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    我已经在本章中提出了大规模灭绝事件的概念。整个地球的生命史,偶尔也会因大规模的灭绝事件而中断。在过去发生过的几次大规模灭绝事件里,其中最著名的应该是距今6500万年前的恐龙大灭绝。但是如果把当今的困境排除,那么规模最大的大灭绝事件应是著名的二叠纪灭绝事件。 如同寒武纪一般,二叠纪也是一个依靠化石记录来定地质年代分界线的时期。在2。5亿年前的二叠纪末期,地球上约有90%的物种消失了。岩石再次为我们提供了这起事件始末的证据,而史密森研究院的道格・欧文将这些证据拼接了在一起。叶片化石上的气孔数目告诉我们,在经过一段寒冷的时期后, 0872。52亿年前地球上的二氧化碳浓度和气温都处于较高的水平。在二叠纪末期,海平面突然下降,破坏了近海岸的动植物栖息地,也使得气候变得动荡。大量曾栖息于近海岸的动植物死亡并被分解。如同叶片上的气孔所记录的结果,尸体分解后产生大量的二氧化碳进入大气中,这导致了全球变暖并使得可以溶于水的氧气被消耗。更不幸的是,二叠纪的生物同时还遭受着另一重灾难的打击一一大量的火山无情地爆发了长达数百万年。虽然刚开始时,火山爆发会使地球变冷,但长此以往,会导致全球变暖并造成臭氧层的损耗。这些事件的
    《第一只眼》
    如果把鹦鹉螺的活体组织除去,它的外壳将会被海水充满,然后呈负浮力状态以至于最终沉人海底。这是人们对死亡后鹦鹉螺去向的传统看法,但这种看法却是错误的。验尸结果已经证实,对于死亡时软组织完好的动物,这种看法根本不切实际。在这个例子中,鹦鹉螺的尸体会在分解过程中产生气体,而这些气体很快就把鹦鹉螺体腔内的海水挤出去,并使正在腐烂的软组织膨胀。于是在几小时之内,死亡的鹦鹉螺就会浮出水面。虽然此时除了体腔之外,鹦鹉螺气室中的水与气体浓度仍然会维持死亡时的状态,不过几天之后,本来在外里面的腐烂身体就会与外壳分道扬,而留在气室里的海水会透过壳内体管向外流出。然后它们会如一颗椰子般在海面漂浮,直到接触到陆地。它们的外壳可能会留在陆地上就此变成化石,这就是菊石的化石很多出现在海边的原因。这也是曾经繁盛的菊石之所以能留下如此广泛的化石记录的原因。事实上,如果菊石在死后就开始沉入海中,而气室里的气体浓度依然维持正常水平,它们最多也只能在被水压压爆之前下沉到临界深度。这样的话,这种曾经极为繁盛的物种的遗体就无法保留下来了。这个推断在30年前就已经被定下来了,而最近有学者却又重新翻开了这份档案。一项新的生物学研究揭示了一个意想不到的转折
    《第一只眼》
    历经了一个多世纪的研究,人们已经认识到大气中二氧化碳浓度的上升会导致气温的升高。在最近的一项研究中,通过分析从42万年前冰芯中提取出的空气成分,再结合当时的气温,科学家也得出了与之相似的结论。可惜的是,对于冰芯的研究最远只能到过去的50万年。因此,为了将二氧化碳与地球生物学史上一些十分重要的事件联系起来,我们需要采用新的方法去追寻空气的历史。一个巧妙的新方法,就是利用那些广泛收集来的叶片类化石。 众所周知,植物需要借助二氧化碳来进行光合作用。而二氧化碳气体是通过植物叶子上瓣膜状的孔洞被吸收利用的。有研究表明在过去的200年里,由于工业化石燃料消耗的增加,大气中二氧化碳浓度增加了。同时人们也发现,为了应对空气中二氧化碳浓度的升高,植物叶面上的气孔数量也随之减少了。其实在大气中二氧化碳的浓度与植物叶面上气孔的密度之间,的确存在着明显的反比关系。现在的古生物学家就很好地利用了这种关系,研究的对象是银杏树及类似植物的叶片化石,最古老的可以追溯到3亿年前。科学家从俄勒网州立大学的收藏室里,取出彼此重叠的树叶化石,吹去古代树叶上的灰尘,并去测量这些叶片上气孔的比例。从而可以得知距今3亿年前的叶片上的气孔总数,并根据
    《第一只眼》
    来自加州大学伯克利分校的美国生物学家詹姆斯・瓦伦丁提出,只有当还存在未被占据的生态位(一种“生存方式”)时,可能会发生重要的多样性演化。这意味着寒武纪生命大爆发的触发原因,是在寒武纪时期突然出现了空置的生态位。遗憾的是,这个解释同样也是由于对寒武纪生命大爆发的误解。我们并非想解释为什么4个动物门会突然演化成38个,我们真正想知道的是,为什么内部身体结构不同的38个动物门,会在突然之间变成38个具有不同内部身体结构与不同外形的动物门。因为在长达1。2亿年的时间内这种演变并没有发生,而在这期间一直存在着可供生物演化的新生态位。举例来说,在这期间一直存在一个潜在的生态位就是:捕食者。在这1。2亿年期间,蠕虫状的体形基本上就像是一大块移动缓慢的蛋白质,但却没有动物演化出坚硬的躯壳、可以撕咬猎物的下与可以抓牢猎物的强壮附肢,如果拥有这些就可以去填补捕食者的生态位。在寒武纪生命大爆发之前有为数众多的潜在生态位存在着空白,但是由于某些不明的原因,这些空白的生态位并未被填补,这种现象一直持续到寒武纪初期。思考关于生态位的问题确实很重要,但这不是我们想要找寻的对于寒武纪爆发的核心解释。我们正在找寻的是一个影响因素,一个促使所有
    《第一只眼》
    我们现在已知的保存状况非常好且多样性丰富的动物群落化石都是来自寒武纪,至今还没有发现来自寒武纪之前的。正如前文所述,各个动物门身体内部的构造演化,其实比寒武纪生命大爆发还要早上12亿万年至5亿多年(取决于你相信哪个数据)。因此,今天在现生动物身上发现的各种身体内部构造,曾经的确隐藏于蠕虫体内长达数千万年的时间。现在我们可以真正去理解寒武纪中生命爆发的是什么了。在5。41亿年前到38亿年前,所有的动物门突然拥有了坚硬的外部构造(海绵、栉水母、刺细胞动物例外)。同时生物也从蠕虫状或是软体的原型转变成具备复杂且独特的体形(同样也被称为“表型”),尽管从地质历史时间的尺度上这只是一眨眼的瞬间。寒武纪生命大爆发的真正含义,我们现在已经可以理解了。 由于某些原因,在寒武纪之前,各动物门的早期成员并不具备硬质构造,因此也没有演化出独特的外表。这就引出了另一个问题一一寒武纪生命大爆发的原因是什么?为什么会发生寒武纪生命大爆发?要知道,生物能演化出坚硬的外表并不是偶然事件。在平静了相当长的一段时间以后,所有门类的生物同时发生了演化。这种广泛的相关性必定是受外部因素所强迫的。但是怎样的外部因素呢?究竟是什么导致了寒武纪生命
    《第一只眼》
    发生在埃迪卡拉动物群之后的寒武纪生命大爆发,是演化史上的一个里程碑,这次事件所具有的重要意义,或许只有生命最初的延生可以与之媲美。无论在澳大利亚的大堡礁还是在巴西的热带雨林,今天生物多样性的出现,都是寒武纪生命大爆发为这一切铺下的道路。这段时期爆发出的创造力空前绝后,而现生动物外形的设计蓝图就是在当时完成的。有牙齿、触手、脚爪和部的动物就这样突然出现。……达尔文还有当时的学者对于大约5.41亿年前的寒武纪时期硬壳化石的突然出现而感到困惑,并且在化石证据上这些生物也缺乏演化上的祖先。于是达尔文和他同时代的学者就假设,各个动物门早期的生命形式并没有形成化石,或是被埋藏在不适合被保存为化石的古老岩层之中。但正如我们所知,达尔文的研究只涉及微观演化。现在我们有许多保存良好的沉积岩(适合保存化石)的例子,由于这些沉积岩在寒武纪之前就已存在,所以“只有寒武纪时期的条件较适合保存化石”的观点就不再合理了。现在对于化石记录的解读,提出了寒武纪的生命“大爆发”,是一场由柔软的蠕虫样的外形演化出各式各样外部身体结构的“大爆发”。 寒武纪在地球历史上所占据的时间较为短暂,但在生命演化史上却十分的重要。生物在这段有限的时间里发
    《第一只眼》
    假如我说,基于外部形态特征,5.42亿年前只有3个门类,你会觉得诧异吗?此刻,大多数人可能会在脑海中浮现出这样的场景,在5亿多年的漫长时光里,动物的门类数量逐渐地从3个增加到了38个。如果按照这样的计算方法,地球3.2亿年前应该存在着20个生物门类。这种逐步的、平稳的演化的思想涉及一种被我们称为“微观演化”的过程。达尔文和华菜土就是这种思想的支持者。 关于进化论思想的革命,其实早在达尔文时期就已经出现了而现在我们意识到,地球历史中生命确实曾经经历着漫长的渐进式演化,又称为观演化,或者甚至会处于一种完全停滞不前的状态。但这样的演化状态会被一种“宏观演化”模式迅速地取代,即短时期之内爆炸性的演化,因此,出现了演化史中著名的间断平衡模式。这并非达尔文和同时期的学者们在当时忽视了宏观演化的现象,而是因为后人依托20世纪新发现的化石证据,以及现代化技术的应用,使人们对于生物从胚胎到成体的基因和发育过程认识的不断加深,才证实了宏观演化的存在。包括生命从胚胎到成体的加速成长,幼体的性征发育,以及重要基因的开启和关闭,都是引发生命演化的决定性事件。考虑到以上所有的这些,我想要改变我的论据,因为在5.42亿年前,地球上的
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    国籍: 英国
    安德鲁• 帕克,1967 年出生于英国,曾于澳大利亚博物馆从事海洋生物研究,同时取得悉尼麦克里大学博士学位。之后转往英国牛津大学动物学系开展研究工作,并于 1999 年成为英国皇家学会研究员。此外,他也是牛津大学萨默维尔学院的研究员。(更多)