科学有故事
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本系列内容重译、改编自比尔·布莱森《万物简史》。
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如果我们把所有生物当做是生命这样的一个整体来看待的话，生命似乎很古怪。它们迫不及待地登场，但又似乎不着急前进。
让我们来认识一种叫地衣的生物。毫无疑问，它们是地球上所有肉眼可见的生物中最坚强之一，但也是最没有雄心壮志的。在阳光充沛的地方，它们当然能生长得很欢快。但是在其他生物都不愿意去的一些地方，比如风吹雨打的山顶上，极低荒原上，除岩石就只剩下寒冷和雨水，地衣却能繁盛起来，它们几乎没有竞争对手。在南极洲的许多不毛之地，你能找到大片大片的地衣，超过400种，依附在每一块风吹雨打的岩石上。
有很长一段时期，人们想不通它们是怎么做到的。因为地衣生长在光秃秃的石头上，没有明显的营养来源，也结不出种子。以至于过去有很多有识之士认为，地衣就是正在慢慢向植物转变的石头。1819年就有一个叫霍恩舒克（Hornschuch）的博士在仔细观察之后高兴地宣布：“无生命的石头自动变成了有生命的植物。”
但当你真正地细致观察之后，你会发现，与其说地衣有魔力，不如说它们极其有意思。它们实际上是真菌和藻类的联合体。真菌负责分泌酸性物质溶解岩石表面，释放出矿物质，而藻类负责把矿物质转变成食物，维持它们的生存。这种安排虽然不够激动人心，但显然是成功的。全世界已知的地衣接近2万种。
与所有生长在严酷环境中的生命一样，地衣也生长得极为缓慢。要花上半个多世纪的时间，它才能长到衬衫纽扣那么一点大小。因此那些长到餐盘大小的地衣，或许有几百岁，甚至是上千岁。很难想像还有什么比这个成就更小的生存状态了。大卫?艾登堡（David Attenborough）为此动情地写道：“它们只是为了活着。哪怕是再卑微的生命，也要努力活下去。这令人动容。”
我们往往看不到生命的这种仅仅为活着而活着的努力。因为作为人类，我们总觉得活着应当有一个目的。我们大多数人有志向，有计划，有欲望。既然我们被赋予了美妙的生命，存在于世上，我们就应当充分享受活着的好处。但是像地衣这样的生命意义何在呢？它们也有着与我们一样强烈的求生欲望，甚至比我们还强烈。如果让我成为林中石头上的一片毛茸茸的东西，生活个数十年。我想我肯定对活着这事没有太大的兴趣。然而，大多数生命除了生存之外，看不出有什么更多的需求。
如果我们把整个地球45亿年的历史压缩到一天24小时之中，我们将看到生命出现的很早，大约是凌晨4:00，那是最早的原始的单细胞生物。过了两个多小时，清晨6点，最早的以硫为基础的微生物出现了。到了中午 11:18，蓝藻开始释放氧气，地球的氧气浓度首次大幅增长，而某种类似真菌的真核生物恰好同时出现。一直要到下午 3:45分时，地球上才开始出现多细胞生物，这种多细胞生物相当原始，它们悠然自得地生活了差不多 5 个小时。直到晚上 9:08，斯普里格在澳大利亚看到的埃迪卡拉动物群才首次亮相。随后，三叶虫登上了历史舞台，布尔吉斯生物群出现了，地球迎来了寒武纪生命大爆发。生命的进程明显开始加快，15分钟后，陆地上出现了植物。又过了不久，在这一天结束仅剩下不到2小时的时候，第一批陆生动物登场了。
感谢上帝，此时的地球迎来了20分钟的好天气。到了晚上10:25时，地球已覆盖上了石炭纪大森林，今天所有的煤就是它们的遗产，第一批带翅的昆虫也在此时出现。10:43 分，恐龙拖着沉重的步伐，登上了地球舞台，它们统治了地球长达57分钟的时间。在这一天即将结束前的21分钟时，一颗陨石砸到了地球上，于是爬行动物恐龙全部消失了，属于哺乳动物的时代开启了。人类出现在大约晚上 11点 59 分，这一天结束前的最后一分钟，那不过是一群刚刚学会直立身体的灵长类动物。在最后的 0.1 秒，人类才发明了文字，让我有机会写下这段壮阔的生命历程。
在这大大压缩的一天之中，大陆四处滑动，不顾一切地撞在一起。山脉隆起又复平，海洋来了又去，冰川前进又后退。在这一天中，大约每分钟就有三次，这颗行星的某处升起一道亮光，那是一颗至少是曼森级别的陨石撞了上来。在这样一种不断遭受撞击、极不稳定的环境中，有的东西能幸存下来，实在是一个奇迹。实际上，没有多少物种能生存很久。
现在，请你张开双臂，尽量伸长，如果整个手臂的长度比作是地球的全部历史。那么，在这个尺度上，从一只手的指尖到另一只手的手腕部分就是寒武纪之前的全部历史。所有复杂生命的历史就在一只手上。你只要拿起一把中等粒度的指甲挫，只需要挫一下，就能把整个人类的历史挫掉。
幸运的是，人类的历史并没有被挫掉，但是这种几率是存在的。我们看到的事实是：地球上所有的复杂生命都逃不过同样一件事情——灭绝。这已经一再地发生了。尽管生命很懂得聚集在一起应对危机、保护自己，但依然一个又一个的物种消失殆尽。而且，似乎越是复杂的生命，灭绝得也越快。这大概就是为什么如此多的生命毫无雄心的原因了吧。但是人类与地球上诞生过的所有生物相比，显然是特殊的，我们拥有了智慧和文明，但是，智慧和文明是否足以让我们有机会逃脱灭绝的宿命呢？我还没有答案，你是怎么想呢？不妨留言告诉我。
在地球生命的壮阔历程中，每当生命勇敢地做一些什么事情时，都会成为生命史上的大事件。当生命决定勇敢地离开海洋，就是生命史上极少的大事件之一。
陆地其实是一个可怕的环境：又热又干，曝露在强烈的紫外线下，又没有了使运动变得相对省力的浮力。为了能在陆地上生存，生物不得不彻底改变它们的身体结构。如果你捏住一条鱼的两端，它会从中间弯下去，因为脊骨不够结实，无法支撑自己的重量。所以，要离开水生存，海洋生物必须拥有一个能够负重的新结构，这绝不是一朝一夕能完成的。尤为重要的是，陆地上的生物必须发展出一种直接从空气中获取氧气的方法，而不是从水中过滤。这对于海洋生物来说，也绝对不是一个小挑战。但从另一方面讲，那些生活在海岸附近的海洋生物有强烈的愿望离开水，水下正变得越来越危险。因为陆地正在慢慢地结合成一块单一的“泛古大陆”，这意味着海岸线正在减少，滨海栖息地越来越少，生存竞争残酷。而且，海中又出现了一种无所不吃的新型肉食者，它们的身体是如此完美地适于进攻。自出现以来，在漫长的时间中几乎就没有变化，它们就是鲨鱼。所以，是时候离开海洋，寻找一个新的生存环境了。
植物占领陆地的进程始于4.5亿年前，陪伴植物一起的还有必不可少的小螨虫和其他一些小生物。植物需要它们分解和回收已死去的有机物质。大一点儿的动物还要再过段时间出现，但大约也就是在4亿年前。它们也大胆地离开了海洋。许多通俗插图给了我们这样一种印象，第一批冒险来到陆地上的居民是一种野心勃勃的鱼类，它们有点儿像现在的弹涂鱼，也叫跳跳鱼，可以在旱季时从一个水池跳进另外一个水池中。或者，我们甚至会认为是一种完全成型的两栖动物。你把我们的祖先想象的过于高大了，实际上，第一批肉眼可见的，能在干燥的陆地上移动更像是现代的潮虫，有时候也被称为球潮虫活鼠妇虫。每一个人小时候应该都见过这种小虫子，这是一种当你翻开一块石头或木头，会显得惊恐万状的小虫子，属于甲壳纲，你抓住它们时，它们会缩成一个小小的球状。
对于那些已经学会了从空气中呼吸氧气的动物来说，那是一个好时代。在陆地生命刚刚出现的泥盆纪和石炭纪，大气中氧气的浓度高达35%，而现在是21%。这使得那时的动物能以惊人的速度长到惊人的个头。
科学家是如何知道几亿年前大气中氧气浓度的呢？这要归功于一门名气不大但却很奇妙的学科：同位素地球化学。在泥盆纪和石炭纪的海洋中，充满着一种小小的浮游生物。它们把自己包裹在一个小小的保护壳里面。当时和现在一样，它们吸收大气中的氧气，然后与其他的元素，主要是碳化合，形成了耐久的硬壳，主要成分是碳酸钙。这也就是地球上长期碳循环中至关重要的化学戏法，之前的节目也说过这种戏法。虽然这一过程不怎么激动人心，但对于塑造一个宜居星球却是必不可少的。
这个过程的最后阶段是所有的微小生物死去，沉入海底，慢慢地被压入灰岩中。在被这些浮游生物一起带入坟墓的原子结构中，有两种稳定的同位素：氧-16和氧-18。地球化学家就可以大显身手了，因为灰岩中同位素的积累速率取决于它们创建时大气中的氧气和二氧化碳的含量。通过比较这两种同位素在远古时期的储存速率，地球化学家们就能推测出远古世界的很多情况，比如氧气的浓度，空气和海洋的温度，冰期的程度和时间等等。再结合其他化石残留中发现的同位素，还能知道更多的情况，比如空气中花粉的含量等等。尽管不能亲眼所见，但科学家能够有理有据地重建整个远古大陆的环境。
在最早的陆地生命生活的那个年代，氧气之所以能那么的充沛，有一个主要的原因是当时陆地上大量生长着巨大的桫椤树，且到处都是大片的沼泽。这种泥泞的自然环境打乱了正常的碳循环过程。巨大的落叶和其他死去的植物在地上累积的很多很多，来不及腐烂就随着潮汐的沉积物一起被最终挤压成了大片的煤层，直到今天还在支撑着人类的经济活动。
极高的氧气浓度显然促进着生物长得高大。迄今为止所发现的最古老的陆地动物是大约4.28亿年前，一只与现在的千足虫相似的节肢动物。它的长度只有 1 厘米。它是已知最早的陆生动物，也是已知最早的在身体外侧具有气孔这种原始呼吸结构的生物。2004 年，一位巴士司机和一位业余古生物学家在苏格兰发现了它。它的形态、形状和功能历经岁月却没有发生什么变化，是十足的活化石。
在那个时代，生存竞争已是相当激烈。捕食者往往会悄悄地发动突然袭击。所以，不算太意外，昆虫进化出了一种新的本领，能让它们在长舌的袭击中逃脱，这就是——飞行。有些昆虫把这种新的运动方式发展到了不可思议的程度，直到今天，它们也没丢掉这种技术。蜻蜓就是最好的例子，它们既能以超过30公里的时速巡航飞行，也能突然刹车、悬停，还能倒着飞。这种飞行的机动性远超人类的飞行器，但如果你因此来嘲笑人类的飞行器不如昆虫，那就错了。实际上，我们不能脱离体型来谈机动性，昆虫可以每秒钟扇动几百次翅膀，那是因为翅膀的面积足够小，如果等比例放大，翅膀和肌肉骨骼的强度并不会同比例放大，所以，如果蜻蜓长得越大，它的飞行机动性也就会越差。石炭纪的蜻蜓也呼吸着那时的富氧空气，所以当时的蜻蜓，确实能长得像今天的老鹰那么大。这是有化石为证的，双翅展开开始长达 75 厘米。但是，这种像鹰一样的蜻蜓是没有可能像今天的蜻蜓那样飞行的。那时的树木和其他植物也同样长得十分高大，杉叶藻和桫椤能长到15米多高，石松能长到40米。
最早的陆生脊椎动物，也就是最终进化成我们的陆地动物，在一定程度上，还是一个谜。主要的原因当然是缺少相关的化石证据，但是有一个叫贾维克（Erik Jarvik）的怪癖瑞典人却也让我们在这项研究上走了些弯路。在上世纪三十至四十年代，贾维克是一群斯堪的纳维亚学者组成的考察团的成员，考察团的目的是前往格陵兰寻找鱼类化石。特别是要寻找一种叫叶鳍鱼的化石，这种鱼被认为是人类的祖先，也是所有称为四足动物的共同祖先。
绝大多数在陆地上行走的动物都是四足动物，所有活着的四足动物都有一些共同的特征：四肢，每肢的末端都有最多5个指或趾，就是手指的指和脚趾的趾。四足动物是从在生物学分类上叫做四足类的生物演化而来。四足类和四足动物这两个词在生活中很容易被混淆，实际他们是两个差别很大的生物学名词。人类、恐龙、鲸、鸟类、甚至是鱼类，其实都是四足类，因为它们都是拥有四肢或附属肢体的脊椎动物，但四足类的生物可不都是四足动物。
但是，它们显然都有一个共同的祖先。人们怀疑，这个共同祖先的线索可以在大约4亿年前的泥盆纪找到。在那之前，陆地上没有会行走的生物。而在那之后，就出现了许多。考察队很幸运，它们发现了一种一米多长的生物，叫鱼甲龙。分析那块化石的任务落到了贾维克身上，他于1948年开始了这一研究，整整持续了48年。不幸的是，贾维克拒绝别人插手。因此全世界的古生物学家只得到了2篇简略的临时性的论文，贾维克在论文中指出那种生物有四肢，每肢有5个指头，确认了它的祖先地位。
贾维克于1998年去世。他死之后，别的古生物学家迫不及待地重新研究了那块鱼甲龙的化石。他们发现，贾维克数错了指（趾）头，实际上每肢的指（趾）头数量是8。而且，贾维克也没能看出来这条鱼不可能有行走能力。鳍的结构表明它无法支撑住自身的重量。毫无疑问，这只古生物对我们了解最早的陆地动物并没有多大帮助。到今天，已知的远古四足动物一共有三种，但没有一种是5个指（趾）头的。总而言之，从四足类到四足动物的这个中间环节我们依然没有找到，从这个意义上来说，我们仍然不知道自己是从哪儿进化来的。
但是，我们终究还是来了。当然，在通向万物之灵的路上，并不总是一帆风顺的。科学有故事，咱们下期接着聊。
