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作者:德-弗兰克·施茨廷 当前章节:15408 字 更新时间:2026-6-3 21:58

① 笛卡尔(Rene Descartes,1596-1650):法国历史上最著名的哲学家、物理学家、数学家、生理学家,欧洲近代哲学的先驱,提出了“我思故我在”的著名论断。

② 黑烟囱/热液喷口(Schwarze Raucher/Hydrothermale Schlote):深海中的火山喷口,经常见于中洋脊的山脉高处。在这里,地心喷射出 300℃ 左右的热水,其中含有硫等多种矿物质。矿物沉淀物在喷口附近堆积,形成烟囱,其周围聚居着复杂的生命群体,小至细菌、贝类、鱼、蟹,大至巨型蠕虫。所有这些生物都不需要光照,其生命能量并不依赖光合作用,而是化合作用,以此加工来自地心的矿物质。

③ 原始大洋(Panthalassa):原始时期唯一一片海洋的名字,存在于前寒武纪末期到侏罗纪时期,这片海洋覆盖着地球。

④ 西西弗斯(Sisyphus):古希腊神话中的人物,以狡黠反抗神的权威,死后在冥土受罚,日复一日地推巨石上山,推到山顶后巨石又会落下。

⑤ 真菌(Eubakterien):自古以来类似细菌的单细胞生物,可生活于无氧状态下,而且常见与其他微生物共生,如硫菌。

一个细胞的成就

如果将两只兔子放在一个从未有过兔子的陌生星球,那么它们必然会迅速繁殖,很快创造出一个庞大的兔子家族。澳大利亚人开始警觉了。兔子的性爱极为简洁,也就是说,当一只雄兔和一只雌兔交尾时,他会在她的耳畔轻声安慰道:“不要害怕,一点都不疼。怎么样,不疼吧?”兔子的繁殖极有效率,它们的性爱之悦如此短暂,后代却多如牛毛。兔子不注重爱抚,爱抚对于它们而言只是例行公事,绝不拖沓。结束之后,它们会在一边休息。兔子不得不大量繁殖,因为它们不喜欢死亡,却不幸成为各种肉食动物的盘中餐。因此它们的策略便是以量取胜。因此啮齿目动物才能在进化中稳稳占据一个地盘,从来不需为节育环、避孕药和避孕套之类的玩意儿费心。

显而易见,繁殖不仅仅是为了乐趣。我们虽然有理由指责进化女神为人过于死板,但是她这样做也有自己的想法。如果年轻的单细胞动物还得向另一个单细胞动物的父亲提亲,那么我们或许永远不会存在。

地球上第一批新陈代谢的生物甚至根本没有性爱,要不然一切就太复杂了。单说前戏吧:今天不行、你不是我喜欢的类型、我今天头疼、十分钟之后有客人要来、不能在这里啊亲爱的……什么?老天,难道我们能在人来人往的海洋里亲热吗?

古菌和真菌则选择了另一条路——分裂。一个细胞分裂成两个与母体相同的新细胞。如此看来,DNA 似乎是永恒不灭的,因为它总能炮制出自己的翻版,而翻版又会继续生产自己的翻版……永无止息。所有的翻版都具备和母体相同的化学能量。因此,化学家将它们称为战胜时间的分子。每一次分裂的时间约为 20 分钟到 30 分钟。单细胞的数量就这样不断增加,到了某一天——就像澳大利亚的兔子一样——细胞占领了世界。

它们改变了周围的环境。

此时,一些古菌开始在新陈代谢中将甲烷排出体外。甲烷是一种温室气体,大量的甲烷进入大气后,会造成地球温度的升高。原始大气层接收了释放出来的甲烷,并将其保存了起来。今天,由于自由的氧气,大部分进入大气层里的甲烷会在十年内慢慢消失。但那时的甲烷分子却能够存在一万年,它们渗入了当时遍布地球的水蒸气、二氧化碳和氮气当中,刚刚冷却下来的地球又开始升温。然而这一次,地球没有变成大火炉,却形成了一种适合生命滋长的气候环境。而且一定分量以上的甲烷甚至能产生冷却作用,因为它的分子组合成链状,能够制造出一种削弱太阳辐射的蒸气。

无论如何,原始细胞开始蓬勃生长,同时它们还能以自己的排泄物和残骸为其他细胞提供能量。依然还有一些原核生物生活在海底,然而它们已不再依赖于海底的热泉。众多原核生物聚集在海面附近的水域。火山岛屿附近有很多含硫丰富的温泉,很多原核生物都以温泉中丰富的碱性物质为养料,同时也发现了一种新的、取之不竭的丰富能源,这种能源来自于太阳。

进化女神的第二项伟大创造便是光合作用。

没有光合作用,我们便无法呼吸。只要海洋依然沸腾不止,海底的玄武岩依然熊熊燃烧着,那么大气层就会充满储存热量的二氧化碳。经年累月的大雨将很多钙、碳酸盐沉淀物冲进了大海。那些在火山上累积几百万年的物质聚集在海洋中,这些物质包括铁、镁及各种硅化物。尤其大气中的氮在这里保存了下来。在原始大气层下,人类绝对无法生存,当时的大气相当于今天金星的大气层环境。

25 亿年前,海洋中发生了一场巨大的变动,其影响遍布整个地球,并完全改变了地球的面貌。这一变革的始作俑者却是小小的蓝绿藻①,它们学会了一种天才的手法。嬉皮士们未能完成的伟业——只依靠空气和爱情生活——它们以自己的方式实现了。

它们依赖光而生活。

光本身并不仅是一种亮度。光由光子组成。光子是一种没有身体,能量却极强的微粒,它们以各种不同的波长与我们相遇。聪明的进化女神暗自思忖着:光或许能为生命做点什么?于是光子在蓝绿藻的内部遇到特殊的薄膜时,能量便被储存在那里,这一过程称为光反应②。这层薄膜的功能类似一种蓄电池,它储存了阳光。第二个阶段是暗反应,此时能量发生化学变化,得以从水和二氧化碳中制作出糖,即碳水化合物,这便是细菌的营养。于是这一组合完成了。

如此而已。

“氧”竟是个问题?!——第一次物种灭绝

一些听起来简简单单的事情实际上非常复杂,在这一过程中,分子发生了各种变化,尤其水被分解了。(针对那些希望了解得更详细的人:在光合反应中,一些电子被削弱了,细菌想要更换这些电子,于是它四处寻找,最后在丰富的 H2O 中找到了电子。而为了获得水的电子,细菌不得不将水分解为氢和氧。)

直到此时,氢一直是化学反应的一部分,它的作用并不显著。它负责促成二氧化碳的合成,主要存在于铁和水当中。不过现在,它终于自由了。刚开始时,它和从海底火山涌出的硫、铁进行了新的组合,这些硫铁元素在结合中被氧化。如此一来,铁不再能溶解,只能聚合成长长的分子链,由于自身重量,它又落回到深海中并沉淀起来——我们今天的大多数铁矿都来自那个时期。

然而事实证明,蓝绿藻无疑是当时的兔子家族。在那些阳光充足的平坦水域,它们制造了大量的自由氧,以致很多氧已无法留在水中,而是化为气体进入了大气。这样一来,整个行星的表层都被氧化了。矿石——红色铁矿——见证了这一过程,通过这种赤铁矿我们可以想象到,当时的地球曾锈迹斑斑,仿佛一辆老汽车。但是问题其实并不在这里。

什么?氧曾是一个问题?

很遗憾,的确是这样。蓝绿藻只对氢感兴趣,氧对于它们而言毫无用处,因此惨遭抛弃。这些坏蛋,破坏环境的冷酷罪人,狼心狗肺的下毒者,它们只在乎自己的利益。它们这种没头没脑的行为给当时的生物带来了灭顶之灾。

或许进化女神自己也没有预料到发明细胞膜和光合作用会引发这样的后果,正是她求新求异的嗜好造成了第一次物种灭绝。然而这位女士并没有太多同情心,不会多愁善感。事已至此,木已成舟,她没有哀叹,而是想办法将生命引入全新的轨道。

饥饿的结果——蓝绿藻变成叶绿体

她花了很长时间苦思冥想:接下来应该如何处理真菌?

复习一遍:真菌(Eubakterien),它和古菌都没有细胞核,因此我们统称为“原核生物”。它们是第一批细胞生命,后来的细胞变体都由此而出,分别适应了自己所在的环境,其中也包括冒冒失失造成氧气污染的蓝绿藻。

二十多亿年前,一些疯狂的原核生物决定不再甘于同类的平庸,它们不断生长、生长,个头远远超过了同类。这些巨型家伙感觉到一种迫切的饥饿感。它们虽改变了自己的细胞壁,然而作为海洋中的新贵,一层细胞壁无法满足需求,它们需要第二层。内部的细胞壁负责守护它们的基因组织,而外壁则构成了一种类似外部胃的组织供它们生活。很快,它们开始无所顾忌地吞噬周围那些不幸进入自己捕食范围的东西。无数细菌都惨遭这些比自己身形大一万倍的捕食者的毒手。在这些大胃王手下,一切都岌岌可危。这些饥饿的猎手最终进入了我们的教科书,它们是三分天下的先辈:动物、植物和菌类。

人类呢?不好意思,人类纳入动物门下。

“Eu”在古希腊语中意为“好”。今天的社会有好人,当时的地球上也有好细胞。好细胞就是有细胞核的细胞,幸亏它们有细胞内膜才有幸被生出来。在膜囊内,大分子和遗传信息 DNA 揉成一团,DNA 被划分为形形色色的染色体,以便将遗传特征输送到细胞外膜中。

然而为了获得第二层细胞膜以茁壮成长、饱食终日,真菌还付出了代价——失去了光合作用的能力。而光合作用当时正值流行的巅峰,无数年轻有为的时髦蓝绿藻在浅水域穿来穿去,在光天化日之下大肆繁殖,到处乱扔氧气。

渐渐地,那些大家伙们开始觉得若有所失,担心自己走上绝路,于是改变了自己的习惯。它们吞下那些呼吸阳光的小细菌之后,并不予以销毁,而是提出了一个交易。这些吸氧的小细菌在真菌细胞膜的保护下,教会了自己的房东如何与氧气打交道,如何使用太阳能。

这一刻,史上第一次出现了同居现象,科学上将其命名为“细胞内共生”③,也可称为“第一号公寓”。

真菌大家庭的成员不会争执,也不会乱扔东西。平心而论,蓝绿藻毕竟改变了世界的面貌,这些年轻气盛的细胞后来发展成了叶绿体。今天,叶绿体是绿色植物中所有光合作用的催化剂,它们利用色素或叶绿素来储存阳光,并将阳光输送到各个光合作用膜处。在这里,就像我之前所说的那样,阳光被转化成了糖。植物的生长需要糖分,那些没有被直接消化的糖被储存起来,以便日后转化成糖。在某种程度上,它们也能在夜间借助暗反应进行这种把光转化为生命能源的艺术。

此时,一切植物的祖先终于诞生了:绿藻。绿藻的出现引发了一轮新的循环。愈来愈多的氧气被释放,物种的进化发展愈加迅猛。直到 3 亿 5000 万年前,地球上物质的生长和消耗逐渐平衡,这时,氧气才占据了约 1/5 的大气层。因此我们必须对蓝绿藻表示衷心的感谢和赞赏,幸亏它们,我们才有了这 21% 至关重要的元素。

光合作用对我们的贡献还不止于此,它保护我们幸免于太阳的迫害。太阳的毁灭性射线一直狠狠地折磨着年幼的地球,陆地上的生命几乎无法滋长。因此,生命的历史必然由海洋来书写,因为只有海底深处才能为生命提供摇篮。然而当大量氧气涌入大气层时,太阳的紫外线有可能撕裂这层氧气,幸好臭氧构成了一层保护伞。遗憾的是,由于人们的冒失行为,今天的臭氧层已出现破洞。

① 蓝绿藻(Cyanobakterie):蓝绿藻并非真正的藻类,甚至不具备真正的细胞核。蓝绿藻先于其他细菌获得了光合作用的能力,因此在生命史上有着举足轻重的意义。

② 光合作用的光反应在叶绿体的类囊膜上进行,吸收光能转换为化学能,进行水的分解,产生氧、ATP 等物质。

③ 内共生(Endosymbiose):一般对共生的理解为,彼此互相利用的生命共同体,如较高等的生物和细菌之间的共生现象。而内共生则是较小的共生生物生活在较大的共生生物体内,比如共生在生物体的肠子里。

亲爱的,我们来谈一谈性……

正如上文所言,进化女神起初对性并没有太大兴趣。对她而言,细胞的分裂繁殖似乎更有可行性。当时进化女神做了很多实验,创造出了无数令人眼花缭乱的基因变体。有些变体很壮实,充满希望,有些则弱不禁风。在这样的情况下,如果一个细胞能够适应当时的生存条件,而且勤劳不懈地将自己的遗传基因复制下去,将是非常有意义的事。

但是细胞的分裂也有缺点,就拿分裂的速度来说:太快了。你可能听说过一个关于米粒的传说。这个故事的背景有时被说成是中国,有时又是印度。两个国家都声称发明了象棋游戏。我们暂且以印度版本为准,这个故事是说,印度国王谢尔汗痴迷于象棋游戏,非常想结识发明象棋的人。因此他的军队搜遍了全国,最后找到了一个名叫布迪兰姆的老人,一位数学老师。这位老人被带到国王面前,并受到极尊贵的待遇。谢尔汗宣布,老人可以要求一份奖赏,因为他的天才发明为国王的生活带来了快乐,国王愿意满足他的一切要求。

这位老师要求国王让自己考虑一段时间。第二天,他告诉国王,自己只是一个平民,只想要一些米。具体方案是:在棋盘的第 1 格中放 1 粒米,第 2 格放 2 粒,第 3 格放 4 粒,第 4 格放 8 粒,第 5 格放 16 粒,一直放到最后一格,每一格中的米粒数都应是前一格的 2 倍。

谢尔汗很生气,觉得对于一个国王而言,这样的赏赐简直微薄得可怜。他认为自己的慷慨遭到了侮辱,然而君无戏言,因此他答应了老人的请求,每一天都赏他一些米粒,数量是前一天的 2 倍。这个乘法游戏让他深感无聊,又有些恼火。到了第 10 天,他赐给老人 512 颗米粒,已够吃一顿晚饭了。到第 12 格,米粒数已增加到 2048 颗,然而这也不算多。第二周之后,国王依然没有什么感觉:第 14 格中放的米粒数为 8192 颗,这算什么?然而,象棋大师统计了一下自己已经得到的米粒数,竟已有 15359 颗。这时国王才开始起疑心,他没有预料到这样的结果。看起来老家伙的收获一点也不少。然而国王总是国事繁忙,又有后宫佳丽,不久就淡忘了这件事。

到了第 64 天,象棋大师脸色苍白地来到国王的大殿中,结结巴巴地禀告说,赏赐的米粒已无法集齐。国王摇摇手,丝毫不信。他平生从来没有欠过别人的债,而他的赏赐只是一袋米而已——好吧,或许是几袋米,完全不必大惊小怪,怎么会出问题?

象棋大师开始号啕大哭,并叫来了宫廷的数学师傅。师傅向谢尔汗解释道,一面棋盘由 64 格组成,如果以 2 的倍数计算米粒的话,可以用一种指数来表示,不幸的是,这一指数很快水涨船高,变成了天文数字。到了第 21 天时,国王已欠布迪兰姆一百多万粒米,当时还没有到棋盘的一半。

谢尔汗很不高兴,他这才意识到自己的处境十分不妙。于是他开始计算这笔债务,然而其数额实在大大超过了他的支付能力,难道老家伙要将他一把掏空?

“我们会尽最大的能力来支付你。”国王硬着头皮说。

数学师傅摇摇头。

“这笔债已不在您的能力之内,陛下。整个王国的米粒也不够这个数。如果您信守诺言的话,请买下全世界的土地,将它们全部变成稻田,您还得抽干所有的海洋河流,让北极融化。当您将所有的这些土地都种上稻谷之后,或许才有可能满足布迪兰姆的愿望。”

“到底有多少粒米呢?”谢尔汗问道。

“18,446,744,073,709,551,615 粒。”数学家说,“恕我冒昧,陛下,您破产了。”

要了解情况,我们可以稍稍换算一下:10 克米大概有 400 粒。这样算来,布迪兰姆的赏赐相当于 461,168,601,843 吨稻谷——几乎是今天世界稻谷年产量的 80%。

幸而君主集权制有一个附带的好处:君主可以随心所欲地砍臣子的头。因此,在这种局势下,必然有人建议谢尔汗以斧头来抵债。毫无疑问,老人肯定愿意为了自己聪明的脑袋而放弃几颗傻米粒。但是没有人知道他的动机:他好端端地为什么要那么多难以保存的米粒?

这位老人显然缺乏经济头脑,但他无疑有惊人的计算能力。只需一张 64 格的棋盘,以一粒米起家,就足以摧毁整个帝国。平心而论,这个国王的脑袋的确不怎么好使。类似的故事也发生在澳大利亚:一群长耳朵的兔子差点毁了整个国家。同样,如果单细胞生物无限分裂下去,数量疯狂增长,那么它们很快也会走到末日。如果以 64 次分裂为一个周期的话,那么一个单细胞生物在两天之内就会分裂出几兆亿个分身,而这些分身又会在接下来的两天内继续分离出几兆亿的后代。虽然单细胞生物个头不大,但也不可小觑。有人计算过,如果它们毫无顾忌地繁殖下去,那么几天之内,整个地球就会完全被它们覆盖。

精彩!最早的物种竟自己闷死了自己。

两性战争——多细胞受到青睐

当时的地球上依然火山爆发不断,小行星频频来访,还有独一无二的发明——令 90% 的生物很快一命呜呼的氧气时代。可是这样的发展无比缓慢,需要几百万年的时间。毋庸置疑,该有人来管管了。

进化女神首先规定:对所有的细胞不能一视同仁。这一措施在某种程度上缓解了当时的问题,令地球幸免于爆炸,然而人口依然拥挤不堪。这样想来,手提包的主意似乎变得不那么可爱了。

想一想,手提包及其里面的东西每半个小时就会自我复制一次……

太可怕了!

所有的盛宴都会在转眼间烟消云散,自助餐台上全是手提包,通往洗手间的路上也全是手提包,无数唇膏、眼影堵塞了我们的城市。到了那个时候,或许我们的大气层也充斥着高浓度的香水味儿,只有卡尔·拉格菲尔德这样的时尚大师才有勇气用鼻子呼吸。

进化女神思忖着:应该再往前走一步,阻止细胞的自我分裂。可是如果这样做的话,它们该怎样繁殖呢?有没有一个两全其美的解决方法?比如说它们可以继续自我分裂,但应有不同的特点——还有一个更好的办法:让它们两两相遇,然后共同制造下一代!

不错,的确不错!应该让各种各样的细胞先约会,然后两两繁殖。只有一对细胞建立了联系,继续分裂才有可能。

那么在这两个细胞中,究竟哪一个才能分裂呢?

嗯,这样也不行。约会策略虽然能够缓解细胞的疯狂分裂繁殖,但是问题依然存在:最后产生的依然是完全一模一样的分身后代。但即便如此,双性细胞的主意听起来依然不错。

这时,进化女神突然眼前一亮!

如果让一种受精和一种受孕性别的细胞共同繁殖,那么其产生的后代将综合父母双方的遗传基因。这个婴儿细胞将成为一个全新的、独立的个体,与父母同时存在。它继承了父母双方的基因,却又超出了两者之和。就这样,我们无限自豪地宣布:健康的细胞宝宝诞生啦。

进化女神不需要完全摒弃分裂繁殖原则,反之,她只需抛弃单细胞生物即可,多细胞生物才是重要角色。

我们不知道进化女神究竟如何迈出了她天才的第三步。或许当时有些细胞虽然能够分裂繁殖,然而分离出来的两个细胞宝宝却不能完全分开,而是像连体人一样形影不离。这样的双细胞成了一种独立的生物,它继承了父母的双倍基因,同时又不容易发生变异。而双细胞又分离出四细胞、八细胞……直至无穷无尽。

然而进化女神还有别的打算,她的目标是特殊化。因此她采取了一个措施:只有某些特定的细胞才能进行繁殖。为此她又修改了分裂过程,取消了对称分裂,因为在此之前,一切分离出来的细胞都与母体具有完全相同的特征。自此开始,新的细胞虽然与长辈的基因密码相同,却是完全不同的个体。随着时间的流逝,这一过程渐渐演变成了有等级的工作。只有大型细胞才能繁殖自我——它们生出胚细胞,而胚细胞有简单的基因码,它们通过减数分裂形成,即所谓的成熟分裂。有两种不同的胚细胞:卵子细胞个头较大,永远驻守在自己的载体中;精子细胞个头娇小,行动灵活,能够离开自己的载体,帮卵子受精。

大概在 15 亿年之前,两性战争就已爆发——同时开始的还有细胞联盟的历史,细胞们开始争城占地、吵闹不休。两性的革命其实在元古代就已爆发,并非首次发生于伍德斯托克①。

其实,双性受精的原则并不是什么新发明。早在细菌时代,性已是家常便饭,细菌们虽然没有雌雄之分,却懂得交换自己的基因信息。它们的外壳上有线状的肢节,能够运送基因。这些细菌能够很快地穿透对方的外壳,然后植入自己的基因信息。整个过程无关快感,唯一的目的只是彼此交流基因,使自己的物种类型日趋复杂。

红皇后之争——战战兢兢的生存之道

原则上,细胞分裂甚至比奥地利阿尔卑斯多夫的近亲繁殖还糟糕,因为复制出来的细胞完全一样。如果外部环境突然恶化,那么它们会全体死亡。距今 25 亿年前的氧气中毒事件就是一个很好的例子:物种的生命总是命悬一线,多次与灭顶之灾擦肩而过。

更高等的生命之所以能够诞生,还得归功于当时的局面——细胞终于不再只有一种。当时出现了各种各样的细胞,其中的某些细胞挨过了大灾难。也就是说,基因的混杂有百利而无一害:有机体各行其道,开枝散叶,愈来愈多的物种适应了外部环境。直到今天,细菌们还在进行这种原始性爱,然而其结果却令人头疼不已:通过这种性爱,它们能够对抗生素产生免疫力,令我们的生命岌岌可危。这是一场无穷无尽的战争。

进化生物学家将这场战争称为“红皇后之争”。

刘易斯·卡罗写过一篇《爱丽丝镜中奇遇记》——《爱丽丝梦游仙境》不为人知的续篇。这个故事中,爱丽丝邂逅了红皇后——一枚性格古怪的棋子,借助黑暗的力量统治着她的王国。在她的地盘中,时间和空间都失去了效力。有一次,红皇后要求和爱丽丝赛跑,然而不管她们如何努力,却怎么都不能迈出原地一步。红皇后跑得像魔鬼一样,爱丽丝模仿她的动作,然而两人依然在原地踏步。

“难道周围的东西在和我们一起跑?”爱丽丝绝望地喃喃自语,然后一头趴倒在草地上。

“唉,”她对同样气喘吁吁的红皇后说,“在我住的地方,如果人要到另外的地方去,像我们刚才那样跑步就可以了。”

红皇后摇着头说:“你们真懒!在我的国家,如果你想待在原地不动,就得拼命往前跑,如果你想去别的地方,就得以两倍的力气拼命跑。”

令人惊讶的是,红皇后的理论恰好说明了进化的最高原则:原地踏步者必将被淘汰。达尔文虽然提出了进化的优胜劣汰原则,却忽视了这一点。他认为物种之间的权力关系最终会达到一种平衡。然而事实证明,人们津津乐道的自然“平衡”其实只是一厢情愿。大自然从未有过平衡。在大自然的各个前线上,战火永远熊熊燃烧、经久不息。无论一个物种适应周围环境的能力多么强大,它必须永远保持警惕,因为敌人同样具有优秀的适应能力。赢家永远忧心忡忡,因为竞争者的队伍永远在不断壮大。所有人都绞尽脑汁,花招迭出,无论是物种之争,还是进化和大自然之争,没有任何一家能够真正笑傲江湖。

生命之所以成为可能,是因为物种学会了随机应变,先找到安家之地——黑烟囱,然后再离家出走。接下来,它们又学会将阳光转化成能量。必要时,它们还对大气层出手,改善周边环境,虽然它们差点因此招来灭顶之灾,但进化女神一直在孜孜矻矻地寻找新的途径。

生命的历史中没有永远的赢家,只有暂时的胜利,转眼间竞争者便会赶上来,超过领先者。唯独播撒病菌的细菌拥有极强的应变能力,医药业无论如何发达,都永远追不上它们的步伐。地球上所有的生物都避不开这轮惊心动魄的优胜劣汰,能够保住自己的地位,就已经是很了不起的成就了。

只有找到最佳的应敌策略,某一物种才能暂居上风。放眼望去,无数个红皇后简直充斥了整个宇宙。几乎所有的自然变故都突如其来。从没有人提醒过细菌:释放氧气对于大多数生物而言都是一个疯狂得无以复加的主意——当然,幸亏有细菌的这一举动,人类才能存在。如果那些已灭绝的生物在死后还能抱怨一两句,那么它们必然会破口大骂进化女神,怪她犯了许多愚蠢的错误。然而实际上,进化女神从来不犯错,当然,她的行为也永远不会完美无缺。

进化女神从来没有陷入死胡同,一切只是看问题的角度不同。

众多物种纷纷死去,此话不假,然而它们活了多久真有那么重要吗?

恐龙活到了 6500 万年前,而智人直到 10 万年后才学会使用汤匙,这差异真有那么关键吗?

所有诞生在地球上的物种,在有生之年曾追随着世界的步伐,这才是人们最应当关注的问题。

在遥远的某一天,地球将会被太阳——太阳无疑也是一个胖乎乎的红皇后——吞没。那时,大自然中的生命将再次归于尘土,或再次破土而出。或许早在那一天来临之前,人类就已经掌握了星际航行的科技,我们将和外层空间的红皇后们争斗不休,逼得她们无路可走。毕竟,我们也是红皇后。

和有限的生命赛跑——创造优质的基因

回到我们刚才的话题上——在元古代,物种只有借助纷繁复杂的基因多样性才有可能保住自己的小命。因此,性变成了一件很有意义的工作。不可否认,性是一份辛苦的差事,常常令人失望,有时甚至粗暴不堪。人们费时费力,还得掏钱吃昂贵的晚餐,不过作为混合基因的程序,性的确再适合不过了。

通过这种方式,遗传基因中的缺陷不再像细胞分裂一样一对一地传到下一代身上,而是在不断的混合中被渐渐剔除。每一代人的基因和分子结构与祖辈都不太一样。这一过程愈快、愈稳定,寄生物和细菌就愈难消灭个人或整个人类。

性以多样性为目的,它让人们更有效地利用环境和能源。因为毕竟人人有别,不会发生众人哄抢一块地盘的局面。此外,由于一样米养百种人,人们的口味也会有所差异,有人欣赏蓝眼睛,有人欣赏灰眼睛——各有所爱。今天的世界中,99.9% 的非植物生命都有性生活。

或许有人会严肃地问:为什么女人不能像蚜虫那样独自传宗接代?蚜虫甚至还能自我分裂,就像 4000 万年来一直过着惬意的无性生活的轮虫那样——起码它们是这么宣称的。可是话又说回来,从来没有一只轮虫能有幸成为宇宙先生或登上《花花公子》的封面。我们还是老老实实地承认吧,性爱有很多优点,如果没有性,我们的存在会丧失很多乐趣。

单性繁殖和无性繁殖当然可以考虑,然而这样的生活毕竟缺乏热力,而且我们也知道这一选择的后果——一模一样的生物。在与红皇后的赛跑中,这些生物很快就会被远远甩在后面。因此进化女神才创造了两种性别,让他们不断糅合自己的基因和性格,制造出更优质、更新颖的结晶,因此世上才会出现不会倒车的男人和不懂得倾听的女人。

真菌和细菌喜结连理之后,进化成了更先进的物种,将多细胞生物推上了历史的快车。它们体内的细菌变成了粒腺体,这些粒腺体至今依然生活在动植物和菌类的细胞中,仿佛小小的化学加工厂,将氧、糖和脂肪转化成能量。

当时很多单细胞生物都具有惊人的活动能力,某些体内生成了一些蛋白质骨架,因此能通过收缩动作来移动身躯。此外,这些蛋白质的功能还类似于肌动蛋白和肌球蛋白,就像人类身体上的肌肉组织一样。还有一些单细胞生物有鞭毛,就像小小的螺旋桨一样推着它们运动。进化女神尝试了令人目不暇接的动力系统,这些对多细胞生物提供了极大的方便,因为它们即将登上生命史的舞台。

那么,最早的多细胞动物到底是什么模样呢?

它们的相貌恐怕令人不敢恭维:身体应该是长长的条形。作为真菌的复制体,在海中四处游荡的流浪生活让它们受益匪浅。由于它们个头不小,因此能够躲过猎食生物的毒爪,毕竟那些捕食者对它们有些望而生畏。另一方面,这些生物很快结成了联盟,因为它们的集体愈大,鞭毛也会相应增多。随着时光的流逝,这些复制生物渐渐演变成了独立而复杂的生命,它们开始受精繁殖,在自己的体内孕育下一代。

局势顷刻间翻转:受精卵子的分裂速度远远低于自由的单细胞生物——在人类身上,卵子的一次分裂大约需要 16 个小时。最重要的一点是,分裂出来的子细胞彼此截然不同。多细胞生物已不再是微生物的聚合体,相反,细胞们正在同心协力地推动有机体的发展——这才是多细胞生物赖以生存的奥秘。几次分裂之后,胚胎已形成了不同类型的细胞,这些细胞虽然具有同样的基因编码,却各有所长,能对自己的 DNA 进行功能编制。

一个生长了 5 个月的人类胚胎拥有约 200 种不同的细胞,各个细胞的功能都已被预先设定。有些细胞将成长为眼睛,有些成为手臂,有些则是骨骼或血细胞等等。同样的基本条件将转变成不同的有机组织。

正因为多细胞生物拥有形形色色的不同细胞,地球上的生命才没有被自己扼杀。身体的某个有机组织发展完毕时,会停止其分裂能力,保持优美的造型,完成各种困难的工作,而繁殖的任务就落在卵子的肩上,只有卵子才拥有完整的基因信息。

除此之外,性爱还给这个世界带来了自然死亡现象。在此之前——除了外部环境带来的毁灭性影响——细胞基本上永恒不灭。而身体细胞则会渐渐衰老、死亡,因此某一天,整个有机体也会随之覆灭。原始海洋中的生命永恒不死,而到了这一刻,生命被赋予了界限,这是进化女神向地球抛出的救命索,如不这样,整个星球会被挤爆。

为了在宇宙中占据一个位置,享受呼吸、饱食、性爱以及一生之福,生物需要付出代价——生命的有限性。

海龟能活 200 年之久,而蝼蛄的生命则宛如朝露。而无论是海龟还是蝼蛄都不会因为自己的年岁长短而大动干戈,唯独人类会这样做,因为他们被赋予了思考能力,这种能力时时调唆他们,让他们怨天尤人。其实,渴望长生不老是一种十分愚蠢的愿望。如果大幅度地拉长人的生命,那么所有人都会成为永远的退休银发族。

统计学者曾经计算过,如果一个人每天开两个小时的车子去上班,那么在一生之中,他总共得花 6 个月的时间等红灯。这应该已是极限了。而且,如果长生不老的话,总有一天我们会看完所有的电影,到了一千岁时,我们最终会忍无可忍,谋杀喋喋不休的老伴,最后被送进监狱。

人人为我。无数细胞,一具躯体。性爱,死神。在 30 亿年的漫长时光中,进化女神绝对没有坐视不管,她的成就令人叹为观止。到目前为止,地球上的生物依然是一些小不点。最早的多细胞生物个头很小,而且大部分都不幸早夭。它们的生存如履薄冰,刚刚打算成家立业,天气预报就送来了坏消息。

① 伍德斯托克,1969 年 8 月 15 日到 17 日,于美国纽约州苏利文县附近举办的音乐节,吸引了约 45 万人观看。在 20 世纪 60 年代的世界学潮运动中,伍德斯托克所提倡的“和平、反战、博爱、平等”等理念对后世有深远影响。

雪球和气垫

约 14 亿年前,真菌的进化终于告一段落。当时的地球上还没有大块陆地,露出海面的陆地大约只占整个地球面积的 5%,新生的大陆还躺在海面之下。平均算来,当时的海洋深度低于今天。历史见证了第一块超大陆——凯诺兰大陆——的崛起和消亡。

大约在 10 亿年前,巨大的陆地破水而出。度过了 2 亿年的萌发期之后,这些陆地终于初步构成了地球母亲的形貌。当然,那时的地球和今天完全两样。有一块名叫罗迪尼亚的超大陆随后也诞生了,然而地球进入冬眠期后,这片陆地也瓦解了。因为又 1 亿年之后,地球上发生了一件很不寻常的事情,这件事大大影响了生命的发展。

冰封的世界——温室效应加速了冰河期的到来

地球变冷了。

其实,冰河期并不是什么奇怪的事情。冰河期就像令人讨厌的岳母一样,时不时偷袭一下地球,颐指气使半天之后又扬长而去。据我们目前的了解,最早的冰河期大概发生在 23 亿年之前。严格说来,一个大冰期是由数个连续的冰河期——间冰期循环构成的。如果天气预报又声称“这一季太冷”时,你千万别生气。我们正生活在两个冰河期之间,虽然所有人都笃信“全球气候变暖”,虽然布什总统也一心一意想把冬季大衣扔进历史堆里。事实上,距今最近的冰河期大约发生在 10000 年到 11000 年以前,从地球的历史来看,几乎只是眨眼间的事,而下一轮冰河期也已迫在眉睫。至于确切时间,我们目前还不知道,根据预测,大概在 5000 年到 15000 年之后。奇怪的是,目前的温室效应实际上加快了冰河期到来的步伐。

我们还应了解的一件事情是,墨西哥湾暖流——多亏了这股暖流,欧洲人才能享受如此温暖的气候——并非在“流动”,而是受到了一个庞然大“泵”的吸引。温暖的水比冷水轻,因此暖流会在上方。流到北方后,水流的温度会发生较大幅度的下降。温暖的墨西哥湾海流渐渐冷却,流到格陵兰之前时,最终由于自己的重量而演变成了沉降流,坠落到 3 公里深的格陵兰盆地底部。然后这股深水海流再由此流回到南部。另一个造成水流下坠的原因是它的含盐度:含盐较大的水比淡水更重。

地球的气候变暖时,北极的冰川会开始融化,而冰川由淡水构成。融化的冰川将稀释北方海水的含盐量,这样一来,海水会变轻,无法下坠,也无法形成对流,此时,墨西哥湾暖流将不再长流不止。

抛开即将来临的冰河期不谈,经历了约 6 个冰河期之后,地球已经心有余悸。元古代末期的冰河期对所有生物都是一记毁灭性打击。今天,我们发现一些巨大的冰川碎石块,并将碎石称为冰碛。澳大利亚的冰碛最厚可达 6 公里。上世纪中期,人们在世界各地发现多块冰碛岩①。据考证,这些碎石块应来自同一时期——8 亿年到 6 亿年前,这些发现证实了我们的猜测:当时的地球被重冰覆盖。我们还考察过其他区域的冰碛,结果令人跌破眼镜。显然,当时被冰封的并不仅仅是某些区域,而是整个地球——地球变成了一个闪闪发光、庞大无比的宇宙雪球。

刚开始时,人们或许会觉得难以置信。即便有各种科学佐证,雪球假说听起来也的确有些疯狂。我们无法想象,究竟是什么造成了如此大规模的全球冰河期。

科学计算证明,一旦南极和北极的冰块进入了纬度 30° 的区域,地球就会被完全冰封。因为南北极的冰块能够反射阳光,将大部分热能送回宇宙中,也就是说,被反射的阳光愈多,地球的温度就会愈低。从某一程度开始,全球冷却的趋势将无法阻挡。因此,纯白色的地球并非耸人听闻。然而如果这种假说正确——地球该怎样才能重整旗鼓呢?

学界一直在激烈争论的一个问题是:所谓的瓦兰吉尔冰期②真的冰封了整个地球吗?是否有少数地区幸免于难呢?赞成完全冰封说的科学家认为,大气中的二氧化碳完全有能力逆转局面,将完全冬眠的地球唤醒。

证据显示,当时有一些大型火山突破了冰雪盔甲,向大气层释放了大量二氧化碳。一般情况下,二氧化碳会和钙发生反应——这些钙产于风化的岩石中,然后被河流带人海洋——生成石灰,可是既然陆地已被冰雪覆盖,钙当然也不例外。于是大气层中的二氧化碳愈积愈多。几百万年后,大气的二氧化碳含量终于达到了今天的 350 倍,于是地球的温度开始上升,赤道附近的冰块终于开始消融,一轮新的生命循环开始了。最上方的冰面开始蒸发,由二氧化碳和水蒸气构成的外衣令地球温度骤增。冰雪退出陆地后,大量含钙的石块露了出来,与大气中过量的二氧化碳发生反应,形成巨大的石灰沉淀物,今天人们正是借助这些石灰块才能猜测当时的情况。

而反对雪球假说的人则指出,完全的冰封会扼杀一切生命。况且,那些为地球解冻的大量二氧化碳根本不可能在短时间内进入大气。这一过程需要 3000 万年到 4000 万年的时间。而等到那一天,多细胞生物早已灰飞烟灭。

人们各执一词、争论不休。拥护雪球说的人反驳道:我们还应考虑到那些首先解冻的区域产生的水蒸气,考虑这些水蒸气和二氧化碳的共同作用。这些人认为,在当时产生的温室条件下,温度在很短的时间内就已达到了 50℃ ,这样的温度完全能够解冻地球。而有些人则怀疑水蒸气和二氧化碳对全球暖化的作用,认为甲烷才是造成碳元素增多的主要原因。

事实上,在瓦兰吉尔冰期,海洋沉淀物中的确储存了大量甲烷水合物。目前,这些甲烷水合物正在融化,在它们的作用下,地球将很快变成一个大烤箱。这一说法虽然得到了反对派的认可,但依然有人坚持认为,赤道附近应该存在一个狭长的无冰区,在这一地区中,有机生物还能继续进行光合作用。这是被大多数人所接受的一种理论。当然还有另外一种可能的情况:冰河期中,生命又回到了自己的摇篮中——海底的液态热泉。无论如何,它们在那里度过了一段不错的时光。

古生物学家伯恩德-迪特里希·埃德曼——我们在下文还要谈到他——从这种假设中得出了很诱人的结论。诚然,冰河期之后的生命获得了极大发展,光合作用展现了自己的巨大作用。真菌之所以能够活下来,完全是因为它们的粒腺体能够承受氧气。因此,第一批多细胞生物完全依赖太阳的营养才生存下来——当然,那是在无冰区。

目前已经没有人怀疑地球曾经大雪封山——不管是 100% 还是 90%。现在的问题是“为什么”。以下为你列出了一些理论:

当时的阳光没有今天强烈,其辐照程度比现在低 6%。的确没错,然而冰河期之前的太阳差不多也这样,因此一个行星绝不会在一夜之间被冻成雪球。

或者来自太空的星际尘雾横亘在太阳和地球之间,吞噬了光与热。

或者火山大举爆发,令世界陷入一片昏暗。

或者罪魁祸首是各个大陆,因为我们都知道,陆地不肯乖乖待着不动,总是动来动去。当所有的陆地都聚集在赤道时,海流无法摄取足够的热量,当罗迪尼亚超大陆崩塌时,局势才终于发生了改变。

类似的理论还有很多。有人认为是因为地轴发生了倾斜。实在无法自圆其说时,人们总会怪罪那些来自太空的超级大流氓——宇宙导弹,它的确为地球上的生命带来了不少问题和苦难。这些都自有其道理,或许正是在所有这些因素的共同作用下,地球才会被完全冰封。然而毋庸置疑的一点是,进化女神创造的孩子们非常惊险地躲过了这场灾难。如果没有真菌和光合作用,我们今天或许依然还住在黑烟囱里——这还只是最好的假设。

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