宇宙自然生命简史：49 寒武纪生命大爆发的真相
上期节目我们讲到莫里斯在美国自然历史博物馆无意中发现了一个大宝库，他们从此一头扎了进去。
这个英国研究小组的分类工作表明，寒武纪是一个无与伦比的生物体形大创新、大实验的年代。在整个地球生命的历程中，前40多亿年，生命看不出来有任何的雄心壮志向着复杂前进，可是突然间，在距今5.3亿年左右的500万到800万年的时间中，所有直到今天仍然在世的生物体形结构都被创造出来了。今天你看到的任何一种生物的体形结构，都是在那次寒武纪的生命大派对中被自然选择首次“设计”出来的。
然而，比创造更让人惊讶的是，不知道为什么，有那么多的体形结构戛然而止了，也就是说，这些体型结构的生物没有继续演化下去。根据古尔德的统计，至少有15种，很可能多达20种门类是我们所未知的（这个数字在大众中流传的说法很快上升到了100，远远多于研究寒武纪的科学家们所真正宣布的）。古尔德在书中写道，“整部生命的历史，实际上是一个大规模淘汰、少数幸存的故事，而并不是很多人误以为的，是一种向着更多、更好、更复杂的稳定演化。看来，进化上的成功，与玩彩票挺像的。”
在这个大浪淘沙的游戏中，有一种小生物着实幸运地留了下来，这对我们而言无比重要。因为这种被称为皮凯亚虫的像蠕虫一样的小生物有一根最最简单的脊柱，它是已知的所有脊椎动物的最早祖先，当然也包括我们人类。你可以想象一下，自己在面对这样一个小蠕虫，但又不得不把它们当成是自己的直系祖先时的感受。在布尔吉斯化石群中，这种小蠕虫并不多见，天知道它们离灭绝有多接近。古尔德打过一个著名的比喻，经常会被引用，用来说明我们的进化成功是多么侥幸的一件事。古尔德是这么说的，“如果我们把生命进化的录像带倒回到布尔吉斯页岩的那个年代。从同一起始点再放一遍的话，像人类这样的智慧生物再次出现的几率微乎其微。”
古尔德的《奇迹的生命》一书于1989年出版后，褒贬不一，但在商业上却获得了很大的成功。有许多科学家压根儿不同意古尔德的结论，争议很快演变成了骂战。在许多讨论寒武纪的文章中，“爆发”一词往往指的不是生物学上的远古事件，而是当时人们的脾气。
实际上，现在我们已经知道，至少在寒武纪之前的一亿年，复杂生物就已经存在了。这一点我们本该早就知道的。沃尔科特在加拿大发现布尔吉斯页岩的四十年之后，在地球另一端的澳大利亚，年轻的地质学家斯普里格（Reginald Sprigg）发现了一些更加古老的重要东西。
那是在1946年，当时的斯普里格还只是一名受雇于南澳大利亚州政府的助理地质学家，他被派往埃迪卡拉（Ediacaran）地区调查废弃的矿井，那是一块偏远的干旱地。斯普里格的工作是调查有没有废矿适合利用新技术重新采矿，所以他其实根本无需研究地表的岩石，更不用找化石。但有一天午餐的时候，他随意地翻开了一块沙岩，吃惊地看到岩石的表面覆盖着精致的化石，很像是树叶留在泥巴上的印记。这些岩石的年龄早于寒武纪大爆发的年代。事实上，他当时在观看的正是从微生物到大型生物的过渡期。
斯普里格因此给《自然》杂志投了一篇论文，但被退稿了。第二年，他在澳新科学促进会的年会上宣读了这篇论文，但依然没有引起会议的兴趣。那些岩石上的印记被认为仅仅只是“非生物的偶然痕迹”，比如说是由于风、雨或潮汐留下的图案，总之与活体生物无关。斯普里格并没有彻底死心，1948年他去了伦敦，在那年的国际地质大会上作了一次演讲，但遗憾的是仍然没有人相信他。最后，实在没有更好的途径了，他就在《南澳大利亚皇家学会学报》上发表了他的成果。接着他又辞去了政府的工作，去从事石油勘探了。
又过了9年，也就是1957年，有一个叫约翰·梅森（John Mason）的小学生在英国中部的昌伍德森林漫步时，发现了一块嵌着奇怪化石的岩石，样子有点像现代的海笔，这是一种生活在海里，长的很像羽毛笔的生物，实际上他们是由很多的水螅虫群居形成的。进一步研究后，发现这种古生物与斯普里格曾经四处宣讲的那种标本完全相同。梅森后来把这块化石交给了莱斯特大学的一位古生物学家，他确认这块化石来自前寒武纪时代。有一家报纸还刊登了梅森的照片，把他描写为一位小英雄，至今仍然有许多书会提到他。他发现的这种古生物种类被命名为梅森恰尼海腮属，以兹纪念。
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今天，在阿德莱德市有一幢胖胖的可爱建筑，那就是南澳博物馆。在楼上的某间房间中，有一个玻璃柜子，里面存放着斯普里格发现的埃迪卡拉标本原件，以及当时在整个弗林德斯山脉（Flinders Range）所发现的1500多件化石中的大部分。但是所有这些并没有引起广泛的注意。化石上蚀刻出的图案挺模糊的，没受过专业训练的人看不出什么东西来。它们大多很小，呈圆形，偶尔有些带有隐约的条纹。福泰把它们叫作“软体怪物”。
这些东西到底是什么？它们又是如何生活的？关于这些问题，人们的观点很不一致。从表面上来看，它们没有用来进食的嘴，也没有用来排泄的肛门，甚至没有用来消化的内脏器官。福泰说，“在生活中，它们中的大多数很可能就只是趴在砂质沉积物的表面，就像没有固定形状、软绵绵、毫无生气的比目鱼一样。”它们中最活跃的，也不会比水母更复杂。所有埃迪卡拉生物群都是双胚层结构的，也就是由二层组织构成。而今天除了像水母、珊瑚这样的生物之外的所有动物都是三胚层结构的。
给大家解释一下胚层的概念，所有的动物在最初诞生时，都只有一个胚胎细胞。而这个胚胎细胞就好比一颗圆形的巧克力豆，从外面啃起的话，会感觉有层次。包括人类在内的所有脊椎动物都有三个胚层。叫做外胚层、中胚层、内胚层。具有辐射对称性的动物，如刺胞动物门，过去叫腔肠动物门，就只有两个胚层，包括水母、珊瑚、水螅和海绵等都是两胚层的动物。一般说来，外胚层会形成表皮和神经组织，内胚层形成肠腔上皮和消化腺上皮，中胚层形成骨骼、肌肉、血液、淋巴和其他结缔组织。
有些专家觉得两胚层的生物不能算是动物，而应该算植物或者真菌。动物与植物的区别即使在今天也并不是很明确的。比如现代的海绵，它们生活在一个固定的地点，没有眼睛，没有大脑，也没有跳动的心脏，但它们被归到动物中。福泰是这么说的，“当我们回到前寒武纪时期，那时动物和植物的区别就更加不清晰了。但话说回来，也没有人规定非得分出个彼此来。”
除了某些水母，没有人认为埃迪卡拉生物群是任何现在还活着的生物的祖先。许多权威专家把它们看作是某种失败的实验品，想复杂化但又没有成功，这很有可能是因为它们太懒而被吃光了，也可能是在与寒武纪时期更灵活、更复杂的动物的竞争中败下阵来。
福泰在书中写道：“现在活着的任何东西都和他们不像。在它们之后出现的任何动物，都很难解释为是它们的后代。”
古尔德认为这些生物对地球上生命的发展最终并未起到太大的作用。在寒武纪之初，有着大规模的生物灭绝，除了水母，所有的埃迪卡拉生物群都没能进入生命的下一个阶段，即便是水母，我们也不确定是它们的后代。换句话来说，真正的复杂生命始于寒武纪生命大爆发。
从布尔吉斯页岩化石群重新分类的成果公布那天，便有人对分类的理由提出质疑。而古尔德对分类理由的解释更是首当其冲。福泰在《生活》杂志中撰文写道，“从一开始，就有许多科学家对古尔德的学说表示怀疑，不过，他们大多数人对古尔德的表达方式挺欣赏的。”福泰的这种表达是属于很客气的那种。
但是，牛津大学的道金斯（Richard Dawkins）就不一样了。他在《奇迹的生命》的书评中是这么开头的：“要是古尔德的思考能力与写作才华一样就好了。”他承认古尔德的书让人“不忍释卷”，是一部“文学杰作”。但是，古尔德所说的布尔吉斯页岩的新分类震惊古生物界是“哗众取宠”，他指责古尔德歪曲事实。道金斯忿忿不平地写道：“古尔德攻击的那个观点，也就是，进化是不可避免地朝着顶峰前进。其实这50年以来本就没有多少人相信。”
至于许多其他的一般性评论文章，失实就更不可避免了。比如有一位评论家在《纽约时报书评》中兴奋地认为，古尔德这本书的直接后果，就是让科学家们“扔掉了一些一直就没有好好求证过的旧观念。人类不是大自然有序发展的结果，而只是某次意外的产物。这个观点让有些科学家勉强接受，有些则热情拥抱。”
针对古尔德的真正焦点问题在于，有人认为他的许多结论是错误的和随意夸大的。古尔德有一个观点是这样的：“寒武纪的进化过程与今天有着某种程度的不同。”道金斯在《进化》杂志中特别攻击了古尔德的这一主张。他对古尔德反复认为的“寒武纪是进化'实验’，进化'试错’……”表示相当的不满。按照古尔德的说法，寒武纪是一个生命的丰产期，所有伟大的“基本体形结构”都在这一时期被创造出来。而现如今，进化只不过是在原有的体形结构上修修补补罢了。在寒武纪，新的门和纲不断出现，而现在，只能出现一些新的属而已。对这种说法，道金斯就反对。
道金斯的反驳也特有意思。他说：“这就好象有一个园丁看着一棵树，惊讶地评论'真是奇怪啊，怎么很多年都没有再长一根主干出来了？这段时间新长出来的都是些细枝嘛。’”
福泰说的也很有意思：“这真是一个古怪的时代。说白了大家评论的都是5亿年前的事情，但感觉一说起来大家就情绪激动。在我的一本书中我曾开玩笑说，写寒武纪的文章之前，应该先把安全帽戴好。这确实就是我的感受。”
而对布尔吉斯化石群重新分类的莫里斯的行为也很奇怪。他写了一本书叫《创造的熔炉》（The Crucible of Creation）。在书中他突然跟古尔德翻脸了，这让许多古生物界的人都大吃一惊。福泰事后评述道，“我从没见过一个学者在他的书中表现得这么愤慨。读《创造的熔炉》的人如果不了解历史，不可能想到该书的作者与古尔德的观点一度极为相似，甚至可以当作是互相引用的话。”
争吵的结果是，在之后的一段时期，所有寒武纪早期的化石都被再次严格地评估。福泰与另一位古尔德书中的主要人物布里吉斯（Briggs），使用了一种叫作进化分支学的方法，把各种布尔吉斯化石进行比较。简单来说，进化分支学就是用一些最基本的生物特征来分类生物。福泰用长的像老鼠的鼩鼱（qu2 jing）和大象这两种动物来举例，如果没见过鼩鼱长啥样，可以回忆下黑猫警长，我记得里面就有一集专门教小朋友区分鼩鼱和老鼠的段落，这是世界上最小的哺乳动物。福泰说如果你看到的只是大象的庞大身躯和粗长的鼻子，那么，小身子小鼻子的鼩鼱当然与大象没有什么共通之处。但是，如果你把它们同时再与蜥蜴比较。你会发现鼩鼱和大象实际上是按照同一种体形横剖面构建的。福泰实际上是在说，古尔德看到的是鼩鼱和大象，而他和莫里斯看到的都是哺乳动物。他俩相信，布尔吉斯生物群其实并不是头一眼看到的那么奇特和种类繁多。福泰认为它们其实并不比三叶虫奇特。只是因为我们对三叶虫已经习惯了一个多世纪。要知道，一旦熟悉了，也就亲切了。
其实，产生分歧是可以理解的。要基于一些变了形和支离破碎的证据来解释远古生物的形态和联系，明显是一件很难的事。如果你从现代的昆虫中选上几种，然后搞成布尔吉斯风格的化石，准保没人能猜出它们本是属于同一个门的，因为它们的体形剖面如此不同。最近十几年，古生物界又在中国的云南以及格陵兰岛等世界其他一些地方陆续发现了新的寒武纪初期的遗址，使得我们又得到了一些额外的、更好的标本，这对重新分类非常有帮助。
重新评估的结果是，布尔吉斯化石根本就没有那么显著的差异。比如，怪诞虫被发现在拼装复原时上下颠倒了。它那像是踩高跷的脚其实是背上的刺。那个看起来很像一片菠萝的古怪生物伯托水母，其实并不是一只单独的生物，它只是一种叫奇虾的更大动物的一部分。现在，许多布尔吉斯标本都已经被归到了仍未灭绝的门类中，也就是沃尔科特最初给它们的分类，兜了一圈又回去了。怪诞虫与另外一些古生物被认为与现代的有爪动物有亲缘关系，那是一种像毛虫一样的动物。还有一些古生物也被重新分类，作为现代环节动物的祖先。实际上，福泰说：“寒武纪并没有出现多少全新的设计。更多时候它们只是已有设计的有趣而精致的发展而已。”正如他在《生命》一书中写道的：“再奇也奇不过现代的藤壶，再怪也怪不过白蚁后。”
这样一来，布尔吉斯页岩生物群也变得不再那么特殊了。但尽管如此，福泰还是写道，“它们依然很有趣，依然很奇特，只是相对容易解释了。它们那奇怪的体型剖面实际上表明它们正处于生气勃勃的青春阶段。最终，这些形态会进入到稳固的中年期。”
但是，这些生物从何而来，它们又是怎么突然之间像是从天而降的？这个问题依然会持续地困扰着人们！
不过呢，寒武纪生命大爆发的“爆发”两个字有点儿夸张，其实并不是真的像“爆炸”。现在认为，寒武纪的那些动物，可能本来就一直存在着，只是它们太小了，看不见。又是三叶虫再次提供了一点线索。这种东西很怪，不同种类的三叶虫似乎是神秘地散布在全世界的广大地区，而且几乎是同时出现的。
表面上看来，众多完全成型和种类繁多的生物同时突然出现，似乎能增加寒武纪生命大爆发的奇妙程度。但实际上，却恰好反一反。我们以三叶虫来说，它们的大量涌现可以称得上是奇观，但是我们在相隔遥远的中国和美国都发现了同一品种的化石，这恰恰说明了三叶虫的历史尚缺少很大的一部分。这反而是一个强有力的证据，说明在更早的时候，它们有一个共同的祖先。
至于为什么我们到现在还没有找到这个祖先物种，现在认为，很可能是它太小了，故而没有留下痕迹。福泰说，“功能俱全的复杂生物未必就一定会长得很大。今天的海洋中有大量的小型节肢动物，我就没有发现过这些动物的化石。”他又举了另外一个例子，现在的海洋中生活着数以万亿计的微小的桡（rao2）足动物，它们有时聚集在海滩上，多得足以使大片的海域发黑。但我们对它们祖先的全部认识仅仅来自于一个化石标本，那是一条远古的鱼，在鱼肚子中发现了它们。
福泰说，“寒武纪生命大爆发，如果非要用这么一种说法的话，那么爆发的也是生命的个头而已，而不是新的体形结构。这一切发生的挺快的，从这个意义上说，我可以称其为'爆发’。”他的想法是：就好像哺乳动物等待了1亿年才等到了恐龙灭绝，哺乳动物才得以突然一下子繁荣起来，遍布全球。而很可能节肢动物和其他三胚层动物也是一样，它们以准微生物的形式默默地等待埃迪卡拉生物群的没落，然后才能迎来它们的时代。福泰说，“我们知道，恐龙灭绝后，哺乳动物的体形戏剧性地突然增大。当然，每当我说'突然’这个词时，是从地质年代的角度去说的，起码也是有几百万年呢。”
顺便说一下，斯普里格最终还是获得了迟来的荣誉。
有一个包含好几个种的早期生物，就是以他的名字命名的，称之为斯普里格属。而整个埃迪卡拉生物群的名称也是以他当年搜寻化石的那座山的名字命名的。不过，这个名字是诞生在斯普里格寻找化石之后很久了。他离开地质学之后，创办了一个很成功的石油公司，退休时已是富豪。他晚年住在钟爱的弗林德斯山脉的某处，并创建了一个野生动物保护区。斯普里格于1994年去世。
每一个人都有自己的命运，但如果我们把地球生命的命运当作是一个人的命运的话，那么，其坎坷程度恐怕没有任何一个人能与之匹敌，下期节目，我就要给你说说命运多舛的地球生命之旅。