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作者:德-弗兰克·施茨廷 当前章节:15550 字 更新时间:2026-6-3 21:58

6 亿年前,瓦兰吉尔冰期终于结束——随即而来的是一个新的时代,关于这个时代,我们直到现在依然所知甚少。

欢迎来到伊甸园——埃迪卡拉纪

在这个时代,我们又见到了老朋友——进化女神的虾兵蟹将。阳光普照在海洋上,浅水区的海底也见到了天日,生命蠢蠢欲动。看起来显然有不少生物都从冰河期中成功逃生了。古菌、细菌和真菌们揉揉眼睛,将寒冷逐出了自己的细胞膜,然后开始考虑下一步的计划。

此时,蓝绿藻的黏液已覆盖了海底,海面上则长出了毛茸茸、密麻麻的红藻。一些海生蓝绿藻在海岸找到了安家之地,建起了真正的巨型城市——叠层石,今天我们有幸还能一饱眼福,这种粗大柱状而有着波浪状分层的石灰岩逐日向上生长。这些都是蓝绿藻的殖民地,也被称为微生物层。它们还能加工阳光和浮游物,分离出碳酸盐。这些碳酸盐形成了沉积物,每一层石灰都在加高这些建筑。叠层石城市的规模日益壮大,城市的主人稳稳坐在最上方,不断进行光合作用,辛勤地生产石灰岩。

史前的城市建筑业早在 35 亿年前就已出现。叠层石属于地球生物构建的首批工程,而石灰之城及其建筑者更是大大提高了大气中的氧气含量。庞贝已沉入水底,总有一天威尼斯也会被水淹没,但是今天的人们依然能发现繁华的叠层石城市,譬如澳大利亚西部的鲨鱼湾。这些家伙的确懂得建筑!目前,联合国教科文组织已将鲨鱼湾列入世界自然遗产。蓝绿藻如果得知这一喜讯,肯定也会欢欣鼓舞。

瓦兰吉尔冰期之后,进化女神开始快马加鞭地工作。未来霸主的祖先已经各就各位:动物、植物和菌类。菌类早已宣布自己不再依赖真菌,然而另外两族此时还有些犹疑不定,不知道自己究竟该成为动物还是植物,或是其他什么玩意儿。

其实,人们在最近几年才划归出了埃迪卡拉纪这一地质学时代。在此之前,人们对前寒武纪最后 9000 万年发生的事情几乎一无所知。没有人知道是什么导致接下来的寒武纪突然生机勃勃、物种竞放。

根据正式的纪年史,寒武纪开始于距今 5 亿 4200 万年之前,随着进化女神一声令下,无数种高等有机生物仿佛凭空一跃而出,它们有脚有眼,长着钳子、甲壳、鳃、鳍、内脏,而且胃口极好,对友善的邻居们虎视眈眈。究竟是什么事件引发有机生物如此令人咋舌的出场,如此突如其来的发展?这就好像一些穿着兽皮的原始人,刚才还嘟嘟囔囔地挥着大棒在树丛中乱跑一气,下一秒突然变成刮了胡子的现代人,坐在飞机中向外招手致意,嘴里还说着一些“我思故我在”、“E=mc2”的聪明话。必然有某件事导致了这一转变,那是一个沉入历史的王国,它在单细胞和复杂的动物世界间架起桥梁,在短短几百万年的时间中,这些动物已画出了上百个蓝图。

很遗憾的是,化石并非十分可靠。坚硬的物质能够在沉积物中完美地保存下来,而柔软的物质转眼间就被打家劫舍的细菌们吃得干干净净。在寒武纪之前,多细胞动物无一不是软乎乎的家伙,当然也有一些例外情况。这些柔弱的家伙经常被掩埋起来——对于科学界而言,这无疑值得庆幸,这样我们才能了解它们软弱的一面。

事情是这样的:瓦兰吉尔冰期结束时,倾盆大雨将大量聚集的二氧化碳冲出了大气,并将各个大陆变成了一片泥泞。大型雪崩不时发生,雪块从陆地轰轰烈烈地流入大陆架的海洋中。谁要是运气不好,恰好碰上一次这样的雪崩,就会被急流带走,而且还会被密封保存,使其免受细菌和寄生物的困扰。一些甲壳纲的化石证明,这些生物在窒息之前曾尝试过从这些突如其来的雪块中逃生。惨遭掩埋的生物有些正在蜕皮,有些正在做爱,还有些正在吃饭,或在享受午后的小憩。古生物学家们都很希望找到这种高死亡率的事故地点。在闪电般的密封过程中,柔软的肌体被保存了下来,这样专家才能直接研究某种本已消失的物种。

相比之下,一般的海洋生物化石比较难保存下来。海中的家伙们虽然总是在海底度过生命的最后一刻,却很少享受到土葬的待遇。海洋板块在移动的过程中潜入了大陆板块之下,进入软流层中,在那里带着所有坟墓一同熔化,然后永远消失。海床很少与大陆边缘发生冲撞并褶曲成山,最终加入大陆的阵容——若是如此,化石数量一定非常可观。阿尔卑斯山脉和落基山脉就是这样诞生的,因此人们才能在陆地上发现很多早已消失的海洋生物的化石。

早期生物死亡高发地带之一是南澳大利亚的弗林德斯山脉,这可能是人们最不可能猜到的一个地方。早在 20 世纪初期,德国地质学家就全面考察了当地的埃迪卡拉山区,然而他们并没有意识到自己发现了什么。只有澳大利亚人雷金纳德·斯普里格发掘出了真正的宝库。在曾经构成了浅海区海底的沉积物中,他发现了一些不明生物留在石头上的印记。

埃迪卡拉岩层的岩石可追溯到 6 亿年前,也就是地球再次暖化的时候。本来斯普里格负责的是一项完全与此无关的考察任务:研究古老的铅矿。他是矿业专家,主要在一些古生物学家足迹罕至的地区工作。不过斯普里格在化石方面颇有慧眼,他发现的东西看起来像一堆小煎饼、羽毛和叶片,没有甲壳或其他坚硬的身体组织。这些化石无疑属于多细胞生物——或套用专业术语“文德阶生物③群”:海蜇、珊瑚、水母和腔肠生物,但是没有任何一个和之后时期的动物有任何相像之处。那么它们究竟是什么生物?不明飞行物?

之后的几年中,人们就这些化石的真实面目进行了激烈的争论。目前,人们在全球各地又有不少新的发现,从加拿大的纽芬兰、英国,一直到俄罗斯。这些有机物后来大多被冠上了名字。

狄更逊类拟水母长得像一个会游泳的、加热后的大型立体唱片,基本上和今天任何一种生物都不存在可比之处。查尼欧类海笔石动物呈叶片状,以一种类似郁金香根茎的足部支撑自己,固定在地面上。帽森类拟水母就像飘浮的热气球或旋转木马的顶部结构一样,能在查尼欧类海笔石动物中从容穿梭。查尼欧类海笔石动物在水中轻盈地漂流,金博拉虫在它们之间艰难地跋涉,长着一个长长的、可弯曲的象鼻,背部有柔软的甲壳,看起来神似坦克。也有些人觉得金博拉虫长得像被嚼碎的软糖,头上还顶着奇形怪状的头盔。

埃迪卡拉岩层的化石有一个很大的缺点:化石都被埋在一些粗颗粒的沉积物中,细节上不免有些缺憾,然而却能激发人们无穷的想象。比如说,Pteridinium 和恰尼虫究竟是什么玩意儿,竟能长到两米长?根据其脉络状的残留物,人们猜想那是一些蕨类植物,根部如同铁饼一样扎在地面上——Pterdinium 在希腊语中的含义是“盘根错节的蕨类”。无论如何,起码它们还能令人联想起什么。在这个疑云重重的时代,很多生物完全不为人所知。那些玩意儿到底是蠕虫,还是煎鱼排?还有一种在纳米比亚褐色岩石上被发现的生物,人们根本搞不清楚那到底是动物还是植物,甚或两者都不是。

德国地质学家阿道夫·塞拉赫是备受争议的人物,其对埃迪卡拉地区的动物看法独具一格。他是图灵根的古生物学教授,曾在耶鲁大学讲学,1992 年还获得了瑞典皇家学会颁发的克莱福奖。

20 世纪 90 年代末期,塞拉赫将动物的诞生时间向前推进了至少 10 亿年。虽然他没有否认前寒武纪中出现了软躯体动物、海绵等早期生物,但他坚信,埃迪卡拉纪中的那些光怪陆离的生物是进化女神的一场幻梦——尽是一些巨大的单细胞生物,身体扁平,心地善良。幸亏它们的体形宽大,能够从海洋中摄取养分。这些生物的身体可被分成多个蓄满水的、逐个缝接的小单位,似乎没有内外器官之分,更没有嘴巴、肠道和肛门。

塞拉赫研究这些稀奇古怪的生物愈久,就愈觉得似曾相识,直到某一天,他终于恍然大悟:原来是气垫!进化女神发明了气垫。这些生物与常见的橡胶气垫床唯一不同的地方在于,它们是活生生的生命。

毋庸置疑,甲壳纲、鱼类、禽鸟以及其他各种动物并非由气垫进化而来,而且我们也从没见过使用活塞呼吸的人类。这一点塞拉赫很明白。进化女神尝试了一些孕育生命的新途径。塞拉赫教授相信,除了菌类、植物和动物三大王国之外,史上还有一个文德阶生物群时代,正如某些自恃“永垂不朽”的物种一样,这个王国也沉入了历史的深渊。

持这一看法的塞拉赫为自己招来了不少敌人,这些人认为塞拉赫的观点宛如天方夜谭。20 世纪 60 年代中期,人们还在埃迪卡拉岩层的化石中发现了一些骨骼状的针形生物,类似现代的海绵动物。金博拉虫显然应该是蜗牛的祖辈,只是外壳较软而已,而且完全具有被烹制成美食的天分。戏水的旋转木马则被视为水母动物的祖先,“煎鱼排”很可能是最早的蠕虫。

人们甚至还发现了最早的环节动物、节肢动物以及棘皮动物。人们还在岩石间发现了斯普里格蠕虫的化石,看起来类似一条轮胎的印记,头上还戴着一顶帽子,有人声称,斯普里格蠕虫也不过是一种环节动物。

塞拉赫则叱之为“荒唐”,他认为文德阶动物群是极为独特的生物,“此时尚无多细胞生物,因为文德阶生物群的外观太奇特了,若称它们为现代动物的祖先实在不妥,倒不如说多细胞生物是踩着这些生物的足迹成长起来的,就像后来的哺乳动物摆脱了恐龙的阴影才发展起来的一样”。而红皇后可能会说:“原地踏步者必将被淘汰。”这样看来,文德阶生物群肯定偷懒了一会儿,因此被逐出了赛场。或许是因为太心慈手软了,它们是软躯体动物嘛,也难怪。

到底谁说的有理?

我们还是来看一看早期的海洋。当时的海洋并非完全深不见底,在地球暖化的过程中,世界各地的海平面都在升高,淹没了海拔较低的海岸区域,形成了一些气候温和、广袤无垠的浅海区。这是一个真正的伊甸园,没有战争,没有喧嚣,没有人会对邻居“动口”。

吃与被吃?什么意思?什么叫自相残杀?不,气垫生物们从来没有这样的念头。它们亲密无间、随风吟唱,如果有手臂的话,它们甚至还会彼此拥抱。这些长得宛如游泳唱片般的生物们懒洋洋地沐浴在阳光里,活在田园牧歌中。它们心地善良、自由自在。活在海底的生物将自己固定在地面上,因为海底铺着一层滑溜溜的微生物“毛毯”。这些微生物只有几毫米,从沉积物中摄取养分,互不干扰。蓝绿藻、海藻和菌类共生共灭、共享食物、相亲相爱。你是否已被感动得热泪盈眶了?

美国地质学家马克·麦克梅纳明在他的《埃迪卡拉乐园》中就描述了这样的景象。他认为,当时最高等的生物均过着一种平静和谐的生活,直到约 5 亿 4500 万年前,一些强悍的武装分子终结了它们的生命。

这些乖巧的海洋生物没有嘴巴和食道,它们究竟如何生存?麦克梅纳明和塞拉赫都相信复杂的生命经历了两轮发展。麦克梅纳明猜测流动的海水中有丰富的营养物质,此外,这些微生物团体已经放弃了自己的斗篷,只用外面的皮肤来消化食物。它们通过翻卷自己的外皮来向前运动。

如果塞拉赫和麦克梅纳明的观点成立,那么埃迪卡拉纪的确是另一种生物的时代。如果它们坚持存活下来,那么今天的世界或许充满了聪慧的大型单细胞生物,而阿玛尼的时装就不再由 T 型台上的模特儿们穿出,上场的反而是气垫生物。其实气垫生物也有一些好处——谁要是惹了我,我就放他的气!可是话说回来,谁要是像这样大刀阔斧地改写进化史,肯定会给自己惹来麻烦。

随身带着气垫的细胞——动物的祖先

反对气垫说的人指责塞拉赫等人没有睁大眼睛好好去看。纵然软躯体动物无法在粗糙的石英岩中留下清晰的影像,但也不能凭此编造出一堆“智慧外星生物”说。这些生物明显生有触须、生殖腺、鳃、头和肠子。这些先生们应该先把眼镜擦干净,不要胡说八道,那些不是动物是什么?

非常有趣。塞拉赫或许最终只能接受这种说法:那些只是后期的生物的祖先而已。在很长一段时间内,埃迪卡拉时期的生物与寒武纪的生物拥有相同的生存环境,因此前者很有可能是环节动物、水母和珊瑚的祖先。

和埃迪卡拉生物群并肩发展的还有动物。

根据塞拉赫的考证,动物的诞生或许更早于前者。研究者们在中国南部发现了一些前寒武纪动物胚胎的陡山沱岩层,那是一些灰蓝色的微型细胞球,有些正在分裂,有些即将成长为动物的雏形。既然已有这些动物,为什么还要同时造出另外那些奇形怪状的生物呢?况且,巨型单细胞动物原本长得并不稀罕,譬如塞拉赫就曾写道:生在深海的丸壳亚纲就是今天的一种巨型单细胞生物,它长着多个细胞核,细胞骨架能让它支起半个身体。它的个头与埃迪卡拉生物群相似,并且具有塞拉赫提到的原始动物的气垫状结构。

目前,愈来愈多的人认为这种所谓的气垫生物为动物。这种说法成立与否引出了另外一个同样棘手的问题:寒武纪是否发生过一次物种大爆发?

塞拉赫最近承认,某些奇特的有机物的确有可能是海绵的祖先。然而他和麦克梅纳明依然只代表学界的少数派力量,坚信存在过另一支生命发展的脉络。而且塞拉赫还解释了为什么这些生物后来从地球上消失了,他所用的观点却恰恰是反对派的意见:这些软躯体动物被吃得一干二净。

对此麦克梅纳明感到非常遗憾:“一种智慧生命形式被扼杀了,它与今天的生命截然不同。埃迪卡拉生物群是生命的第二次实验,这种生命形式大幅提高了其他行星上有智能生物的可能性。”

他的看法或许并不正确。无论如何聪明,太过善良的人难免遭人毒手。无论如何,红皇后可不是一个善主!

2004 年 5 月,埃迪卡拉时期被正式晋封列名地质纪年史,即 6 亿 3000 万年前到 5 亿 4200 万年前之间的前寒武纪阶段。同时,埃迪卡拉时期还标志着元古代的结束。元古代是寒武纪之前的第二个阶段,第一阶段是在 25 亿年前结束的太古代。至于元古代这个概念是否还有意义,尚待讨论。元古代的含义翻译过来是“动物之前的时代”,而这一说法早就站不住脚了,动物的历史早已开始。

还剩最后一个问题:如果塞拉赫描述的那些生物的确与后来的生物没有血缘关系,那么我们又回到了最初的问题——一切如何在一夜之间发生?虽然进化女神从古到今一直神通广大,但魔法好像并非她的强项。因此地质学家和古生物学家普遍认为,进化女神引爆了一个生态大炸弹,即寒武纪的物种大爆发。很多人都赞同这一观点,当然,其反对者的阵容也同样壮大。

谁知道呢?

① 冰碛岩(Tillite):流动冰川中沉积下来的碎石,今天我们能通过冰碛岩层研究从前的冰河期。

② 瓦兰吉尔冰期:(Varanger-Eiszeit)也被称为“成冰纪”(Cryogenian),距今约 8 亿 5000 万到 6 亿 3000 万年。

③ 文德阶生物(Vendobionten):一种很难明确归入动物、菌类或植物范畴的生物化石。有科学家推测,地质史上的埃迪卡拉纪可能出现过进化生物的第四王国——文德阶生物,有 1/4 以上的生物在这一阶段进行演化,但现在这些生物早已灭绝。某些科学家相信,经过仔细研究后,这些生物可被归入已知的菌类。

严阵以待

那本是一个平常无奇的日子。

一轮光芒四射的太阳从水面升起,连水底都被晒得暖洋洋的。此前的几周中,天空一直乌云密布,倾盆大雨下个不停,小小的浅海区气氛阴沉。而现在,三叶虫①的眼睛终于感受到了明媚的阳光。阳光在粗糙的沙粒间映射着,海面上波光粼粼。就一种几百万年前才取代了没有四肢和器官的软体动物而言,三叶虫的相貌的确值得肯定。它那每一颗凸起的眼睛约由 500 至上千个晶状体构成,这些晶状体彼此相邻,让它的视觉影像鲜明而完整。它的很多伙伴并没有这样美丽的眼睛,有些家伙眼睛中的晶状体散漫无序——这样的话,怎么可能以理智的目光看世界?还有一些很快又丢失了自己的眼睛,盲目地爬行在寒武纪早期的世界中。

谁是午餐——三叶虫历险记

可是小小的三叶虫却与众不同!今天,它刚刚褪下了以前的外衣,现在正披挂着新外壳四处闲逛,崭新的铠甲在阳光中熠熠生辉,然而这层甲壳并没有完全硬化,因此聪明的三叶虫懂得躲在石头底下。可是阳光却将它引诱到了外面的世界。它那椭圆形的铠甲下面是 15 对长着鳃的足肢,坚硬的头盔上还装备着小刺,因此它能够灵活地在蕨类植物和汹涌的海藻间穿行。拥有这么多合作无间的脚,小三叶虫应该感到自豪才对,可是三叶虫却不懂什么叫骄傲。它的感觉很迟钝,最多懂得什么叫“惬意”,大多数情况下它总是很惶恐,而且永远饥肠辘辘。饥饿驱走了一些恐惧,它发现自己怎么也吃不够。今天,三叶虫朦朦胧胧地预感到自己会有一顿大餐。

三叶虫的触须能够探测环境,区别最细微的水压差异,分辨压力究竟来自水流还是经过的生物。它那两片块状的尾巴激动地颤抖着,触须上的味觉探针发现了一顿美食。在不远的地方,有一种条状的东西正躺在沙间,一动不动。三叶虫犹豫了一下,终于抵挡不了香味的诱惑,向那东西跑去。那是最美味的腐肉!三叶虫并不害怕捕猎,然而如果能够省去费时费事的埋伏工作岂不更好?多少次,它还得忍受沙子的味道。现在,它该好好享受一顿美食了,趁着还没有人打算来吃它的时候。

小三叶虫正准备用餐时,天空忽然阴暗了下来。一个巨大的东西从天而降,完全挡住了它的视线,两个针状的钳子朝它扑来。这一刻,三叶虫完全无须思考——当时它也不会思考。基因告诉它接下来应该怎么做。在电光石火的一瞬间,就在魔爪伸来的一瞬间,它蜷成了一个球。它身体的四个部分上有彼此吻合的凹槽,能够将它的内部保护得密不透风。当捕食者即将抓住它时,它已变成了一个棘手的小刺球,唯独它的眼睛还在眼睑下窥视着。它发现情况很不妙。

不管这个捕食者是何方神圣,它肯定和自己一样饥饿无比。

这下糟了。要是它的甲壳再硬一些就好了!蠢虫子,都是它害得小三叶虫忘了自己的处境,放松了警戒。它感觉自己被抓了起来,然后,它的面前出现了一张巨大的圆嘴巴,里面长着尖尖的牙齿,牙齿后面裂开了一个大洞,这就是它生命的终点了。可怜的它,每日在觅食、风暴和火山爆发之间苟活着,这些柔软的小腿、触须和美丽的眼睛都将被吞噬,直到一点不剩,甚至没有人会记得它。

不行,绝对不可以!必须要想法逃脱,否则以后的寒武纪就会失去三叶虫的足迹了。

就在那张垂涎欲滴的大嘴咬住它的最后一刻,小三叶虫突然以迅雷不及掩耳的速度伸长身体,那对牙齿惊险地从它身边擦过。那个大家伙似乎没有预料到猎物会如此反抗,或许它太过性急了。现在,小三叶虫逃脱了魔爪,掉进沙中,拼命逃跑。而捕食者狠狠甩了一下尾巴,趴下来,紧追不舍。真是一个惊心动魄的早晨!本来这是一个多么美妙的日子,顺利蜕皮、在阳光中漫步、偶遇美食,结果却差点掉进了一个能咬碎三叶虫铠甲的大嘴里!前景实在不妙。

怪物的魔爪伸来了。

然而命运却是慈悲的。小三叶虫命不该绝,在最后一刻溜到了一块扁平的、长满细菌的石头下面。凝固的熔岩在这里形成了一种九曲回廊般的多孔结构,而那个巨型猎人完全无法钻进来。紧追不舍的捕食者立刻止步,以免撞上岩石。三叶虫失去了蠕虫,却捡回了一条命。

一般情况下,这个故事会在捕食者的食道中终结,但是今天我们讲的故事比较温情。在寒武纪的海洋中,长着牙齿的生物是最大的恶棍,而三叶虫做事从来没有计划,更别说 B 计划了。如果我们的三叶虫个头能再大一些,铠甲更坚硬一些,那么大怪物可能就不敢对它下手了。无论如何,有一点不容置疑:如果查尔斯·沃尔科特的马没有在 1909 年 8 月突然站立不动,我们今天绝对不会听到这个惊心动魄的故事。

发现锐甲斗士——寒武纪物种大爆发

沃尔科特 1850 年生于美国纽约,童年时的他就对化石充满浓厚兴趣。虽然他没有接受过高等教育,但是他一生主管过三个重要的国家级科学机构:史密森尼研究中心、美国地质调查局和国家科学院,连总统都巴不得跟他攀交。然而他的马却不在乎他多么有名气,那一天它停住脚不往前走自然有它的原因。这匹马驮着沃尔科特,眼前则是一片泥石流带下来的岩石块。

当时沃尔科特正和家人朋友一同在加拿大落基山脉探险、搜集化石。淫雨霏霏,山区空气令探险队筋疲力尽,而将近六十岁的沃尔科特早已不是少年。然而这位勇敢的地质学家还是跳下马,开始清理面前的路障。这时,他的目光落在一块岩石碎片上。

沃尔科特愣住了。

那块碎石从中一裂为二,裂开的部分上蹲着一个形状奇特的龙虾状生物。不,不是蹲着,而是被石化了,那东西看起来其实并不是很像龙虾,起码不像我们一般用沙拉酱和柠檬汁烹饪的龙虾。这个生物长着触角,那触角向后弯曲,与身体相比显得十分巨大;角上分 4 个叉,身体节节相连,体侧长着一些带着鳃的细脚。沃尔科特将这个小动物命名为“Marella Splendens”,意思差不多是“美丽的马瑞拉”。他兴奋莫名地在石堆中继续搜索,妻子、儿子、朋友们都上来帮忙。他们一共发现了几千个生物的遗体,有些像“美丽的马瑞拉”那样保存得很完整,有些只剩下碎片。全是一些稀奇古怪的东西:瞪得大大的复眼、甲壳的碎片、触须、螯针、螯、腿部残肢,以及一些看起来完全不像动物的玩意儿。

“我们发现了大批叶足甲壳类生物。”1909 年 8 月 31 日,沃尔科特在日记中写道。本来他根本不想离开那道山口,然而天气愈来愈坏,他只好放弃。直到 1910 年夏天他才回到了伯吉斯页岩,即泥石流倾泻地区的上方。

经过调查研究,沃尔科特证实了这些页岩层已有 4 亿 8800 万年到 5 亿 4200 万年的历史,来自于寒武纪,那正值地球大洪水的时代,所有生物都生活在海洋中。早在 1876 年,沃尔科特就证明了三叶虫属于节肢动物,并因此一举成名。接下来,他更是声名大噪:到 1924 年为止,他和助手们一共搜集了 65000 块化石,发现了 100 多个物种。

直到今天,伯吉斯页岩依然是寒武纪化石的最重要发现地之一,它孤孤单单地躺在加拿大不列颠哥伦比亚省的翡翠湖国家公园中,周围群山起伏。目前联合国教科文组织接管了这一区域,只有研究人员才可进入,方圆 12 公里以内无人居住。这里不仅保存了有机物身体坚硬的部分,同时也留存了一些软组织。显然,这些生物就像埃迪卡拉时期的气垫一样被埋在了泥石流之下。

沃尔科特带领的研究小组找到了一些很像蠕虫和水母的生物化石,发掘出了很多触须和肠道组织化石——这些玩意儿可以告诉我们,器官的主人在英年早逝前主要吃了些什么。此外,他们还发现了很多毛皮类的外壳和果冻般的肉组织。这些生物曾经生活在赤道上的温暖浅水域中,离一个巨大的暗礁不远。发生泥石流时,它们被冲走,被埋在暗礁的下方。有些化石上有一些黑色的斑点,似乎当时巨大的压力将它们体内的液体挤了出来。

看来,在单细胞和低等多细胞生物统治了世界 35 亿年之后,终于发生了一场物种大爆发。转眼之间——几百万年在地球史中不过是匆匆一瞥——地球已成为新型高等生物的乐园。

沃尔科特并不知道史上存在一个埃迪卡拉纪,因此他无须在气垫和动物之间作两难选择,让自己身陷在我们前面提过的那场棘手的大争论中。当然他也会心生疑虑:为什么世界会骤然一变,各种尖牙利齿的斗士们突然占领了整个海洋?他自动将页岩中的生物划归到了动物一类。

沃尔科特最大的贡献在于,他意识到了寒武纪动物的重要性——几乎地球上所有的现代生物都可以在这里找到自己的原型,虽然这些原型的模样有点像外星人。沃尔科特几乎为每一种奇形怪状的生物都找到了它们在进化史上的位置。只有一些残体令他有些理不清头绪,判断上难免有误。譬如,他在研究一些熟悉或陌生有机物的大杂烩时,不小心漏掉了一种极为有趣的生物。第一眼看过去,那堆玩意儿仿佛是两只小虾、一个水母似的环状物,还有一个条状的煎饼在聊天。几个家伙紧紧地贴在一起,亲密得近乎荒唐。然而仔细看过去,那些小虾显得非常奇怪,因为它们似乎没有内脏。那个环状物似乎由一些锯齿状物构成,而小煎饼看上去类似一个被压扁的海参。在这个混乱的场景面前,沃尔科特只能放弃。

直到 50 年后,英国古生物学家哈里·惠廷顿才灵机一动,提出那不是 4 个动物,而是 1 个,这才揭开了这块页岩之谜。他将这些残体与其他一些发现的生物作对比,最后得出了一个惊人的结论:那块煎饼是一具条形躯体的一部分,上面长着翅翼般的环节,还有一个强有力的尾巴。而被沃尔科特误认为是小虾的部分原来是螯爪,两个环节状的巨钳,内部是锯齿结构。此外,那个环状物也并不是水母,而是一个圆形的大嘴,里面长着一圈尖利的牙齿,这个大家伙就用爪子将猎物送进嘴里。

惠廷顿将这种生物称为奇虾,幼年的奇虾就能长到 30 厘米高,成年后能长到两米。在一个以 10 厘米到 20 厘米为标准身材的时代,这样的个头的确令人望而生畏。奇虾几乎什么都吃——如果猎物不能在 3 秒钟之内躲到岩石下面的话——尤爱捕食三叶虫。你肯定猜到了,让小三叶虫灰头土脸逃跑的就是这个大家伙。

埃迪卡拉时期是一片平静的乐土,而跨入寒武纪之后,生物却忽然面目大变,开始武装自己。新世界的口号是:吃或被吃。从此时开始,世界开始战火不断。奇虾、欧巴宾海蝎、欧登虫不仅学会了坚壁清野,还为自己配备了一些可怕的武器。虽然寒武纪的动物后来也在历史中烟消云散,但它们的生存哲学俨然流传了下来:要么你吃我,要么我吃你。

虽然并非所有的寒武纪生物都是狠角色,但基本上每一个都是严阵以待的斗士。对于人类而言,那个时代的一幕幕就仿佛是发生在遥远的星球上。比如说,泥沙中突然出现了一个以波浪状前进的生物,看起来很像一个金属外壳的城际列车和吸尘器的结合体。那生物的身体圆滚滚的,还长着一根弯曲灵活的管状体,末端却是一根锯齿状的钳子,放到任何一个工具箱中都不显突兀。在那根管状体的上方,5 只柄眼炯炯地瞪着四面八方。

1972 年,在一次科学研讨会上,人们第一次重构了完整的欧巴宾海蝎样貌。当时,听众的反应是哄堂大笑。在场的一位古生物学家说,进化女神造这个家伙的时候,一定刚吸了大麻。他这样说当然有失偏颇。今天我们对进化女神更为了解,知道她从来不吸毒,而且永远都头脑清醒、大权在握。她对欧巴宾海蝎的爱就像一只雌蜘蛛对孩子的爱一样。换句话说,当贪吃的小吸尘器大限到了,她会毫不犹豫地将它从生命的名单上勾掉。我们应该心存感激:如果长着 5 只眼睛,配眼镜可是一大笔开销!

浮游螯虾的天敌是欧登虫。欧登虫像一只会游泳的鞋底,长着一张极为女性化的弧形大嘴,尖牙利齿,底盘上还有两只类似眼睛的凹沟。虽然貌不惊人,但它的胃口却大得惊人。酒杯状的海绵长着尖尖的螯针,在泥浆里穿行。而先光海葵——海葵的前身——则随着潮汐摇曳生姿。海里还有一种很特别的生物微网虫,长得像蠕虫,身下却有十几只橡胶般的触足。这个家伙无头无尾,前进的那一段似乎是头部。虽然这个生物没有长眼睛,旁人却总觉得它一直在瞪着自己:它的体侧有一些圆形的结构,直到今天我们还不知道那究竟是肌肉还是铠甲。它经常和帽天山蠕虫狭路相逢。帽天山蠕虫是一种小蠕虫,腿上长着触角,是长脚的美丽马瑞拉虫。这些早期的虾兵蟹将风度翩翩,难免会引起古虫的兴趣。古虫像一个长着桨状尾巴的潜水艇,这种尾巴原本只有盾皮鱼才有。伊尔东钵则长得像降落伞,它优雅地经过某地时,被附近的一只奇虾发现,而后者正在考虑,究竟是马瑞拉虫还是古虫更合它的胃口。一不小心,两个猎物突然都不见了,无奈间,它的柄眼只好盯上了威瓦亚虫。威瓦亚虫有点像一座长鳞的小山丘,身上插着向上弯曲的长剑。它像蜗牛一样在海底沉积物中钻来钻去,嘴巴藏在肚子下面。能撬开这个长刺的坚果吗?捕食者决定以乐观的态度来面对人生。于是,这只寒武纪中最奇特的生物开始逃亡。怪诞虫仿佛是达利的画中物,像一条踩着弯曲高跷的蛇,背部的刺和腿一样长。多少年来,无数古生物学家都被它逼到了疯狂的边缘——它动不动就将自己的上下体对调。海里到处是有坚甲的有爪动物——长脚的环形动物——它们在海绵和海葵间穿来穿去,腿上的钳子将海绵拉得像四层海绵一样,并用锋利的牙齿咬碎它们的外部肌肤。

噩梦?其实也没那么糟糕,和今天的局面大致差不多。

吃与被吃的世界——突破现状是唯一的生存法则

进化生物学家最感兴趣的问题是,为什么进化女神会在寒武纪初期突发奇想地骤然改变了生物的面目,比如说左右对称的身体结构和铠甲。在此之前,多细胞动物一直是软绵绵的家伙,就像毛毛虫一样,最多有 1000 个细胞。

少数生物似乎学会了为自己的基因分派各种不同的任务,这样它们能够长得更大,身体的不同部位能履行被设定的职能。后来的所有多细胞生物之所以获得了对称的身体构造,是因为长着眼睛、嘴巴和肛门的游泳或爬行生物在运动时需要保持平衡。

只有苏格兰的羊长得令人侧目,人们说它左边的前后腿比右边的要短,这样才能方便它在高地的陡坡上保持平衡。苏格兰的酒保喜欢大谈如何抓害羞的羊。整个过程需要三个男人的参与:一个从后面接近,吓唬它逃走,另一个则守在前面大吼大叫,让它陷入恐慌,这样当它突然一转身时,就会因为自己奇特的身体结构而失去重心滚进山谷中,被第三个苏格兰人擒获。

英国游客往往不知道自己盘中的褐色肉片原是被切开的羊胃,里面填满内脏、燕麦粥和洋葱。他们看见这种奇形怪状的东西总是大吃一惊,只想回到左右对称的英国羊身边。对称的身体好处很多,所以我们才把寒武纪之后的动物称为左右对称动物。

一个比较难回答的问题是:动物的甲壳从何而来?当时的软体动物该不会是突然找到了一个神秘的武器库吧——嗨,真酷,我要这些钳子。

是吗?好吧,那我就拿铠甲。

呸,那东西对你没用,看看这些锋利的假牙,我一口就把你的蠢甲壳咬碎了。

唉,这不可能的,我早就一锤子把你扫到天涯海角了。

或许问题的答案还在瓦兰吉尔冰期中。在几百万年的时间中,浮游的大冰块从大陆上刮下了无数吨沉积物,并将其带进了海洋中。6 亿年前,海洋的底部应该布满了冰川冰碛岩。其实在今天,冰川依然不时将一些沉积物带到南极洋的海底。瓦兰吉尔冰期也是如此。我们知道,雪球理论的一个重要证据是人们在世界各地发现的冰碛岩,这些冰碛岩在元古代末期时覆盖了海底,并随着板块运动来到了陆地附近。当地球表面几乎完全被冰雪覆盖,海水冰冻达 1500 米深时,生命正岌岌可危。世界的大多数区域都已无法进行光合作用。虽然有证据显示赤道附近的一些地区没有结冰,但当时的大多数生命还是面对着一个严峻的抉择:要么灭绝,要么突破。

除了伯吉斯页岩,中国也是地质学家和古生物学家的乐土。人们在扬子台地附近发现了一些原始腹足类和早期腔肠动物,除此之外还有大量的节肢动物、鲎、海蝎、螃蟹以及龙虾的祖先。几乎所有这些虫子都来自澄江化石群。奇虾、欧巴宾海蝎、威瓦亚虫以及 15000 多种三叶虫生物都被永恒地封存在石头中。扬子台地稳固着中国中南部大部分地区,几乎是寒武纪和前寒武纪化石的天堂,因为这里的一些区域以前曾是细粒沉积物为主的海床,化石的细节得到了良好的保存。

多年以来,德国应用地质科学院的古生物学家贝恩德-迪特里希·埃特曼也参与了此领域的研究。他猜测冰河期中某些生物重返了海底的热泉,然而他并不认为这是退步的举动。相反,有机物只是改变了自己的新陈代谢过程。海底营养丰富,而且温暖如春。然而黑暗中的生活毕竟比不上阳光明媚的礁石海面。那些大烟囱并不会永远保暖,烟囱熄火后,生物们就得搬家——没有地图,没有导航系统,在不见天日的幽暗海底搬家!运气好的话,它们或许能找到新的家园,然而其他移民也会纷至沓来,抢夺生存空间和资源。这些都是它们未曾经历过的生活。

埃特曼认为,事实上死亡的前奏却加快了物种的发展进程。群雄逐鹿、强者独尊,可是所谓的强者不正意味着求新求异的能力吗?软体动物柔若无骨,彼此相敬如宾,而瓦兰吉尔冰期的幸存者却长出了体外骨骼②、下颚、牙齿、螯爪、触角、角质鳍、腿,有的甚至长出了眼睛。

不时有丝丝缕缕的光线渗入海洋,滚烫的熔岩有时也能点亮幽深的海底。此时,一切超越同伴的特点都对自己有利。

生存之争突然爆发,因此,生物只能选择向前大跨一步。更何况,在一个外部条件极为恶劣的行星上,甲壳能够为生命提供保障。当时的海洋依然电闪雷鸣,火山爆发不断。

在扬子板块的黑色页岩中,埃特曼和他的同事米歇尔·施坦纳博士发现了三叶虫的祖先。他们在黑烟囱的残余物中发现了早期的软体动物和细菌垫。中国科学家在同一地区还发现了珊瑚虫的螺旋形小胚胎,这些胚胎成熟后应该曾寄居在一些硬质的管道中。

一个中美合作的研究小组在陡山沱岩层中发现了一些身体结构左右对称的生物,这些生物至少生活在寒武纪物种大爆发的 5000 万年前。Vemanimalcula(春天的小动物)在瓦兰吉尔冰期的末期就长出了食道,消化器官的左右两侧带有对称的空腔,甚至有可能长出了眼睛。埃特曼相信,在深海热泉边,生命开始挣扎不息,并引发了寒武纪的那次物种大爆发——如果只有一次爆发的话。

而这一理论的反对者则认为,早在甲壳动物出现之前,地球上就已产生了结构复杂的多细胞生物,而这些生物之所以未能幸存下来,是因为它们惨遭了无处不在的细菌的毒手。因此,进化女神并没有发明一群硬邦邦的生物,而只是为那些赤裸裸的原生动物穿上了衣服。然而这种说法其实有待商榷,我们现在也知道,在某些条件下,软体动物具有很强的生命能力。

赞成物种大爆发说的研究者们还有另外一种看法:在澳大利亚的南部,人们发现了一个直径为 90 公里的 5 亿 9000 万年前的凹坑。据此看来,很可能是一次陨石撞地消灭了大部分单细胞生物,从而为复杂生命的发展创造了空间。但这种看法目前还颇受争议。

甲壳生物迅猛发展的原因也可能是钙元素的快速增多。在寒武纪初始阶段有一个称为“托莫特期③”的地质时代,所谓的“小壳类生物”就来自于这个时期。刚开始时是一些披着金属甲壳的小动物,也有软体动物④的祖先。

从时间上来说,这种解释和纽约州大学的科学家提姆·罗温施坦的看法很相近。提姆·罗温施坦分析了众多 5 亿 4400 万年之久的盐晶体中的海水,并将其与后来的海水作了对比。在不到 3000 万年的时间里,海水中的钙元素含量增加了两倍。原因很明显,全球冰封期结束后,陆地开始腐蚀。大量含钙的沉积物进入了海洋,此外,解冻期使海平面不断上升,很多地带变成了浅水海域。碳酸钙是甲壳的重要成分之一。冰河期之前,地球上的碳酸钙尚不足以武装所有生物。而随着生存环境的改变,一些物种满怀感激地接受了这一馈赠,变成了坚硬的装甲车,而另一些生物——尤其是单细胞生物——却渐渐走向了灭亡。这或许能解释当时的物种灭绝现象。或许,只有当前辈们退出舞台时,新的生命才能粉墨登场吧。

最早的外骨骼可能只是对抗自然威力的防身之物,可是后来,生物们却渐渐学会了啃咬叮刺。生存赛跑由此开始了,然而其速度或许并不像我们一直想象的那样迅猛——想想时间的相对性吧。个人的时间观并不值得提倡,因为大家都以一种平均主义的目光来测量世界。我们会觉得在同样长的一段时期内,有时事件纷纷不断,有时又寂然无声、毫无动静。然而事实恰恰相反,事件锻造着、拉伸着时间。

原地踏步者必将被淘汰——物种蓝图雏形齐备

鉴于早期地球的环境条件,复杂的生物、对称的身体、甲壳以及生物多样性并无存在的必要。因此,地球静静等待了 30 亿年。只有当需要革新时,生命才开始发展。改革发展正是如此。突然之间,按部就班的进步停止了,取而代之的是爆炸式的突变。

人类的历史中也有类似现象。想一想我们的祖先学会直立行走花了多长时间——几百万年。后来人类又花了几千年来享受骑马或坐马车,可是在短短几百年的时间中,交通工具竟发生了彻底的变化。

某人发明了汽油发动机之后,一场变革开始了。1690 年,法国人丹尼斯·帕潘制造出了高压蒸汽机的原型,这一机器在 1712 年通过托马斯·纽科门得到了改进。几十年之后,在 1765 年,瓦特极大地改善了蒸汽机的性能,并引发了一场工业革命。恰好 100 年之后的 1860 年,比利时人埃蒂安·勒努瓦将自己制造的第一个煤气发动机装在三轮汽车上。之后一个名叫尼古拉斯·奥托的科隆人创立了道依茨汽车公司,并在 1876 年与戈特利布·戴姆勒和威廉·迈巴赫生产出了新款四程循环燃气发动机。10 年后,戴姆勒将这一发动机应用在车辆的驱动系统中。汽车的历史只有短短 120 年,然而想想在这么短暂的时间里有多少令人难以置信的发明:F1、喷气式飞机、空中巴士、航天飞机……

新闻传播业的历史也很相似,史上最早的邮递员是马拉松运动员菲迪皮德斯,此人跑了 40 公里的路程,为的是向雅典人通风报信。而今天,我们已有了网络。或以摩尔定律为例,此定律描述了计算机科技的发展速度。该定律认为,一个集成电路上的晶体管的数目每两年翻一番,其运作的速度亦然,这一趋势会一直持续下去,直到晶体管的隔离层变成几个原子那么厚。到了那个时候,科技的发展将走上另一条道路——或许是量子计算机。此时,科技发展将以另一个指数来表示。

毫无疑问,几亿年之后的生物在研究我们历史的时候,会把网络的发展视为一场技术大爆炸——他们也会疑惑,为什么在人类 600 多万年的历史中,会突然出现如此出乎意料的一次大跳跃。这一现象和寒武纪物种大爆发一样,时间的长短并不重要,关键是不断变化的外部环境以及由此诞生的指数。寒武纪生物的武装速度与 20 世纪下半叶的核军备扩充的速度一样。我们还记得吧,原地踏步者必将被淘汰。证据表明,寒武纪中出现了所有现代的动物种类及其分支,一切未来蓝图均在这一时期被绘制完毕。因此,每个人都应该在自己的相册里放一张海口虫的照片。

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