部分 洪荒時代

地球的生命史不僅是博物館展覽櫃中收藏的貝殼和骨骸的演進過程，也不僅是生物形式和功能的變化過程，它更是史詩般的壯觀場面。在人類所有荒謬至極的信念裡，奇怪的一條便是堅持認為低等動物缺乏意識、無力自主，隻有人類纔是生命的主宰。

章

太陽之子

沒有目光能觸及它的邊際，也沒有儀器能測量出它的廣度，更沒有科學家能分析明白它的“水體”——它便是宇宙之海。沒有什麼東西能像它一樣空虛、寒冷，但正是這片浩瀚的星空孕育了我們的生命。在恆星世界裡，有的和我們的太陽繫一樣大，有的則比太陽繫大上無數倍。在這片虛無裡，恆星像魚群一般遊蕩著，但它們和魚群不同，魚群可能因為頭魚一時興起而改變方向，或是因天敵的突襲而被消滅殆盡——它們的命運完全掌握在變幻莫測的環境手中。而在宇宙裡，恆星的運行遵守著完美的秩序——從圍繞小小行星公轉的微小的衛星，到整個宇宙裡的超星繫世界，一切都遵守著這個自然界的法則。在這裡，混沌和突變是不存在的。

如今，利用先進的天文望遠鏡已經能看到數億個星繫。這些星繫聚成薄薄的表盤狀，這個“表盤”的直徑是其厚度的10 ～15 倍。若沿著這個“表盤”的赤道軸從一端走到另一端，恐怕要花10 萬光年之久——要知道光速是每秒約30 萬千米，人類脈搏每跳動一次，光就能繞地球轉7圈了。星繫是恆星聚集的地方，我們也處在這樣一個星繫之中，它就是我們所熟知的銀河。現在，我們已經知道自己在這個星繫中所處的位置——接近銀河繫的外側邊緣。當我們遙望銀河輕紗般的光暈時，視線所穿越的正是這個星繫的長軸。無論是太陽，還是種類繁多的恆星——由熾熱氣體構成的恆星，已經燃燒成灰燼的黑暗死亡恆星，疏散星團和球狀星團裡的單顆恆星，廣大的不規則星雲中的恆星，還有許多性質尚不確定的星雲中許許多多的恆星，所有這一切都在運動——不僅是星繫整體，也包括星繫中的各個小成員。

太陽和它忠實的隨從一起，在群星雲集的星繫裡走著自己的路，路線是由某種神秘的作用力決定的，這種作用力讓我們的宇宙協調如一，也讓太陽和它的隨從更緊密地結合在一起。幾百年前，哥白尼拋棄了人類的虛榮心，證明地球不過是太陽的附庸之一。現代天文學則在這條道路上走得更遠，徹底關閉了人類妄想的空間：太陽不過是億萬顆恆星中的一顆，而現在目之所及的諸多耀眼的恆星，很可能也並非全部。就像亡者比活人更多一樣，死去的恆星很可能比亮著的恆星多得多。在銀河繫之外，還有其他星繫，它們的形狀和大小都與銀河繫類似，但距離我們卻非常遠，以至於它們的星光傳到我們這裡至少要花100 萬年。

太陽和它的小小家族在宇宙裡遊蕩，就像被拋棄的貨物在洋流裡隨波逐流一樣。人類則像這塊漂流的碎片上的一個細菌，如無限時空中的一個分子，似永恆一日裡的一剎那。他們迷失在宇宙當中，對自己的存在意義和終歸宿全然無知。幸運的是，為了心靈平靜起見，人類的哲學思考也很少上升到天文學的高度。人類在意的就是天上的那顆恆星有朝一日或許會消失，除此之外，他們擔憂的不過是人世間的問題而已。但是他們仍然會對身外的宇宙產生某些興趣。畢竟，很可能正是宇宙中的某次突變給了他們生命，而未來一次類似的突變卻可能終結他們的生命。

現代的科學家從不懷疑，太陽繫中的行星、衛星、流星、彗星原本都源自太陽。分光鏡（光譜儀）已經證明地球與太陽的親戚關繫：這種儀器能把太陽射出的白光分解成一繫列光帶，每條光帶對應著一種確定素。我們從中得知，太陽素和地球素非常相似，地球上素基本都能在太陽上找到，在其他行星和它們的衛星及彗星上，我們也沒有發現與地球素素。顯然，太陽繫的所有成員之間都存在著親緣關繫。

地球和它的“姊妹”們是如何誕生的呢？對此人們提出了好幾種猜想。其中，法國天文學家拉普拉斯的星雲假說一度被普遍接受。他認為，太陽繫的母恆星是一團炙熱氣體星雲，直徑超過80 億千米，足以把太陽繫外側的行星——海王星的軌道也包括進來。這團母星雲緩慢旋轉，不斷收縮。由於溫度不斷降低，它的旋轉速度逐漸增大，終有一環氣體與星雲分離開來，自行凝固成一團氣體，並圍繞太陽旋轉，這便是母恆星產下的個子女——海王星。隨後，這團不斷收縮的氣體星雲不斷分離出一環又一環的氣體，天王星、土星、木星、火星、地球、金星和水星便依次產生。行星們也用類似的方式分離出各自的氣體環，這些氣體環終凝固成衛星，圍繞著生成它們的行星公轉，就像行星圍繞著太陽進行公轉一樣。

星雲假說初步回答了太陽繫形成的問題，當然這個說法還有缺陷。它太簡單，無法解釋太陽繫中的復雜運動。對母星雲在收縮到內側行星——水星軌道之內以前能否分離出氣體環這一點也有諸多懷疑。如果拉普拉斯的假說是正確的，那麼衛星應該都沿著行星自轉的方向進行公轉。但土星的一顆衛星、木星的兩顆衛星的公轉方向卻與其行星的自轉方向相反。同樣，按照拉普拉斯的假說，行星的自轉速度應該比各自的衛星的公轉速度快，而太陽應該是太陽繫所有成員中自轉速度快的，因為降溫和收縮過程會增加自轉速度。但實際上，靠近火星的衛星福波斯圍繞火星公轉的速度是火星自轉速度的3倍。木星占太陽繫的總質量比例不到千分之一，自轉速度卻是整個太陽繫中快的，要知道，按照拉普拉斯的理論，這一速度本應屬於太陽。

因此，星雲假說在現代物理學和現代天文學的事實面前隻能甘拜下風。但這卻促進了新一代科學家的成長，舊理論會不斷被新理論取代，是新理論成長的催化劑。星雲假說之所以會在科學發展史上占有一席之地，一是因為它的某些錯誤促進了新理論的發展，二是因為人類必須具備某種宇宙進化論的觀點，即便是錯誤的宇宙進化論觀點，也會像偽神一樣，敦促思想者們去不斷探究宇宙的終極真理。

在達爾文提出生物進化論之後，理論科學界重要的貢獻可能就是由芝加哥大學的張伯倫教授和摩耳頓教授提出的星子假說。和之前的學者一樣，他們也相信地球是太陽的子孫。但與拉普拉斯不同的是，他們認為太陽不僅是地球的母親，還是它的父親。他們認為，在遠古時期曾有一顆恆星運行到距離太陽足夠近的區域，它的引力足以對太陽產生影響。要知道，即使到了現在，太陽表面依舊不斷噴發白熱物質，噴發高度接近30 萬英裡，速度則超過每秒300 英裡。當然，噴發出來的物質通常都會落回到太陽中去。但在當時，太陽繫還在形成當中，噴發出來的物質很可能被經過的恆星用強大的引力從太陽的某一側拉了出來，形成一條螺旋狀旋臂。在恆星遠去之後，太陽的引力不足以將這些物質拉回去。於是，旋臂中的噴發物質就被分離出來。在寒冷的宇宙空間中，這些氣體狀物質迅速凝固成塊狀固體，有的大，有的小，還有無數微小的顆粒分散其間。所有這些星體都沿著橢圓形軌道圍繞太陽進行公轉。

隨著時間的推移，旋臂裡的大塊物質和小顆粒之間由於橢圓軌道的偏心率不同而發生踫撞。大的固體塊利用自身較強的引力，一邊公轉，一邊不斷吸收體積較小的物質，從而越長越大。它們通過掃蕩較小的物質，終成長為一顆行星。衛星成長的方式也相同，隻不過它們體積比較小，終無法長到行星的體積。同時，每一次踫撞都會使行星軌道發生少許修正，使之從橢圓形越來越接近圓形。需要注意的一個事實是：一般認為大行星（如木星、土星、天王星、海王星）吸收的星子物質數量多，它們的軌道也確實接近圓形；而那些無關緊要的小行星（太陽繫形成的副產品）圍繞太陽公轉的軌道偏心率確實都相當高。各顆行星吸收星子物質的方式和速率並不相同，這一點可以用來解釋為什麼各顆行星的自轉速度不同，也能解釋為什麼那3顆衛星會沿著與行星自轉相反的方向進行公轉。

星子假說很好地解釋了當時有關太陽繫的所有已知事實。但人們也對它的某些細節提出了修改意見。比如，巴雷爾認為，必定曾有相當大的星子物質墜入固態地核，其衝擊力和速度足以熔化成長中的行星；金斯和傑弗裡則堅信行星和它們的衛星從形成伊始就是氣液混合狀態；星子假說的擁護者堅持認為地球的成長十分緩慢，它絕大部分時間是既寒冷又堅固的。

很遺憾，無論想要證明這些假說裡的哪一個，所需要的關鍵證據都被深埋在後世不斷加厚的岩石碎片之下。如果地球是由液體凝固而來，那麼應該能發現在它冷凝過程中形成的原始地殼的遺跡，就像能在高溫熔爐裡找到礦渣一樣，但科學家至今還沒有類似的發現。同樣，如果地球是由寒冷的星子物質緩慢積累起來的，那麼我們也應該能找到這類物質的蹤跡，但大自然不會輕易讓我們得逞。自然界的各種變化要麼把這類蹤跡隱藏起來，要麼已經讓它們消失了。就我們目前所知，隻有一件事是確定的：過去的地球不可能同時呈現液體和固體兩種狀態。我們現在還很難在各種假說裡找到真理之路，但時間和未來的發現有朝一日或許會為我們指引出這條道路。

現在，對地球的早期歷史有兩種說法，對這一點我們應該感到滿意。二者之一後可能會被證明是正確的，但兩種都錯也不是不可能的。有些人相信地球從誕生之日起就是固體，他們認為它初是塊狀，大小大概是現在的十分之一。這個固體核在運行路徑上慢慢聚集星塵。它吸收的星子物質體積都不太大，不足以讓地球變成液體，但它們帶來的熱量又能夠讓它釋放出一些氣體。隨著地球不斷變大，它自身的引力足以阻止這些氣體擴散，這樣便開始形成大氣層。與此同時，放射性礦物的衰變也產生了熱量，這使成長中的地球內部壓力不斷增加，從而產生更多的熱量，易熔的岩石因而熔化成了液體，火山開始形成，更多的氣體被釋放到大氣層中。水蒸氣在大氣裡不斷聚積，終凝結成雨。這樣，地球岩石累累的表面就出現了水窪，低地終被水淹沒，海洋就此開始了漫漫生涯。

生命的誕生是各種適宜條件下的自然結果。它過去曾在泥濘中長期掙扎，未來卻可能比過去的夢想更加輝煌。即便到了未來，所有現在的適宜條件都不復存在，生命體也會繼續掙扎求生存。

那些相信地球曾是液體狀態的人講的故事更加悲哀。在他們的故事裡，地球昨天還在地獄般的高溫裡蒸烤，明天又將如月亮一般冰冷死寂。整個太陽繫都在走下坡路，生命不過是混亂暗夜裡的一道閃電，待白日降臨便將消失得無影無蹤。我們現在擁有生存所必需的特殊條件：充足的空氣和水、適宜的溫度。但地球注定是要滅亡的，它的氣溫會降到宇宙空間的零度，無論人類還是低等生物都將無法生存。太陽和它的孩子們會繼續在時空裡遊蕩，過去不過是記憶裡一段失落的片段，未來又全無希望。現在，我們不可能知道哪種說法是正確的，但時間會揭示真相。在那之前，就讓情人們繼續談情說愛、政治家繼續唇槍舌劍、科學家繼續為他們的理論添磚加瓦吧！

第二章

奇妙的無機物

生命是一繫列特殊條件風雲際會的產物，這種存在很可能是獨一無二的。在一片死寂的荒涼世界裡，生命顯得那麼渺小、虛弱、孤立無援。殘酷的環境一有機會就要打擊它。不管生命的誕生有多麼不可思議，它毀滅的悲劇卻每天都在發生。生命的存在是那麼脆弱：如果我們從15米高的地方摔下來，肯定會一命嗚呼。同樣，要是自然界發生大的變化，或是地球上的熱量、空氣和水的含量發生大的變化，一切生命也就都結束了。就我們所知，如果溫度高於水的沸點或低於水的凝固點，多數生命是不能長期生存的。實際上，大多數動植物生存所需的溫度要求更嚴格。地球距離太陽恰好夠近，能獲得維持生命所需的熱量，它又恰好夠大，能吸引住保存這些熱量的大氣層。空氣和水也一樣，要是它們的含量或成分發生較大變化，生命的脈搏就無法繼續跳動了。很多天文學家認為：在另一個星球上重現這些適宜條件的可能性非常小。大自然孕育了一切，有朝一日它也可能將一切全部摧毀。

在死寂的宇宙裡，我們的存在顯得既不合理，又無比獨特。生命與它誕生所需的土壤之間的聯繫實在太密切了，讓我們無法對生命本身給出一個令人滿意的定義。亞裡士多德說：“生命是能夠自我營養並獨立生長和衰敗的力量。”?2000多年後，斯賓塞認為：“生命是為了適應外在關繫而對內在關繫的不斷調整。”我們還可以引用許多定義，但都不能讓人滿意，因為它們描述的都不是生命本身，隻是生物的性質而已。我們對生命的了解並不比對聲、光、熱、電的了解更多，隻是對它有何表現略知一二罷了。

另外，隻有浪漫主義者纔會認為生命是無法理解的神秘存在。他們堅信生命是不可知的，有不可知的力量凌駕於現實世界的物質和能量之上。這些人並不怎麼關心真理，他們更在乎自己的希望和幻想。但我們所知的生命卻並非某種理論，它是一種過程。

20 世紀所有的科學研究都支持這樣一個結論：自然界沒有什麼東西是完全靜止的。“遲鈍的地球”隻是對那些視而不見的人纔顯得遲鈍罷了：地球表面的模樣始終在緩慢地改變著，動植物在時間的長河裡也是不斷地生長變化著，千姿百態，華美壯觀。拉馬克、達爾文和他們的繼承者曾經清楚地展示了生物世界的進化過程，現代物理學家和化學家同樣清楚地說明了物質的基本。物質和能量是不滅的。在一段短暫的時間裡，某些特定的動植物會以某些特定的形式占有一定的物質和能量。隨著生物的死亡，這些特定的形式也會隨之消亡，但物質和能量本身並沒有完全消亡，換個時間，換種生物，它們依舊存在，之後還會繼續被其他生物占有——如此循環，生生不息。通過這些形式，生命獲得了永生。

人類的錯誤觀念可以構成一座地獄，無生源說的幽靈曾經從中悄悄升起，並困擾著探究生命起源的科學家。當然，它隻是偶爾出現，出現時也很少受到歡迎。盡管它已過去多年，但人們都還記得它曾經是怎麼作惡的。它蒙蔽了古代社會全知全能的心靈：亞裡士多德、盧克萊修、維吉爾、奧維德、老普林尼；它導致中世紀的詩人、哲學家、博物學家紛紛誤入歧途；它讓馮·赫爾蒙特構想出了那個著名的“制造老鼠的配方”——往裝著髒亞麻布的罐子裡加幾顆麥粒或一塊奶酪，你想要的老鼠就會出現。由於當時缺乏可以進行精密觀測的儀器，更缺少精密觀測的意願，人們都相信生命可以由無機物自動產生。腐朽的骨架可以繁殖昆蟲，腐肉可以生蛆，雨水能產生微生物，采石場裡新敲裂的石塊能孕育癩蛤蟆，把馬鬃放進一杯水裡就能生出線蟲。有一個中世紀的意大利人曾嚴肅地發表他的研究結果：海水裡腐爛的木材能產生蠕蟲，然後蠕蟲會變成蝴蝶，蝴蝶終會長成夜鶯。

直到17 世紀晚期，纔有人認真質疑起無生源說的正確性。當時弗朗切斯科·雷迪發現，隻有蒼蠅在腐肉上產卵之後，蛆纔會出現。因此，蛆並不像之前人們所認為的那樣，是無父無母自動產生的，它的根源在蠅卵。隨後，借助顯微鏡，斯帕蘭扎尼、巴斯德、丁達爾和其他科學家證明：之前被廣泛接受的那些無生源說的實例不過是粗糙觀察得出的結論。科學界逐漸開始相信：由於無法證明生命能夠從無機物中直接產生，所以所有生物都有祖先。這一假說可以用那句著名的格言“萬物皆有源”來描述，它也是當代生物科學的圭臬。

但無生源說的幽靈又出現了，因為生命總有開始，亡者必曾生存。人們都相信地球上並不是一直像現在這樣棲息著各種生物，隻有在地表進化出適宜的條件之後，生命纔可能存在。同樣，大部分科學家都承認，無論在地球上，還是其他行星上，生命必須首先由無機物直接進化而來。那麼，“萬物皆有源”這句話至少曾有過這個初的例外。於是人們自然要問：曾經發生過的事，會不會再發生？即便到了現在，生命是不是還可能從無機物的泥沼中孕育出來？當然，這個過程可能已經變得極其緩慢或進展甚微，讓人無法察覺。光合細菌是遊蕩於生物與無機物之間的衛士，嚴格守護著這兩個世界的分界線。但就算是它恐怕也無法壓抑大自然的創造力。雖然現在沒有人知道這些問題的答案，但理性的科學家不會因為沒有親眼觀察到這一過程，也沒有在實驗室中實驗出來，就假定它不可能存在，畢竟這個過程在過去曾經發生過。科學家會努力尋找事實來說明——即便不能證明——這個過程在今天的地球上依舊可能存在。

大部分教科書對生物和無機物之間的相似性都輕描淡寫，或略過不談。它們滿足於強調兩者的區別，盡量不談及它們的相似性。確實，在絕大多數情況下，無機物——如原子、大海和太陽——的大小幾乎沒有限制，而動植物在這方面是有嚴格限制的。它們的存在形式也是如此：無機物有各種各樣的存在形式。但所有生物都必須嚴格遵循遺傳學原理。家貓可能會哭著想長出獅子的肌肉和利爪，但它們永遠也長不出來。無機物世界的組成材料是地球上已知的92 素，而生物世界素千變萬化的組合顯然已經感到滿意了。絕大部分無機物在結構上缺乏組織，而絕大部分生物都有著精密的組織結構——細胞構成組織，組織形成器官，它們彼此完全不同，卻相互依存，有機地結合在一起。此外，人們通常認為維持生命重要的現像是生長、適應環境和繁殖，但在“礦物王國”裡卻找不到它們的對應現像。

以上便是有關生物與無機物區別的主要觀點，兩者之間被人為劃出了一道不可逾越的鴻溝。但是，和大部分概而論之的觀點一樣，它們也忽略了例外現像，而在這個比較中，這些例外顯然纔是有意思的，很可能也是重要的。很久以前，赫拉克利特曾把生命比作火焰。首先，生物重要的特征之一是能從環境中獲取物質和能量來維持自身運轉。在這一點上，蠟燭的燃燒方式和生物體頗為相似：火焰從空氣中吸收氧氣，發生化學變化，放出光和熱。動植物用相同的方式從環境中獲取食物，吸收營養，並以各種形式散發出能量。就人類的成長來說，在嬰兒出生以前，卵子中的物質發生了變化；而在孩童成人之前，他的骨骼和肌肉也填充了一些新的物質，但他始終是同一個個體。從某種意義上說，我們不再是童年的自己；但從另一種意義上說，我們和童年時又毫無區別：火焰始終以相同的方式保持著個性。

比火焰的營養來源更重要的兩個值得關注的現像是擴散和滲透，它們在無機物和生物中都很常見。在一杯水中加入一些鹽，鹽會漸漸溶解，慢慢通過擴散過程均勻分布到整杯水中。擴散是由杯中的分子濃度分布不均勻導致的。鹽分子會從濃度高的地方移向濃度低的地方；相反，水分子會從濃度低的地方移向濃度高的地方，終導致杯中的液體濃度重新達到平衡：鹽均勻地溶解、分散在水中，而不會受重力影響導致濃度不均。

滲透現像是阿貝·諾雷在1748 年發現的，當時他把一個裝滿酒精的豬尿脬浸在水裡，觀察到水滲透進豬尿脬的速度要比酒精滲透到水裡的速度快得多，結果是豬尿脬漲大了。這種濃度較低的溶液通過薄膜向濃度較高的溶液移動的過程叫作滲透。正是滲透壓讓土壤裡的水分上升到了樹冠上的小樹枝裡。動物的消化主要是將食物大分子粉碎成小分子的過程。這些小分子在腸道中可以經擴散和滲透等物理過程被吸收。實際上，以這兩個過程為基礎，生物構造了一繫列至關重要的精細結構。

有些礦物質在高濃度溶液中會與其他溶液接觸，形成薄膜，這些薄膜能阻礙水和溶液中的其他物質通過。比如，把可溶性鈣鹽放進堿金屬碳酸鹽或磷酸鹽的溶液中，鈣鹽表面會形成一層滲透膜。膜內溶解的物質會對有限的表面施壓，致使滲透膜膨脹，膜內體積增大，這樣就會有更多的水湧進滲透膜，使礦物結構發生改變。動植物生長的原理與之非常類似。

法國南特的斯蒂芬·勒杜克 博士為滲透生長現像的研究作出了傑出的貢獻。滲透生長中的物質會從它所在的培養液中吸收營養，但和晶體生長不同的是，新物質的吸收不是用外加方式來實現的，而是通過套疊過程實現的。換句話說，是通過在原有物質的分子之間加入新分子來實現的。這樣會慢慢形成比初的礦物“晶核”重許多倍的物質，而培養液會減少相應的重量。生長中吸收的物質在被吸收的過程中經歷了化學變化，這也和動植物生長過程中吸收的物質一樣。滲透生長吸收了特定的某些礦物“食物”，拒絕了其他“食物”，隨後還排洩出廢物。

許多滲透生長物質會因為周圍環境中微小的刺激而在母液中四處遊動，很多物質會進行與營養狀況相關的周期性運動，還有些會通過出芽進行繁殖。在特定的條件下，某些衰退的個體會重獲生命力，傷口也會像生物組織一樣愈合。隨著時間的推移，滲透生長的滲透膜會變厚，生長減慢，終由於膜內外的滲透壓平衡停止生長。就像孩子的細胞年輕充滿活力一樣，滲透生長初期滲透壓高，長出的細胞豐滿，形狀優美；而隨著年歲漸長，人的細胞變得干癟衰老；終將面臨死亡，軀體和結構終將不復存在。

現在，我們回到初的假設中，即我們所知的生命隻是一種過程，那麼很顯然，生物與無機物之間的界線並不像絕大部分人認為的那麼清晰。滲透生長現像成功地模擬了營養、生長、形式、結構和感覺等維持生命所必需的現像。它已經非常接近這兩個世界的分界線。此外，盡管我們還不能人工制造原生質——所有生物發源的土壤，但在實驗室裡已經可以制造包括尿素在內的許多有機物，完全不需要任何動植物的輔助。這些現像和許多類似的事實表明，生物與無機物之間並無天壤之別，它們在本質上源出同門。

因此，勒杜克博士和其他科學家再次提出了無生源說的問題。盡管礦物滲透生長中不包括蛋白質，而且還無法和生物的化學復雜程度相提並論，但它確實讓無機物在形式和結構上都達到了動植物標志性的復雜程度。它們通過滲透壓和擴散物理作用，完成了和生物同樣的過程。現代化學家和生物學家還無法制造生物，但他們已經在礦物世界裡成功復制出許多生物生長過程和結構，包括某些在不久之前還被認為是生物特有的物質。回溯生命誕生的遠古時代，大自然完全可能在它的實驗室裡重復相同的實驗，隻不過它走得更遠，更進一步創造出了生物。這樣的過程現在也完全可能在深海中存在。沒有人了解遠古時代到現在大洋深處的情況。合成生物學家還沒能發現生命的配方，但它在生命誕生時必定存在，現在也依舊可能存在。

關於生命有一種新概念素、化合物、礦物、岩石、植物、動物可能都是某個巨大生物體的一部分。當代研究正慢慢為這種信念奠定基礎：物質從簡單的形式到復雜的形式，其進化的過程是連續的。植物王國和動物王國之間模糊的界線正在融合，沒人會拿奶牛做卷心菜沙拉，或是用卷心菜擠牛奶。因為奶牛和卷心菜具有明顯的界線，沒人會混淆它們。但有些單細胞生物同時結合了動物和植物的特征，植物學家和動物學家都把它們歸入自己的研究範疇。生物與無機物的世界在逐漸融合，生死之間的溝壑曾是妨礙科學泛神論形成完美教義的後障礙，而它正在消失。人類和石頭並不相像，但人類維持生命所需的過程卻和礦物的滲透生長過程幾乎一模一樣，這種相似性意味著生死之門或許可以通往其中任何一個世界。

第三章

生命的起源

沒人知道生命初是如何誕生的，又是在何時何地誕生的。由於無法確認生命是從無機物的混沌中破繭而出的，我們對35 億年前那天日落之後、個生命誕生之時的一切，很可能永遠無從知曉。初，無論是植物還是動物，也可能隻是幾塊原生質，它們被埋葬在海底的泥土裡，不太可能留下任何可以察覺的痕跡。即便真的留下了記錄，在受苦受難的地球上，35 億年的混亂也足以毀滅它們那些卑微的墓志銘了。

我們並不了解生命史的初階段，就像不了解地球進化史的初階段一樣。愛默生曾說：“自然界的一切都在書寫自己的歷史。”這句話說得沒錯，但時間洪流會摧毀許多記錄。地球在宇宙中的歷史初用火焰寫在原始的夜空中，直到多年以後，當它成為太陽繫中的一個獨立存在，有了自己的大氣層和海洋，它纔開始書寫人們可以閱讀的、確定無疑的歷史。地球已經存在約46 億年，但它寫在岩石上準確可查的歷史大約有35 億年。生物初的記錄寫在水裡，但直到它們長到能被人類肉眼和顯微鏡觀察到的尺寸，直到它們進化出能夠抗拒腐蝕的骨骼，能隨著墳墓的石化變成化石，它們纔留下可靠的記錄。生物在時光中的大遊行是以一種我們永遠無法理解的方式開始的。那個年代我們可能永遠無法了解，就像它結束的方式沒人能夠預見一樣，生物遊行結束的日子將永遠消逝在過去黑暗的地平線下。

地表上裸露的古老的岩石講述著關於變化的故事，它們記錄的事件發生在大氣層和海洋形成之後，相對平靜的時代建立之前。廣為人知的記錄來自蘇必利爾湖周圍，人們大量研究了那裡在這個早期時代形成的岩石。這段時期被稱作“太古宙”，事實也和它的名字一樣悠遠漫長，幾乎占了有史以來全部時間的三分之一。我們對它幾乎一無所知，一個原因是那段時期的各種混亂讓歷史記錄變得復雜模糊，另一個原因則是後來的時光依舊混亂，模糊並消除了更多的記錄。

年輕的地球內部發生了頻繁的縮張和動亂。大量灰燼和熔岩從地表裂縫和火山口噴發到地表。花崗岩像潰瘍一般，在地殼上殺出一條血路。地面上偶爾也會有短暫的間歇期，平靜的波濤會輕輕拍打寧靜的海岸線。不過在絕大部分時間裡，在地球的絕大部分地區，地下世界裡的魔鬼們不斷地把地獄搬上地球表面。但就在這段時期裡的某個時候，沒人知道具體是哪一天，紛擾的世界突然盛日降臨，大自然所有不安分的能量終於知天順命，物理世界裡盲目的奮鬥終於有了意義。有什麼東西在太古宙的廢墟裡騷動不安——個造物終於誕生。

盡管我們對生命的原始形態不盡了解，但想像力並不會受事實束縛。初的生物不太可能像現存的任何動植物。構成地球骨肉的是岩漿，而形成所有生物身體基礎的則是原生質，二者在化學和動力學方面存在著巨大區別。生命在獲得可以與現存的任何生物媲美的身體形態以前，很可能經歷過前細胞化學階段，這更增加了它的復雜性。但這一點沒人了解。幸而這個問題基本上隻是學術性的，無關緊要。

我們有理由相信，早的生物更像是植物，而不是動物，但在這裡我們也遇到了如何明確區分兩大王國界線的問題。現存的許多生物都結合了動物和植物一些典型的特征。通常而言，植物有葉綠素，動物沒有，但有些植物也缺少葉綠素，如蘑菇和毒蕈；而有些動物卻有葉綠素，如某些原生動物、無脊椎動物和水螅類等。不是所有的植物都扎根大地，也不是所有的動物都能自由行走。有些植物像貓兒一樣敏捷，也有一些動物如卷心菜一般遲鈍。大部分植物能從周圍的空氣、土壤和水中獲取氣體和液體養分，並以此維生，但也有些植物像嗜血的動物一般殘暴無情。大部分動物以植物為生，因為它們缺了某些隻在植物體內存在的物質就活不下去，但也有少數動物擺脫了這種限制，它們顯然天賦異稟。早的生物和植物一樣，直接從周圍的無機環境裡獲取營養物質。因為它們沒有別的可喫的，除非自相殘殺，但要是它們當時選擇了自相殘殺，現在我們就不用在這裡討論這些問題了。

早的生物很可能以亞細胞或單細胞形式生存了數百萬年，喫的是泥土，喝的是原始海洋裡的海水。因為它們必須生活在海洋或是大湖裡，隻有這些地方纔能始終保持足夠的濕度，保護它們嬌小的身軀不被地面上的強風烈日吹干、烤干，保證羸弱的生命不會瞬間被扼殺。

終，生命必定進化到了和現在的細菌近似的復雜程度。除了一些濾過性病毒，細菌是已知生物中小、簡單的一類，它們把生存標準降得極低。人類無法用肉眼看到任何細菌，所有細菌都是靠一個變成兩個的簡單分裂方式來繁殖的，但隻有在它們獲得充足的食物、長到一定大小纔會繁殖。它們在其他任何生物生存的地方都能生存：水中、陸地上、空氣中的塵埃裡，甚至在某些從未發現過的地方，比如，在地下幾百米深處的石油層中。有些細菌生存離不開氧氣，有些則隻能在缺乏氧氣的條件下生存，還有些會以鐵、硫和其他物質為食。

如果細菌確實是早期生命形態的遺留產物，那我們就很難理解，為什麼在時間洪流從它們身邊滾過了幾十億年，親屬都進化得更高之後，它們還依舊保持著原始形態？命運變幻或口味怪癖是無法解釋的，細菌看過那些比它們更強大、更睿智的物種的崛起，也看過那些物種的覆滅。或許，它們由此甘心保持簡單狀態——即便一無所獲，至少獲得了長存。

我們從未在古老的岩石裡發現過確定無疑的細菌化石，之所以推斷它們在太古宙已經存在，是由於當時存在著大量的石灰石、花崗岩和鐵礦石。有些人認為，現存的某些細菌能從海水中吸收碳酸鈣，再把它們以石灰石的形態在海底排洩出來。某些早的石灰石可能也是通過類似的方式制造出來的。當然，許多石灰石還是在之後的年代裡通過純化學方式產生的。石灰石和煤一樣，也是碳的一種存在形式，它不僅意味著細菌的存在，還意味著可供細菌活動的更高級植物的存在。鐵礦石也是同樣的情況，某些鐵礦石也許同樣是由嗜鐵菌制造出來的。它們從海水中素，再以某種形式把鐵沉澱到海底。

直到多年古宙的黎明期過完，生命纔開始留下更多直接的存在證據。當時地球已經慢慢進入更為平靜的狀態，火山咆哮不再那麼頻繁，河流安靜地將水送進海洋。當然，在加拿大古老的土地上還遊走著巨大的冰川，海底的無數熔岩流仍然將全世界儲藏豐富的銅礦送往密歇根州北部，但總體古宙的世界平靜安寧，對生命親切友好。

生命正是從這時開始用大量化石記錄自己的存在的。這些記錄模糊不清，甚至有些還存疑，古宙遺跡的真實性不容置疑。在經歷了數十億年與疾風大浪的搏鬥之後，生命面對前所未有的良機，取得了巨大的勝利：面對惡劣環境的打擊，某種簡單生物長出了石灰質的骨骼，有了脆弱的肌肉。在目前已知的化石記錄裡，古老的化石是在與安大略省亞瑟港相距不遠的陡古宙地層底部發現的。這些化石呈號角狀，直徑從幾釐米到幾十釐米不等。有些專家將它們歸為海綿類，另一些專家則認為古宙後期的石灰藻有古宙末期，蒙大拿州的條件特別適宜石灰藻的生長，它們在內陸湖裡長到巨大的尺寸，後來甚至耗盡了湖水，為落基山脈騰出了地盤。除了這些化石，還有很多蠕蟲在遠古海岸的泥土裡留下了洞穴。也有些人表示發現了其他所謂的化石，包括甲殼類動物、原生動物和細菌等，但這些發現都經不起推敲。近年來，約翰·W. 格魯納博士利用顯微鏡，對密歇根州古宙岩石進行了一些有趣的研究。他認為，它們是細菌和藍綠藻的化石遺跡。但其他科學家並不承認這些化石的真實性，因為它們經歷了太多變化，歷史無法確定。這些化石可能確實是原始植物的遺骸，也可能是來自礦物世界的冒牌貨。

對於從生命誕生到長得足夠大、足夠強壯、足以留下化石記錄這一時期的情況，是一片空白，這也是人類地質大的空白。生物在地球的歷史上留下不可磨滅的痕跡之前，有超過三分之一的時間默默消逝了。初的生物出現時已經是成熟的石灰藻和蠕蟲，同現存的石灰藻和蠕蟲區別不大。但我們隻能猜測它們的歷史，實際上，即便是從原始細菌開始推測，到石灰藻也有漫長的路要走。在從前者到後者的進化之中，必須出現葉綠素——植物中的綠色有機酸。除了原生質，葉綠素是自然界奇妙、神秘的物質。有了它，植物可以利用太陽能，用二氧化碳和水制造出澱粉，進而制造出蛋白質。隻有植物體內有了澱粉和蛋白質，動物纔能出現。動物需要澱粉和蛋白質，所以隻能依靠植物過活，植物是營養的終古宙泥土裡的蠕蟲喫植物，並把植物體內死亡的原生質轉化成自己活的原生質。它們用蛋白質構造自己的身體，在這個過程裡深入探索化學的復雜性。就連偉大的化學家也無法重復它們的成就，他們甚至無法理解。

在難以計算的漫長時光裡隻出現了簡單的海藻和蠕蟲，這似乎不是什麼值得炫耀的事，但若把有史以來的時間分成兩半，這些生物便是生命在前一半歷史裡輝煌的勝利，就像人類的存在是後一半歷史裡的輝煌一樣。此時，它們還隻不過是黑暗中的形體，但命中注定，它們將很快作為遊行隊伍的排頭兵，走進更光明的時光之中，而且這支隊伍終將遍布整個地球，取得一個又一個輝煌勝利。

第四章

早的化石

萊伊爾和達爾文把地質記錄看成粗心的歷史學家用一種不斷變化的方言寫成的歷史。這部史書我們隻有一卷，這一卷隻講了地球一部分區域的歷史，而其中更是隻有寥寥幾章被保存下來，每頁隻有幾行字。地球的岩石記錄就像它的居民一樣稀裡糊塗，一樣受過嚴重傷害。

在過去的歲月裡，大陸海撥反復升高又反復被侵蝕。數不勝數的百萬噸級岩石碎片和數百萬種生物都被埋進海溝深處，它們很可能永遠被埋在那裡，永遠不會被人類發現。另外，地球上肯定生存過無數動物和植物，但命運甚至無法滿足它們卑微的不朽願望——保留骨骼。很多過去的生物沒有骨骼，隻是一團容易腐爛的肉而已。當生命逝去時，腐敗就降臨了，時光不僅吞噬了它們的身體，也抹殺了它們曾存在過的記錄。就算那些身體長有抗腐蝕的堅硬部分的生物，也隻有少數躲過了腐敗對外殼、骨骼和原生質的侵蝕，更何況很多幸免於被腐蝕的生物後來在地球的翻滾中被摧毀了。

能留下過去的化石遺跡是極其罕見的偶然事件，這使生命之書裡失落的書頁遠不如留下來的重要。每年我們都會發現新的化石，證明我們對現有的化石記錄遠沒有研究透徹。其中，值得注意的一點可能是，盡管大自然裡簡單的事物表面上看起來無比復雜，但科學已經大為進步，可以把地球歷史這團亂麻理出一個頭緒了。

盡管我們對太古宙的了解支離破碎，但比起對隨後時代的了解，已經算是極為豐古宙行將結束之時，整個地球上大陸的海撥都被抬升得很高。它們承受了後世漫長歲月的侵蝕磨損，一直屹立到今天。當時的動植物沒有留下任何化石記錄，所有不願意被風吹雨打侵蝕的岩石都被河流衝進了海溝深處，一起被衝走的還有所有生物的外殼和骨頭，當時，它們有些生活在陸地上的湖裡或溪流中，還有些生活在海岸線上。它們是古往今來沉沒到海洋裡的寶藏中有價值的一批。

於是，當一部分大陸被侵蝕到海撥足夠低之後，淺海便悄悄潛入陸地，這些淺海和今天的哈得孫灣頗為相似，它們還帶來一大批奇怪的生物。我們對海洋初侵入的區域及它們開始侵入的方式一無所知，但海水從北到南湧進了現在被落基山脈和阿巴拉契亞高地占據的地方，然後積滿了北美的低窪地區。它們慢慢占據了一部分內陸盆地, 所到之處蜂擁著各種生物，這些生物的外殼被埋在沙地和泥土裡，後來這些沙土變干結塊，形成了堅固的岩石。

這些沉積地層與它們古宙地層形成了鮮明對比。相對而言，它們的裂縫和扭曲更少，因為地球終於擺脫了早期的激烈動蕩，並獲得了平靜。新地層中到處都有大量化石遺跡存在，這成了區分新舊岩石層的標志。事實上，隨著海洋的入侵，一——古生代——也開始了，在這個時代地球對生命很友好，而生命也在這個時代贏得了一些重要的勝利。

實際古宙和古生代之間那個失落的黑暗年代裡，生命已經獲得了許多優勢。在某處不知名的海洋裡，海水用海藻和蠕蟲貧瘠的身體變出了精妙的魔術。在那些未知的時代裡——除了靠推測，那些時代很可能將永遠保持未知——剛出現不久的簡單生物已經培養出了許多新品種，其多樣性幾乎可以與今天的海洋生物相比較。後來的時代留下的證據清楚表明，隻有無法想像的漫長時光纔能造就這樣的多樣性。它們是如何出現，又是通過什麼方式完成的？目前依舊是進化史上的一個不解之謎。

植物化石在早古生代水域的沉積地層中十分罕見，這可能是由於很多原始植物結構十分簡單，缺少木質組織，因此無法保存下來。但由於植物在所有動物生命中都不可或缺，所以當時必定曾有過大量植物，隻有這樣纔能維持為數眾多、種類豐富的動物的生存。當時，有些植物甚至可能已經到陸地上來探險了，而動物還隻是滿足於待在水裡，畢竟植物纔是生物大進軍中的開路先鋒。我們無法確定這一點，因為這段時期的大陸歷史已經失落了。直到很久以後，纔有植物在棲息地留下了明顯的痕跡。歷史初的舞臺都被動物強占了。

除了脊椎動物，其他所有類型的動物在早古生代的大海裡已經存在。它們是為數眾多卻不起眼的種群（包括蠕蟲、軟體動物、甲殼動物和其他親緣類型）的祖先。它們命中注定要在隊尾走完大部分遊行路程，並一直走到今天。魚類、兩棲類、爬行類、哺乳類（包括終的人類）依次崛起，引領著這支遊行隊伍一直向前，每一種都比前輩走得更遠一些。現在，人類已經走得那麼靠前，他們甚至隻把那些低等兄弟看成海鮮大餐裡的原料，根本不屑於假客氣地對它們表示出一點兒友好，所以科學家說起它們時很難被大眾理解。但在任何類人生物還沒有誕生時，這些低等動物就已經是生命鬥爭中的老兵了。人類和之前的地球霸主們並無不同，他們身體的某些基本機能也拜低等動物所賜，他們的動脈裡也流淌著低等動物的血液，而人類卻輕易忘卻了這些謙遜的先輩的辛勞。

盡管這些低等動物已經度過了黃金年代，但地球在相當長的一段時期內無疑曾是屬於它們的。遠古的海洋富饒溫暖，它們蜂擁其間，直到海角天涯。它們沿著海島海岸線的淺水航道在海陸之間漂流。在北美洲、南美洲，斯堪的納維亞，俄羅斯的西伯利亞，中國、印度、澳大利亞，乃至格陵蘭和南極洲的岩石裡都發現了它們的遺跡。但它們之所以聲名遠播，並不是因為數量豐富或分布廣泛，值得紀念的其實是這樣一個事實：早在遙遠的年代之前，它們就已經解決了在地球上謀生的一些基礎也困難的問題。

這些過去的生物隻有少數幾種留下了存在過的記錄，但當時它們的多樣性和復雜程度遠遠超出這些記錄所顯示的。在古老的海洋裡，長有石灰質和玻璃纖維的纖細外殼的單細胞動物肯定也像今天的海洋裡的動物一樣種類豐富。但我們卻很少找到它們的骨殖，這可能是因為它們體形太小了。海綿是遲鈍、像植物的動物，但它們卻在世界上贏得了安全又寧靜的一隅，在之後的漫長日子裡再也不用操心挪動身體。珊瑚不在出現早的生物之列，但它們在古生代過後不久就出現了，而它們的姐妹——水母則出現得早得多。由於地質史上一樁罕見的偶然事件，它們的記錄一直保留至今。水母骨骼的99% 都是水，但由於某種奇跡，它們中有些成員不僅逃過了饑餓的同代生物的攻擊，而且被埋進泥土後還熬過了3個地質年代裡地球上所有的動蕩不安。水母是少數幾種身體缺乏堅硬部分卻留下了化石記錄的動物之一。

當時昆蟲的種類也很豐富，但我們對它們的了解很少。因為它們除了足跡和洞穴，什麼都沒留下。棘皮動物是個興旺的種群，現存的代表動物包括海膽和海星，它們當時剛剛開始發展起來。其中的一種——貝類，分布廣泛，為數眾多，如腕足動物或燈籠貝（得名的原因是有些後期的種類長得像羅馬燈）。這些動物突然出現之後不久，就完善了身體上的兩個器官，從而確保了後代子孫繁榮興旺。和大部分無脊椎動物一樣，燈籠貝的骨骼套在體外，而非長在體內，這和有脊椎魚類、兩棲類、爬行類、鳥類的骨骼相反。起初，它們靠身體肌肉的力量把骨骼的兩半部分連在一起，後來進化出了接合部位，通過它把兩半接合起來，這樣，肌肉除了負責開合外殼，就不需要再做什麼了。早期的磷酸鹽外殼也被拋棄了，取而代之的是耐用得多的石灰質外殼。這些“發明”很快被進化中的所有燈籠貝采用，這個種族成了古生代海洋裡的統治者，在與時間及更高級的生物的競爭中存活下來，一直活到今天。

種類繁多的軟體動物當時也開始出現，有些動物表面看上去還頗像燈籠貝，而長得像蛤蜊或牡蠣的貝類還未出現，後來占據統治地位的類鸚鵡螺生物當時也很罕見。那時的蝸牛還背著小小的圓錐形外殼或簡單的圈狀外殼，為數也不多。它們的親緣翼足螺（又稱海蝴蝶）則長著簡單的圓錐形外殼，從殼裡伸出一個翼狀肉瓣器官。靠著它，這種動物能在水裡迅速移動。這無疑讓那些更為安靜、更熱愛和平的同儕驚愕不已。翼足螺是當時為數多也成功的軟體動物，但它們的黃金時代早已過去。和諸多生物一樣，它們的過去遠比未來更加燦爛。

如果和之前存在過的簡單生物做比較，那麼這些動物中有很多都足夠優秀；但要和當時的一個巨大種群——早期甲殼類動物做比較的話，很多動物就不值一提了。那些甲殼類動物與現存的蝦和龍蝦有著遙遠的親緣關繫，它們是那個時代裡的生物學奇跡。在整個早古生代，它們都是地球上迅速、強壯、敏銳、的居民。其中，占統治地位的一類軟體動物身體被分成3節，因此叫作三葉蟲。

三葉蟲在古老的古生代岩石中種類豐富。這引起了早期博物學家的注意，他們就這種動物的樣子展開了廣泛的猜測。有一個博物學家說它們是甲蟲的翅膀，另一個說是毛蟲，第三個則跳出來說這些是蝴蝶化石。三葉蟲以亡者特有的、令人羨慕的耐心默默忍受學者們對它們的誤解，直到瑞典植物學家林耐準確說明了它們與現存的甲殼類動物之間的親緣關繫。

和蝦或螃蟹比起來，三葉蟲是一種簡單的甲殼類動物。但要和蠕蟲、軟體動物或當時的其他無脊椎動物做比較，三葉蟲則是一種高級復雜的動物。有些早期的三葉蟲還很原始，長著分成多節的身體、小腦袋和尾巴，說明它們的祖先和蠕蟲很相像。人們相信，這些蠕蟲祖先的後代還包括後世巨大的海蠍子和與之有親緣關繫的鱟（hòu），後者現在還在許多海灘上徘徊。因此，盡管三葉蟲隻在進化學家、鳥類和拿著釣魚竿的男孩子中間有名氣，但它們的確是生物早的一塊豐碑。有些進化學家堅信，昆蟲、蜘蛛和人類都是從三葉蟲進化而來的。如果時間能證明這種觀點是正確的，那這些蟲子終將咸魚翻身。

三葉蟲的祖先完全是人們推測出來的，因為三葉蟲在古生代早的海洋裡出現時便已經羽翼豐滿，有些甚至在留下化石記錄之前就已經達到了，之後便退化了。它們中絕大部分都擅長遊泳，但也有些靠爬行來移動。退化的三葉蟲藏身在泥土中，終失去了眼睛。三葉蟲身體分節，體表上裹著一層類似牛角和哺乳動物毛發的物質。絕大部分的三葉蟲能像犰狳一樣把身體蜷曲起來，把柔軟的重要器官裹進背上的硬殼裡。這種習慣讓三葉蟲在漫長的歲月裡抵擋住了惡劣天氣和天敵的攻擊，也讓一些個體在種族滅絕後還能生存在地球上。

盡管三葉蟲隻是一種小動物，但在整個早古生代，即寒武紀、奧陶紀和志留紀，它們在原始海洋生物裡占據著統治地位。大部分三葉蟲長約七八釐米，但也發現過超過30釐米的三葉蟲巨怪。它們在自己的時代裡是統治性的肉食者和清道夫，在數不清的漫長歲月裡曾是生物世界的主宰。遺憾的是，衰退和滅亡同樣被寫進了它們的命運當中。

在地球生物早的一批種類豐富的化石遺跡裡，我們看到了許多證據，證明三葉蟲通過追求安全的生活方式，已經獲得了普遍的優勢。即便是等的海綿也進化出了多種不同的身體形態來適應各種不同的環境，同時完善了一種簡單卻實用的腔腸繫統，以此來獲取食物，排出廢物。它們嘗試過有性繁殖和無性繁殖，嘗試過群居生活和個體獨立生活，還進化出了簡單的神經繫統和骨骼。

水母家族則長出了觸須、嘴巴和消化腔來獲取食物，還進化出了有效的刺細胞陣列，以避免成為其他生物的食物。有些蟲子長出了分成多節的身體，一端有口，另一端是肛門。它們是種同時具有分化神經繫統、消化和排洩廢物的專屬器官、心髒及類似高級動物的左右對稱特征的動物，也是這些動物裡簡單的一類。人體和蟲子的軀干都可以沿長軸分成互為鏡像的兩部分；而低等動物則像輪子，長著軸心和輻條。燈籠貝綜合了比它低級的生物的所有優點，還進化出了單獨的雄性和雌性器官、專屬的呼吸器官和更強壯的骨骼。蝸牛有獨立的頭部，頭上長有眼睛和觸角，還有用於運動的肉足和將內髒包裹保護起來的肉質覆蓋物。

但三葉蟲集中體現並超越了其他生物獲得的所有優勢。它們有分節的身體，有角質層骨骼保護身體，有復雜的肌肉繫統來控制身體。它們有嘴巴、牙齒、喉嚨、胃、消化腺、腸和肛門。由肌肉構成的心髒將血液泵入靜脈、毛細血管和淨化血液的鰓。它們還有簡單的大腦、神經鏈、觸覺和視覺器官，很可能也有了嗅覺和聽覺器官，這些器官能夠指導它們的活動。同時，它們也已經完整進化出了用於爬行和遊泳的專屬附屬器官和用於有性繁殖的器官。

在地球生命史連續記錄的初階段，大自然在三葉蟲身上展示了無脊椎動物身體的完美形態。在這樣的身體裡，消化道位於神經繫統之上，骨骼則覆蓋在體外。這對於在靜水中久坐的生物而言足夠了，但對於生活在溪流裡和陸地上的生機勃勃的動物而言，這樣的身體顯然太過弱小，不夠使用。當原始魚類的祖先次迫切想做更多的運動時，原先的無脊椎身體便徹底變革了。沒有人知道大自然到底是如何交換了消化道和神經繫統的位置，或者它到底是如何把骨骼從體外轉移到體內的。但我們確實知道一點：當無脊椎動物還在享受早古生代海洋的溫暖愜意時，它們中的進步分子就已經試驗了一種全新的身體，以適應更嚴苛的環境的要求。即便在初的地球霸主的鼎盛時代，它們的末日也在醞釀之中。

第五章

從三葉蟲到無脊椎海洋動物

安全狀況是如此捉摸不定。盡管從早的生物開始，所有的生物都在努力追求著安全，卻沒有誰做到過。即使在三葉蟲力量的期，也有天敵折磨著它們。有無數張嘴要喫飯，它們在直接對峙時不敢有所行動，但面對公共食品櫥時就肆無忌憚了。大自然母親生育了無數子女，卻從不會為它們提供充足的食物。它讓大部分孩子過得頗為艱難，勉強為繼。大部分生物一輩子盼望的不過是喫掉別的生物，同時不要被別的生物喫掉。在生物變得足智多謀之前，殺戮是競爭勝利的主要手段。當時也和現在一樣，生物不可能隻靠自己活下來。那時弱小的生物也總有辦法從形式簡陋卻十分重要的食物來源中獲得養料，也有辦法用要麼不引起注意、要麼導致味道不佳的形式儲存它們。它們總能用這樣或那樣的方法活下來，單單這樣就讓強者的生活變得更艱難了。

我們無從知道比三葉蟲弱小的那些同時代生物對它們的衰落作出了多大貢獻。但我們確實知道，在奧陶紀——古生代的第二階段，有一種軟體動物進化成了三葉蟲強大、危險的對手。實際上，它們在寒武紀時的海洋沉積裡還不存在，隨後卻迅速崛起，取得了統治地位，在之後的許多個時代也沒有放棄這一權力。如今，三葉蟲已經絕跡多年，但這些軟體動物仍然生存在地球上。這個積極進取的物種留下的一種可敬的幸存者，便是南方海洋裡兇殘嗜血的鸚鵡螺。

初，鸚鵡螺的祖先（它們也是烏賊和章魚的遠祖）生活在長長的圓錐形外殼裡。隨著時間的推移，它們的殼逐漸變彎，形成了螺旋狀。但在開始階段，直殼類為數多，也強大。棲息在這些外殼裡的動物具有高度組織化的身體結構。它們有獨立的頭部，頭上有眼睛和觸角。觸角不僅用於進食，還用於爬行和遊泳。所以，頭部也承擔了足部的作用。這種經濟適用性至今在種類繁多的生物裡依舊十分常見。由於這一特性，這些動物被稱作頭足綱動物。這個詞在希臘語裡指的就是它們引人注目的特征——頭腳並用。

頭足綱動物誕生後不久，就長出了圓錐形的小外殼來保護柔軟的軀體。隨著生長，它們的外殼也不斷延長，新長出的外殼與廢棄的外殼之間還建起了“牆壁”。有些化石長達幾十釐米，包括數十個小室。動物死亡時住在外面的那個小室裡。換句話說，這些動物不光背著自己的房子，還把住過的所有房子都背在背上。它們的外殼很薄，空的小室裡裝滿有浮力的氣體。它們中很多都非常擅長遊泳。

早期的直殼頭足綱動物不僅與三葉蟲爭奪食物，也吞噬了大量的三葉蟲。它們到志留紀纔達到力量的，當時三葉蟲已經開始衰落。它們的出現很可能加快了三葉蟲衰落的速度。

但是，一種偉大的生物不可能因為存在競爭者、天敵或外部影響就徹底滅絕。死亡終是從內部導致的。三葉蟲沒能與時俱進，它們沒能長出骨骼來保護虛弱的內部器官，也沒有進化出進攻性武器。比如，後來它們的親緣動物長出的鉗子。當別的生物進化出效率更高的身體時，三葉蟲仍然固守著自己的生活方式不能自撥。到後，它們像玫瑰一樣開出花來，三葉蟲“陛下”身上長滿了尖刺和膿皰。但這種改良是在物種衰落過程中產生的，對一種已經腐朽的文明而言，它過分奢侈了。總之，三葉蟲的末日即將到來。

生命在許多方面都無與倫比，但其中獨特的一點便是讓生命永遠向前的探索精神。在頭足綱動物和三葉蟲爭奪海洋霸權時，志留紀的一塊海灘上靜靜地誕生了一隻蠍子。據我們所知，它是種呼吸空氣的動物。隨後不久，幾種海綿狀植物從海洋故鄉裡爬了出來，試著到陸地上生活。在所有嘗試裡，重要的就是當時在大陸河流中生活的魚類祖先所嘗試的新身體。一進入海洋，這種身體立刻就發揮了作用。原始魚類是早的脊椎動物，它們掃蕩了當時的整個世界。脊椎動物從此勢不可當。

沒人知道早的魚類是從哪裡、以什麼方式起源的。地球對此緘口不語。我們尚未發現它們祖先的任何蹤跡。這是生命史上極富紀念意義的一章，但我們很可能永遠找不到它們的化石記錄。因為早的脊椎動物很可能不僅體形微小，而且沒有任何能保留下來的結構。

我們梳理了整個生物世界，尋找一種能說明脊椎動物原型的生物。現存簡單的脊椎動物之一是文昌魚。這是一種懶惰的小型海洋生物，小半生都埋在溫暖的沙灘裡。盡管它們長著簡陋的脊椎，脊椎頂部有神經索，還長有許多鰓裂，但它們缺少真正的魚類身上的許多裝飾品。它們設法活了下來，但卻沒有四肢，沒有頭蓋骨，沒有下顎，沒有脾髒，沒有生殖管，也沒有心髒、眼睛或大腦。由於種種缺陷，它們被叫作魚類的預言——這個稱呼充滿希望，但卻並無道理。因為它們的簡單是退化而非原始造成的。它們的希望就是不要再繼續退化下去。

被囊動物（或者叫海鞘）的情況在某種程度上和文昌魚類似，它們是小型的吸附或漂浮型的水生動物，種群龐大。背囊動物的胚胎尾部有進化完好的簡陋脊椎，脊椎頂部有一條明顯的神經索，但在成體中，脊椎和神經索都消失了。成體與脊椎動物的聯繫就是精巧的鰓繫統。穴居的囊舌蟲也是這種情況，它們的鰓裂、脊椎殘餘和背部神經索都明顯是退化的表現。這類動物很可能處在物種的第二個孩童期。它們的身體在某種程度上可能類似於原始的祖先，但對我們探明脊椎動物的起源毫無幫助。

人類曾多次嘗試在身體分節的無脊椎動物中尋找脊椎動物的祖先，但至今也沒有成功。簡單的脊椎動物必須具備3個特征：鰓裂、脊椎、背部神經索，但目前還沒有發現任何一種無脊椎動物具備其中任何一個特征。有些無脊椎動物腹部圍繞著長神經索，很多理論抓住這一事實，把這些動物的頭和腳倒過來。遺憾的是，這樣它們的嘴就非得長到頭頂上不可了。但持有這種理論的人是不會因為這樣的小細節而放棄的，他們隻會假定之前的嘴閉合了，在正確的地方又長出了一張新的嘴。其他理論不會這麼把動物翻過來，而是假設這條神經索會圍著腸子繼續長下去，在它的下方再長出一個新的消化器官。這些理論之所以有趣，主要是因為它們說明了一點：所有人對脊椎動物的起源實際上都一無所知。

對早期魚類起源有價值的證據，或許是典型的現代魚類在水中推動身體前進的方法。它們靠左右擺動前進，就像旗幟在微風裡飄動一樣。這一點很重要，因為海洋中的無脊椎動物沒有一個是用完全相同的方式前進的。很多無脊椎動物根本不動，而是像植物一樣扎根海底：它們中包括所有海綿和珊瑚的成體，以及海百合、已經絕種的海林檎和海蕾，還有很多軟體動物。有些無脊椎動物可以慢慢移動，如海葵。水母能遊泳，但遊得很糟，會受風、潮汐和水流的限制。它們就像許多年後湯姆林森看見它們時一樣：深邃透明的藍色大海像沉沒的月亮一樣暗淡。甲殼類動物和它們的親緣動物主要靠類似腿的附肢來遊泳和爬行。烏賊能用嘴強力噴水，把自己向後衝。隻有某些類似蟲子的動物會用魚類般的起伏動作遊泳。但它們的遊泳方式和魚類不一樣，而是和真實性成疑的大海蛇的方式類似：它們扭動的方式是上下擺動，而不是左右擺動。

無脊椎海洋動物是它們所處的海洋的造物。它們和大海一樣，即便不是完全靜止，至少也很懶惰。和其他生物一樣，它們也是環境的產物。它們從來不需要高度進化的運動方式，而魚類確實進化出了這樣的運動方式。因此，很多權威理論認為，魚類如此運動是對完全不同的環境所作出的反應。

溪流裡的岩石如果纏上了漂浮物，那麼漂浮物的遊離端就會隨著水流左右搖擺，這是阻力小的表現，是在流水和重力的共同作用下可能的折中結果。對於一端抓在岩石上的蟲子來說，它們懶惰的身體也學會了同樣的搖擺運動。張伯倫堅信，脊椎動物的祖先必定曾這樣生活過。在充滿活力的溪水裡，這些祖先——不管它們是誰——受到刺激，進化出了把脊椎動物和低等親戚區別開來的特征。

它們要想在溪流中改變位置，隻要加強水對它們的推動作用就行了。沒人知道大自然是如何讓這些早的先行者適應新環境和新的生活方式的。我們不知道它們怎麼能夠在任何時間、任何地點都找到一種方式，讓它們的造物適應自己的生活。它們很可能經歷過無數次失敗，纔制造出這樣一種身體，足以完成在流水中生存的困難動作。這樣的身體兩側必須進化出分節的肌肉，纔可以通過這些復雜的肌肉發出收縮波。無脊椎動物身體松弛，必須設法變硬，纔能支撐這些肌肉。理查德·斯旺·魯爾 提出，早的支撐物可能是被水壓縮從而變硬的膜，後來出現了軸向的支撐軟骨，終則出現了由小骨頭聯結而成的支柱，這種支柱既強壯又靈活。身體背部和側面的皮膚褶皺則長成了用於保持平衡的鰭。但這一理論還無法解釋魚類終獲得的其他特征。

很多魚類在河流裡完善了身體，之後又回到了大海，那裡的生活更輕松。它們中有些進化出了紡錘形的身體，可以在水裡迅速而輕松地遊動。後來，有些海洋爬行動物也有了同樣的身體形態。後，海豚之類的哺乳動物也采用了這種形態。據我們所知，這樣的身體是適合水中生活的。當你看到一群海豚在船的尾波間優雅地掠過水面時，你會被它們的美麗所折服。

由於海洋的影響減小，很多早期魚類退化了。在條件更艱苦的陸地水域，它們提高了心智，增強了體魄。而大海裡缺乏這樣的艱苦條件，它們便陷入了所有生物的天生傾向——退化。不過，盡管有些回歸大海的魚類出現了退化現像，魚類這個物種整體卻能更輕松地掌握自己的生活。後來出現的海洋爬行動物和海洋哺乳動物也是如此，它們都是陸地環境的產物。重要的是，這些動物都沒能孕育出更高級的形態。盡管榮耀滿身，但它們終究隻是幕後角色，隻有在大陸上，在更兇猛的鬥爭中，纔能取得進步。

魚類終於豐富起來時，地球也為它們做好了準備。無脊椎動物已經度過了時代，但它們的成就絕非無足輕重。它們的身體對自己的生活環境而言足夠了，石灰質骨架增強了這些身體，讓它們能更好地應對世界動蕩。它們孕育出了頭足綱動物和三葉蟲這樣具有高度組織的動物。但對於無脊椎動物，我們能說的差不多也就是這麼多。除了昆蟲在晚古生代崛起是個例外，其他的無脊椎動物的進化之路本質上都在早古生代停滯不前。它們的後代現在依舊在海洋中生存，形態和結構細節已然迥異，進化程度並不比祖先們更高。它們代表了大自然保守的一面。另外，種魚類充滿了生命的動力，代表著大自然的進步一面。它們在懶惰者的世界裡幾乎是特立獨行。但它們僅僅是開啟更偉大日子的先驅者，在被遺忘之前還有漫長的時光要經歷。而它們死前還將給後代留下一件無價之寶——脊椎。如果沒有脊椎，無論兩棲動物、爬行動物、鳥類、哺乳動物，還是人類，都將永遠不會出現。

第六章

從水生脊椎動物到陸生爬行動物

100 多年前的一天，一位化石挖掘者在科羅拉多州坎寧城附近用錘子敲碎了一塊石頭。這塊石頭曾是奧陶紀海洋的沉積泥沙，早已硬化，在落基山脈的形成過程中被擠出了地面。它被錘子敲碎時，突然露出了一片貝殼。之前從奧陶紀的海洋沉積地層裡曾挖出過不計其數的貝殼，但它不一樣，它很顯然是某種類似魚類的生物的甲骨，是一種脊椎動物的存在證據。此前從未在這麼古老的岩石中發現過比甲殼動物更高級的動物。這位挖掘者繼續努力，又發現了更多的同類碎片。這些碎片至今仍是可靠的脊椎動物遺跡中古老的化石。

這些化石，以及後來在懷俄明州和南達科他州的同時代地層中發現的類似化石，一起揭開了一群奇怪魚類的故事。在奧陶紀之後的志留紀的岩層裡，還發現了保存更好的遺跡。如果繼續講述這個故事，泥盆紀的標本則標志著故事的高潮和黯然收場。這是一個關於失敗的故事，一群魚向著錯誤的進化方向，遊進了淤塞的永無之鄉。盡管從許多地點找到了大量遺跡，但對於這些我們所知的古老的脊椎動物的來龍去脈，依舊疑雲重重。它們從未暴露自己與魚類祖先的關繫，或是與那些更為成功的同胞之間的關繫，後者想方設法一直遊到了今天。

這樣，甲冑魚——又叫作“硬殼魚”——就因其孤立和神秘贏得了一絲尚不確定的榮耀。它們身體的一部分包裹在骨骼外殼裡，這種方式在當時非常流行。被包住的是它們的頭部和胸部，後肢像魚一樣無拘無束地伸出來。這種新舊創意的奇怪組合，意味著無脊椎的身體和有脊椎的身體之間的相互妥協，但卻帶有欺騙性。現在，我們對這種奇怪的生物已經知之甚多。比起無脊椎動物，它們更接近脊椎動物。實際上，它們已經被我們列入脊椎動物的行列，但是它們依舊沒有進入魚類進化的主流。它們中的絕大多數都在泥裡懶洋洋地趴著，身體並不是從無脊椎的祖先那裡繼承而來的，而更可能是來自長有甲冑、迅捷靈活、類似魚類的祖先。這些祖先的身體缺少能保留下來的堅硬部分，它們把甲冑傳給了甲冑魚。作為企圖逃避無法擺脫的命運的後一件無用的武器，就像之前那麼多失敗的動物一樣。早的甲冑魚化石都支離破碎，出土之處又都是沉積地貌，兩者結合起來，說明這些動物當時生活在河裡。大自然與人類的理論常常背道而馳，有時是把我們想要的信息藏起來，有時則隻給些自相矛盾的零碎信息。在甲冑魚的問題上，它兩者都做到了。科學家無法把這些魚類納入脊椎動物進化的主流，但從它們的棲息地和化石遺跡來看，大自然又必須通過某種方式把它們和主流聯繫起來。我們相信，外部的硬殼隻不過是過去時代的殘留，而初步形成的脊椎，則昭示著它們發展的方向。隻不過，它們終失敗了，並退出了歷史的舞臺。當時的環境刺激著甲冑魚的親緣動物取得了許多重要的進步，而它們卻沒能設法取得同樣的進步。這真是古生物記錄裡一處令人迷惑的矛盾。

在志留紀和泥盆紀的海洋裡漫遊的另一種魚是節頸魚——脖子有節的魚。它們同樣被魚類的主流進化方向所忽略了。和甲冑魚一樣，它們也在進化的道路上徘徊。如果把能否生存下去作為是否優秀的判斷標準，它們顯然是個錯誤。但在它們身上沒有任何類似甲冑魚的明顯退化跡像。相反，它們在自己的時代裡是強大的動物。在某種意義上，這也是有趣的。

沒人知道節頸魚是從哪裡出現的，也沒人知道為什麼到了泥盆紀結束時，它們突然就消失了。解剖學家還在爭論它們到底應該和甲冑魚、鯊魚，還是肺魚歸在同一類。它們長著可以活動的脖子，這一點讓它們引以為傲，因為任何時代的任何其他魚類都做不到。在被死亡的黑暗之水吞沒以前，它們長出了被甲冑包裹的巨大身體，長度超過6米，下巴長滿了善於撕肉的利齒，用來對付同伴。它們在所有方面都完美適應了海洋生活，儼然藐視眾生、唯我獨尊，但它們就在這時滅絕了。節頸魚是早反映出命運的諷刺性的範例之一，至今依舊是好的一個範例。

在這些古老的海洋裡的鯊魚是現存鯊魚的祖先。它們中絕大部分很原始，一些在背部和腹部長著許多匕首狀的刺；另一些的皮膚則像小羊皮手套一樣平滑。除了比現代的鯊魚簡單得多，並無更多區別。和其他很多靠鰭運動的掠食者一樣，鯊魚的起源也不為人知。它們後來在古生代海洋裡的數目非常多，種類也變得十分豐富，並且挨過了漫長歲月的種種苦難，一直活到今天。

鯊魚種族在雄性雄風猶存之時孕育出了硬鱗魚。硬鱗魚渾身包滿鱗片，並進化出了許多種類，後來更孕育出了真正的有骨魚類，為現代貿易和體育運動作出了巨大貢獻。但它們的原型卻不肯輕易說再見，盡管瀕臨絕種命運，但它們依舊緊緊抓住生命不放。目前在歐亞大陸和北美洲尚存有雀鱔和鱘魚，在非洲也存活著兩種原始魚類。但它們的日子也屈指可數了。

在所有原始魚類裡，重要的是原始的葉翅硬鱗魚和它們的近親——肺魚。它們和原始的鯊魚源自同一個祖先，骨骼則主要是軟骨。葉翅硬鱗魚堅硬的魚鰭很容易讓人想起高等陸生脊椎動物的四肢。早期的肺魚和它們現存的後代一樣，身體裡有魚鰾，在水源枯竭時可以代替鰓，起到簡單的肺的作用。這些等的絕種魚類身體裡的優點，即將傳給其他種族，並征服一個新世界。

從動物首次長出脊椎開始，海洋顯然就無法留住這些不安分的孩子了。大陸此前一直是風和雨的遊樂場，但它如今即將成為動物和植物奮鬥的主舞臺。其中的領導者開拓了通往新國度的條道路。但在海岸線以上，在干燥的岩石之間，它們面臨著嚴峻的考驗：在能做到快速運動或長途跋涉之前，它們必須先發明新的呼吸器官和運動器官。沒有人知道那些魚類探險家的真實模樣，我們隻知道它們初肯定長有葉翅硬鱗魚的簡單四肢和肺魚的原始肺。也許有朝一日，某位化石挖掘者會發現這些魚類的祖先，很可能證明它們也是批四足陸地動物的祖先。

如今，生活在澳大利亞、非洲和南美洲的肺魚，重新書寫了早的陸地脊椎動物的奮鬥史。在水中家園因旱災而干涸時，它們用泥巴做成了繭，在繭上留出小洞，從洞裡把空氣吞進原始的肺部。靠這種方式，它們在不喫不喝的情況下能活8個月。當水回到它們生活的河口和沼澤，它們就爬出溶解了的爛泥屋，重新用鰓呼吸，在所有方面都繼續過著一條魚的普通日子。

陸生脊椎動物的祖先很可能同樣長著原始的肺，但它們當時肯定還長出了強壯的鰭。當水干涸時，它們的鰭可以當作四肢使用。它們沒有縮在“繭”裡消極抵抗，而是劃著水越過了淺灘，尋找著更清潔、更深的水域，那裡生活會更輕松。其中有些動物不可避免地走向了高地。如果我們認為是冒險精神驅使它們離開水面的，那就太擬人化了。干旱會周期性地到來，導致它們面臨著窒息而亡的威脅。周圍的水太淺了，無法讓它們繼續漂浮，也無法阻擋從那些弱小同伴的腐尸上散發出來的臭氣，它們若不能振作就要滅亡。生物的所有進步都是這種迫切需要所驅使的結果。

在原始的肺和四肢被改造到能勝任陸地生活之前，可能已經過去了數百萬年，同時也湮滅了數以百萬計的生物。到底有多少歲月和多少種魚投入了種兩棲動物的制造中，我們永遠無法知曉。我們知道的是，大約在志留紀晚期，在葉翅硬鱗魚和肺魚未被發現的祖先身上，肯定已經具有兩棲動物的潛在基因。我們知道，它們生活在周期性干旱的壓力之下，這種刺激足以鼓勵它們離開水面。我們也知道，在泥盆紀結束之後不久，就已經存在真正的陸生脊椎動物，它們在此之前可能已經存在了。我們甚至曾經認為，它們中的一個在泥盆紀沼澤的淤泥裡留下過一個腳印。這個腳印無視後來地球變動造成的一切威脅，終安靜地躺進了耶魯大學的博物館。但是，仔細研究後發現，留下這個腳印的並非沼澤，而是典型的海相沉積。沉積中還留下了生活在距離海岸十分遙遠的地方的海洋貝類的遺跡。兩棲動物不可能把腳踩到這種地方。盡管這塊化石在耶魯大學備受推崇，也被不少教科書提及，但它可能是無機世界施加的騙術。它的名氣正是斯蒂芬森所謂“標準化的錯誤”的絕好例子。正如名字所示，兩棲動物過著雙重生活。它們在水中產卵，用魚類的生活方式度過年少時光。然後，它們中大多數在成熟期到來時爬出水面，長出適合陸地生活的腿和肺。從一開始，它們就對水中和陸地上的生活做了折中，從未徹底投身於其中任何一種環境。雖然它們為後來者開闢了道路，但自己卻從未達到本應達到的卓越程度。幾百萬年過去了，它們還是沒能下定決心，依舊在兩個“愛人”之間徘徊不定。

早期兩棲類動物的輝煌並沒有反映在微不足道的蠑螈、青蛙和火蜥蜴身上，它們至今還延續著雙重生活的傳統。它們的先驅——堅頭類兩棲動物——很可能是在地球地質年代前四分之三的時間裡迸發出的精美的進化火花。它們占據了晚古生代的沼澤和森林，是新領域裡不容置疑的霸主。它們中的大多數表面看起來像蜥蜴，隻是整個頭都包著硬骨，隻在鼻孔和眼睛處開口。和其他大多數四足動物不一樣的是，堅頭類兩棲動物長著3隻眼睛。它們的第三隻眼和波呂斐摩斯的獨眼一樣，生在額頭正中央。雖然這隻眼睛對它擴張視野很可能作用不大，但它卻經由不計其數的生物代代相傳，一直傳到今天，並極大地拓寬了進化論者的視野。第三隻眼在新西蘭一種現代蜥蜴的身上完整地保存了下來，而退化的第三隻眼更是埋藏在現存的所有脊椎動物的大腦裡，也包括人類。

除頭部外，堅頭類兩棲動物身體的其他部分也或多或少被盔甲和鱗片保護著。它們中有些長得過於肥胖，隻能費力地把肚子拖在地上行走。另一些外表則長得像蛇，擅長奔跑