們開(kāi)始適應(yīng)滑翔和飛行，始祖鳥(niǎo)和最初的鳥(niǎo)類得以誕生。爬行動(dòng)物和恐龍統(tǒng)治地球達(dá)2億多年，貫穿整個(gè)中生代，直到災(zāi)難不期而至。

哺乳動(dòng)物的崛起

   恐龍滅絕后，地球進(jìn)入新生代，哺乳動(dòng)物躍居主導(dǎo)地位。與哺乳動(dòng)物的繁盛同時(shí)發(fā)生的，是第三紀(jì)時(shí)開(kāi)花植物及草本植物的生長(zhǎng)和蔓延。這一現(xiàn)象與當(dāng)時(shí)地球上趨于干爽的氣候有關(guān)。原始森林開(kāi)始減少，開(kāi)闊的林地和草地不斷擴(kuò)大。對(duì)于食草動(dòng)物而言，雜草是一種非常重要的新型可再生食物來(lái)源。

  雜草與大多數(shù)植物不同，后者一般從末梢生長(zhǎng)，而前者則是從莖的根基處生長(zhǎng)，因此雜草上端的葉子可以不斷被啃食而不會(huì)死亡。在開(kāi)闊的草原上，食草動(dòng)物日益繁盛，形體也變得更大，進(jìn)化出堅(jiān)硬的磨齒和強(qiáng)大的胃，以便對(duì)攝入的草料進(jìn)行加工處理隨著食草動(dòng)物數(shù)量的增加，食肉動(dòng)物——如劍齒虎、群體狩獵的狼、熊等——也迅速發(fā)展進(jìn)化出與之相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)條件。最初的靈長(zhǎng)類動(dòng)物也在這一時(shí)期出現(xiàn)，它們是猴子、類人猿和人類的祖先。其中的智慧物種——人屬動(dòng)物出現(xiàn)在大約200萬(wàn)年前第四紀(jì)的開(kāi)端時(shí)期。大約20萬(wàn)年前，在非洲的東北部，他們中的一支逐漸進(jìn)化成解剖學(xué)意義上的現(xiàn)代人，即智人。 

大滅絕事件

   近期，人們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，地球上生命的進(jìn)化并不是一個(gè)緩慢而穩(wěn)步漸進(jìn)的過(guò)程，而是不時(shí)被往往極具毀滅性全球滅頂大災(zāi)變所打斷，伴隨這種周期性的“大滅絕”，曾經(jīng)在地球上生存的大多數(shù)物種摧毀，背后的原因多種多樣，包括自然界的氣候變化、冰川作用、以及更具突發(fā)性劇變的現(xiàn)象，如偶然發(fā)生的超級(jí)火山活動(dòng)或是偶然的隕星墜落等。幾乎每一個(gè)傳統(tǒng)的地質(zhì)時(shí)代的終結(jié)，都以一次大型的滅絕事件為標(biāo)志。

   重要的大滅絕事件腐敗發(fā)生在4.88億年前的寒武紀(jì)末期，4.44億年前的奧陶紀(jì)末期,3.59億年前的泥盆紀(jì)末期,2.51億年前的二疊紀(jì)末期,2億年前和三疊紀(jì)末期以及6500萬(wàn)年遷的白堊紀(jì)末期。

最大規(guī)模的物種滅絕

   二疊紀(jì)時(shí)期的大滅絕事件，是迄今為止地球上的生物所遭遇的最大劫難。由此滅絕的海洋生物達(dá)到難以置信的90%——95%，同時(shí)滅絕的還有70%的陸地物種，包括各種植物、昆蟲(chóng)和脊椎動(dòng)物等。富含化石的“臨終之床”在地球上隨處可見(jiàn)，標(biāo)志著這場(chǎng)浩劫使陸地和海洋變得幾近空無(wú)一物。

   嚴(yán)重的全球氣候變化或許是導(dǎo)致這場(chǎng)災(zāi)難的原因。地質(zhì)記錄所提供的證據(jù)表明，這一時(shí)期變得極為干旱，可以見(jiàn)到厚厚的鹽鹵層和延綿的沙丘。干旱的原因尚不確定，但是在西伯利亞和中國(guó)所發(fā)生的大規(guī)模火山噴發(fā)，使巨量的氣體和火山灰進(jìn)入大氣中，可能是其中的原因之一。

在這一時(shí)期，南部的超級(jí)大陸岡瓦納大陸上的冰川作用也被視為造成這場(chǎng)災(zāi)難的可能原因，類似情況還發(fā)生在奧陶紀(jì)和泥盆紀(jì)，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的生物大滅絕。

隕石撞擊

大型的隕石撞擊產(chǎn)生的力量能使脆弱的地殼發(fā)生碎裂，導(dǎo)致世界范圍內(nèi)陸震和火山活動(dòng)的一系列連鎖反應(yīng)。痛苦被灰塵和火山灰所遮擋，這種暗無(wú)天日的情況會(huì)持續(xù)數(shù)月甚至數(shù)年，致使植物無(wú)法獲得至關(guān)重要的陽(yáng)光，大多數(shù)食物鏈的最低端遭到破壞，使食物鏈上端的物種因饑餓而死。只有最強(qiáng)壯、適應(yīng)性最強(qiáng)的生命才能夠生存下來(lái)。

  也許，如果沒(méi)有這樣周期性的災(zāi)難來(lái)清除地球上的多數(shù)物種，某些物種或許就失去了多樣性發(fā)展的契機(jī)，并以特定的方式進(jìn)化演變。舉例來(lái)說(shuō)，如果幾宗偶然事件未曾發(fā)生，那么今天地球上生存的將是迥然不同的物種。

  在6500萬(wàn)年前，一顆隕石猛烈地撞擊在墨西哥尤卡坦半島上，不但導(dǎo)致了白堊紀(jì)的結(jié)束，也終結(jié)了恐龍對(duì)地球?yàn)闀r(shí)2億年的統(tǒng)治。如果沒(méi)有那場(chǎng)隕石的撞擊，那么在恐龍時(shí)代那些一直躲藏在中生代森林里、夜間活動(dòng)的哺乳動(dòng)物，就不會(huì)有機(jī)會(huì)進(jìn)化到新的生態(tài)位。哺乳動(dòng)物最終得以實(shí)現(xiàn)多樣化發(fā)展，并且成為不斷擴(kuò)大的草地的主宰者，，兩足靈長(zhǎng)類動(dòng)物也由此進(jìn)化而來(lái)。

人類的影響

   今天，我們正處于另一次大規(guī)模的物種大滅絕過(guò)程中，造成這一切的卻只是其中的一個(gè)物種。智人崛起并居于主導(dǎo)地位，是以其他大多數(shù)物種棲居地的喪失為代價(jià)。早期的受害者包括大型哺乳動(dòng)物群，它們?cè)谌祟惖竭_(dá)每一塊大陸不久之后就開(kāi)始消失，只存在于各個(gè)遷涉民族的神話傳說(shuō)和巖石藝術(shù)中。今天，物種消失的速度與以往任何一次物種大滅絕的速度不相上下，森林和其他自然生態(tài)系統(tǒng)紛紛淪為推土機(jī)、拖拉機(jī)和電鋸的獵物，為不斷膨脹的人類提供食物和住房。就連最后的自然棲息地，亞馬孫森林和非洲大草原，生物物種也在消亡，有時(shí)候速度之快，我們都來(lái)不及記錄它們的存在。

進(jìn)化的取動(dòng)力

地球上的生命為什么不可阻擋？如果我們砍伐掉一片森林鋪砌路面，不久，一簇簇的小草和其他微小植物就會(huì)從縫隙中探出頭來(lái)。一個(gè)新的生物群落開(kāi)始形成。并在新的土壤和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)上慢慢重建起一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng) ，孕育出更高級(jí)的生命。這一過(guò)程起初似乎頗為緩慢，卻有實(shí)例證明了它的力量，比如瑪雅人在墨西哥尤卡坦森林中開(kāi)墾建立的偉大城市。

  細(xì)胞是人體的基本構(gòu)件，其中潛藏著一種強(qiáng)大到不可思議的適應(yīng)力。細(xì)胞的遺傳編碼信息，或者叫“生命藍(lán)圖”，儲(chǔ)存在螺旋狀的脫氧核糖核酸分子中。這種遺傳編碼在通過(guò)細(xì)胞分裂和再生傳給下一代時(shí)，可能會(huì)發(fā)生微小的改變（突變）。這種改變使得物種有可能在漫長(zhǎng)的歲月中對(duì)逐漸變化的環(huán)境加以適應(yīng)，而不是簡(jiǎn)單地走向滅亡。  

移動(dòng)的大陸

   地球內(nèi)部是半熔狀態(tài)，其外部都是薄而脆的地殼。從地殼硬化之初，受來(lái)自地核的熱流影響，陸地團(tuán)塊就一直不停地移動(dòng)。盡管大陸漂移的速度非常緩慢，但經(jīng)過(guò)一個(gè)完整的地質(zhì)時(shí)代，大陸已經(jīng)從赤道往兩極漂移了許多。這些大陸上的生命或是適應(yīng)了不斷變化的環(huán)境，或是走向滅亡。

   在漫長(zhǎng)的歲月中，各種生物群落彼此分分合合，并屈從于從冰川到沙漠等形形色色不同的氣候條件的影響。當(dāng)海洋將大陸分割成許多小塊時(shí)，生物多樣性達(dá)到最大值，而當(dāng)這些陸塊被擠到一起，形成一塊超級(jí)大陸時(shí)，生物多樣性達(dá)到最小值。

（編輯：中條山客）