[讀書留印]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始在其表面形成，最終，生命的跡象開始在地球上出現(xiàn)。
大約46億年前，由太陽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”，并在遍布?xì)埡〉摹暗厝障怠北P面上開辟出了一條長而寬的軌道。之后，地球繼續(xù)增溫，變成了一個熔融的球體，人們把這一時期稱作“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，最初的生命開始出現(xiàn)。簡單的生命體——沒有細(xì)胞核的單細(xì)胞生物（原核生物）——開始在最初的海洋中繁衍生長，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已開始形成——這就是氧氣。它作為原核細(xì)胞呼吸作用的副產(chǎn)品，開始匯聚。這樣一來，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——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輻射，更為復(fù)雜的新生命體因此得以演化發(fā)展而來。到大約6.3億年前的凱地卡拉記時，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“軍備競賽”
5.42億年前，地球進(jìn)入了寒武紀(jì)時期，這標(biāo)志著古生代的開端，各種生物展開了“進(jìn)化演變的軍事競賽”。整個不可思議的演變過程被地球地質(zhì)史冊中的石質(zhì)書頁完整地記錄了下來。從中我們可以了解到捕食性動物和獵物的快速進(jìn)化過程。為了超越對方，得以生存和繁衍，雙方都逐漸進(jìn)步，變得越來越精密復(fù)雜。捕食性動物身體的堅(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)時期，無論是捕食性動物還是獵物的視力都發(fā)生了進(jìn)化，為雙方都提供了長足的戰(zhàn)略優(yōu)勢。進(jìn)入奧陶紀(jì)時期，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，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)時期，植物逐漸向內(nèi)陸生長蔓延。
人類的快速崛起
公元前1萬年到公元600年，是人類歷史的神秘開端時期。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)。【注1】[譯者注：在中國河南舞陽的賈湖遺址，人們發(fā)現(xiàn)了一些契刻在甲骨文上的符號，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，在賈湖符號與甲骨文之間，應(yīng)該有過度性的早期文字。]因此這里被稱為“文明的搖籃”。在此之前，人們只能通過不斷的考古發(fā)現(xiàn)來拼湊不同地區(qū)的人類在各個歷史階段的發(fā)展情況。
1萬年前，農(nóng)業(yè)開始發(fā)端，人類開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。從動物圖騰轉(zhuǎn)變?yōu)榕c人類生活更為相關(guān)的太陽、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—在地球上存在的時間事實(shí)上也已經(jīng)有20萬年，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，無論是晝夜交替、季節(jié)更替、還是更長的生命周期。我們的生存深切地依賴于周圍的植物和動物。正是因?yàn)楫惡鯇こＶL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)了最早的兩棲動物，它們是由肉鰭魚類進(jìn)化而來。它們生活在淺海和河口的灘涂中，四肢開始變得越來越有力；同時，因?yàn)闀r不時會暴露在空氣中，它們逐漸進(jìn)化出簡單的肺來維持生存。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及背后的原因，它對此漠不關(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)巨大樹蕨和木賊屬植物的繁盛生長。進(jìn)入石炭紀(jì)時代之后，這些植物逐漸進(jìn)化為面積廣闊、挺拔高聳的針葉樹林。當(dāng)今世界上主要的煤炭礦床就開始于那時存在于沼澤中的泥炭。由于那時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)肢動物，包括蜉蝣、千足蟲、蜘蛛、蝎子等開始大量出現(xiàn)在森林中。遠(yuǎn)古蜈蚣蟲體長能達(dá)到10英尺（3米），而巨蜻蜓是曾經(jīng)在地球上繁衍生長的蜻蜓中體積最大的，翅展超過兩英尺。溫暖的環(huán)境、大氣中極高的含氧量，以及捕食動物的缺乏，被認(rèn)為是石炭紀(jì)動物普遍體型巨大的主要因素。
爬行動物和恐龍
隨著石炭紀(jì)時代沼澤的逐漸干枯，到二疊紀(jì)時兩棲動物逐漸被爬行動物所代替。相對于兩棲動物，爬行動物在離開水的環(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物。這些卵不容易被風(fēng)干，因此脊椎動物第一次不必返回水里去產(chǎn)卵和繁殖。
三疊紀(jì)時，爬行動物躍居主導(dǎo)地位，而后又逐漸分裂為不同的分支：海洋里的爬行動物（魚龍、蛇頸龍、上龍）和會飛的爬行動物（翼龍）。進(jìn)入侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)時代后，爬行動物的主導(dǎo)地位逐漸被恐龍所代替。此時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、最大的一些陸地動物。有些恐龍已經(jīng)進(jìn)化成溫血動物，并生長出羽毛來保持體溫。隨著這些羽毛的進(jìn)一步演化，它們開始適應(yīng)滑翔和飛行，始祖鳥和最初的鳥類得以誕生。爬行動物和恐龍統(tǒng)治地球達(dá)2億多年，貫穿整個中生代，直到災(zāi)難不期而至。
哺乳動物的崛起
恐龍滅絕后，地球進(jìn)入新生代，哺乳動物躍居主導(dǎo)地位。與哺乳動物的繁盛同時發(fā)生的，是第三紀(jì)時開花植物及草本植物的生長和蔓延。這一現(xiàn)象與當(dāng)時地球上趨于干爽的氣候有關(guān)。原始森林開始減少，開闊的林地和草地不斷擴(kuò)大。對于食草動物而言，雜草是一種非常重要的新型可再生食物來源。
雜草與大多數(shù)植物不同，后者一般從末梢生長，而前者則是從莖的根基處生長，因此雜草上端的葉子可以不斷被啃食而不會死亡。在開闊的草原上，食草動物日益繁盛，形體也變得更大，進(jìn)化出堅(jiān)硬的磨齒和強(qiáng)大的胃，以便對攝入的草料進(jìn)行加工處理隨著食草動物數(shù)量的增加，食肉動物——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)勢條件。最初的靈長類動物也在這一時期出現(xiàn)，它們是猴子、類人猿和人類的祖先。其中的智慧物種——人屬動物出現(xiàn)在大約200萬年前第四紀(jì)的開端時期。大約20萬年前，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，人們通過研究發(fā)現(xiàn)，地球上生命的進(jìn)化并不是一個緩慢而穩(wěn)步漸進(jìn)的過程，而是不時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)生的超級火山活動或是偶然的隕星墜落等。幾乎每一個傳統(tǒng)的地質(zhì)時代的終結(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6500萬年遷的白堊紀(jì)末期。
最大規(guī)模的物種滅絕
二疊紀(jì)時期的大滅絕事件，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%，同時滅絕的還有70%的陸地物種，包括各種植物、昆蟲和脊椎動物等。富含化石的“臨終之床”在地球上隨處可見，標(biāo)志著這場浩劫使陸地和海洋變得幾近空無一物。
嚴(yán)重的全球氣候變化或許是導(dǎo)致這場災(zāi)難的原因。地質(zhì)記錄所提供的證據(jù)表明，這一時期變得極為干旱，可以見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所發(fā)生的大規(guī)?；鹕絿姲l(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。
在這一時期，南部的超級大陸岡瓦納大陸上的冰川作用也被視為造成這場災(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，這種暗無天日的情況會持續(xù)數(shù)月甚至數(shù)年，致使植物無法獲得至關(guān)重要的陽光，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。
也許，如果沒有這樣周期性的災(zāi)難來清除地球上的多數(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。舉例來說，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)了恐龍對地球?yàn)闀r2億年的統(tǒng)治。如果沒有那場隕石的撞擊，那么在恐龍時代那些一直躲藏在中生代森林里、夜間活動的哺乳動物，就不會有機(jī)會進(jìn)化到新的生態(tài)位。哺乳動物最終得以實(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，，兩足靈長類動物也由此進(jìn)化而來。
人類的影響
今天，我們正處于另一次大規(guī)模的物種大滅絕過程中，造成這一切的卻只是其中的一個物種。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。早期的受害者包括大型哺乳動物群，它們在人類到達(dá)每一塊大陸不久之后就開始消失，只存在于各個遷涉民族的神話傳說和巖石藝術(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，有時候速度之快，我們都來不及記錄它們的存在。
進(jìn)化的取動力
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從縫隙中探出頭來。一個新的生物群落開始形成。并在新的土壤和營養(yǎng)物質(zhì)上慢慢重建起一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng) ，孕育出更高級的生命。這一過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”，儲存在螺旋狀的脫氧核糖核酸分子中。這種遺傳編碼在通過細(xì)胞分裂和再生傳給下一代時，可能會發(fā)生微小的改變（突變）。這種改變使得物種有可能在漫長的歲月中對逐漸變化的環(huán)境加以適應(yīng)，而不是簡單地走向滅亡。
移動的大陸
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，受來自地核的熱流影響，陸地團(tuán)塊就一直不停地移動。盡管大陸漂移的速度非常緩慢，但經(jīng)過一個完整的地質(zhì)時代，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，生物多樣性達(dá)到最大值，而當(dāng)這些陸塊被擠到一起，形成一塊超級大陸時，生物多樣性達(dá)到最小值。
（編輯：中條山客）
