[读书留印]杰弗里·瓦夫罗《历史·宇宙之初和新兴生命》
[读书留印]杰弗里·瓦夫罗《历史·宇宙之初和新兴生命》
中条山客
1、宇宙之初
在人类不可知的漫长的史前岁月，尘屑碎块呈圆盘状不断旋转，地球就这样诞生了。各种陆地地貌和海洋开始在其表面形成，最终，生命的迹象开始在地球上出现。
大约46亿年前，由太阳系星云形成的地球在旋转中导致物质不断地坍缩。陨石持续轰击下，地球不断“生长”，并在遍布残骸的“地日系”盘面上开辟出了一条长而宽的轨道。之后，地球继续增温，变成了一个熔融的球体，人们把这一时期称作“冥古宙”。在重力的作用下，铁等较重的元素被吸引，沉降到地球的中心，而硅、铝等较轻的元素则开始上升，地球的物质就这样不断分化，逐渐演变成由轻轻的地幔包裹着致密的内核。最终，当陨石的轰击速度变慢，就形成了一层薄而易碎的地壳，外面环绕着一层稀薄的大气，组成大气的是氢气、甲烷、二氧化碳等有毒气体。由于厚厚的云测云层和猛烈的暴风雨不断地袭击地球，使水蒸气得以不断凝聚，直到地球表面最终变得足够凉爽，开始形成降雨，雨水聚集在一起，从而形成最初的海洋。
生命的火花
此后不久，在地球上严酷的环境中，最初的生命开始出现。简单的生命体——没有细胞核的单细胞生物（原核生物）——开始在最初的海洋中繁衍生长，甚至构建出礁石般巨大的石灰岩群落，称为“叠层石”。地球母亲与其所孕育的各种生命形式之间的反馈回路这时已开始形成——这就是氧气。它作为原核细胞呼吸作用的副产品，开始汇聚。这样一来，游离态的铁就被转化成了不可溶解的氧化物，以巨大的体量沉积下来——形成了今天大型的铁矿山。多余的游离氧则聚集在原始大气中，而大气中还有臭氧，可以保护地球表面免受有害的太阳辐射，更为复杂的新生命体因此得以演化发展而来。到大约6.3亿年前的凯地卡拉记时，带有细胞核及其他内部结构的细胞——真核生物——开始出现。复杂的软体生物在全世界范围内数量激增。
生物进化的“军备竞赛”
5.42亿年前，地球进入了寒武纪时期，这标志着古生代的开端，各种生物展开了“进化演变的军事竞赛”。整个不可思议的演变过程被地球地质史册中的石质书页完整地记录了下来。从中我们可以了解到捕食性动物和猎物的快速进化过程。为了超越对方，得以生存和繁衍，双方都逐渐进步，变得越来越精密复杂。捕食性动物身体的坚硬部分，比如牙齿和其他用于抓捕的附器，是与防御性的盔甲层、甲壳和外部骨骼相匹配的。在寒武纪时期，无论是捕食性动物还是猎物的视力都发生了进化，为双方都提供了长足的战略优势。进入奥陶纪时期，声明自荒芜的大陆上获得了并不稳定的立足之地。与此同时，海岸线附近的藻类逐渐进化为苔藓。到志留纪和泥盆纪时期，植物逐渐向内陆生长蔓延。
人类的快速崛起
公元前1万年到公元600年，是人类历史的神秘开端时期。人类最初的文字，也就是陶板上的象形文字，大约出现在5000年前（前3000年）的伊拉克和埃及地区。【注1】[译者注：在中国河南舞阳的贾湖遗址，人们发现了一些契刻在甲骨文上的符号，距今约7000年。考虑到距今3000—4000年之间的殷商甲骨文已经属于成熟文字，业界认为，在贾湖符号与甲骨文之间，应该有过度性的早期文字。]因此这里被称为“文明的摇篮”。在此之前，人们只能通过不断的考古发现来拼凑不同地区的人类在各个历史阶段的发展情况。
1万年前，农业开始发端，人类开始脱离起初的狩猎采集地，迁入更具永久性的定居地，随之建立起复杂的社会关系和贸易关系。人类崇拜的早期神灵也逐渐发展演化。从动物图腾转变为与人类生活更为相关的太阳、风、雨、大地等神明。
人类有文字记载的历史已历经5000年，解剖学意义上的现代人类—智人—在地球上存在的时间事实上也已经有20万年，但是与地球上38亿年的生命进化史相比，却短暂得不可思议。人类与地球的节奏出奇的一致，无论是昼夜交替、季节更替、还是更长的生命周期。我们的生存深切地依赖于周围的植物和动物。正是因为异乎寻常之漫长的生物进化史，人类才可能与地球发展出这种完善的、平衡共生的关系。
2、新兴生命
泥盆记之后，地球上出现了最早的两栖动物，它们是由肉鳍鱼类进化而来。它们生活在浅海和河口的滩涂中，四肢开始变得越来越有力；同时，因为时不时会暴露在空气中，它们逐渐进化出简单的肺来维持生存。最终，它们笨拙缓慢地爬上了陆地，进入沼泽中生活。
大自然不可改变，永不停歇，人类是否理解其行动及背后的原因，它对此漠不关心。——伽利略·伽利雷（1564年—1642年）意大利天文学家、物理学家 温暖的环境促进了地球上沼泽地区巨大树蕨和木贼属植物的繁盛生长。进入石炭纪时代之后，这些植物逐渐进化为面积广阔、挺拔高耸的针叶树林。当今世界上主要的煤炭矿床就开始于那时存在于沼泽中的泥炭。由于那时地球上的光合作用非常强烈，大量的碳被锁在沼泽中，大气中氧的比例飙升到35%，而今天大气中氧的比例仅为21%。
大型节肢动物，包括蜉蝣、千足虫、蜘蛛、蝎子等开始大量出现在森林中。远古蜈蚣虫体长能达到10英尺（3米），而巨蜻蜓是曾经在地球上繁衍生长的蜻蜓中体积最大的，翅展超过两英尺。温暖的环境、大气中极高的含氧量，以及捕食动物的缺乏，被认为是石炭纪动物普遍体型巨大的主要因素。
爬行动物和恐龙
随着石炭纪时代沼泽的逐渐干枯，到二叠纪时两栖动物逐渐被爬行动物所代替。相对于两栖动物，爬行动物在离开水的环境下独立生存的能力更强，因为它们已经进化出更厚且不易丢失水分的皮肤。它们是最早产出有羊膜或外壳包裹卵类的脊椎动物。这些卵不容易被风干，因此脊椎动物第一次不必返回水里去产卵和繁殖。
三叠纪时，爬行动物跃居主导地位，而后又逐渐分裂为不同的分支：海洋里的爬行动物（鱼龙、蛇颈龙、上龙）和会飞的爬行动物（翼龙）。进入侏罗纪和白垩纪时代后，爬行动物的主导地位逐渐被恐龙所代替。此时恐龙类型之多令人惊叹，其中包括了迄今为止人类所知道的、最大的一些陆地动物。有些恐龙已经进化成温血动物，并生长出羽毛来保持体温。随着这些羽毛的进一步演化，它们开始适应滑翔和飞行，始祖鸟和最初的鸟类得以诞生。爬行动物和恐龙统治地球达2亿多年，贯穿整个中生代，直到灾难不期而至。
哺乳动物的崛起
恐龙灭绝后，地球进入新生代，哺乳动物跃居主导地位。与哺乳动物的繁盛同时发生的，是第三纪时开花植物及草本植物的生长和蔓延。这一现象与当时地球上趋于干爽的气候有关。原始森林开始减少，开阔的林地和草地不断扩大。对于食草动物而言，杂草是一种非常重要的新型可再生食物来源。
杂草与大多数植物不同，后者一般从末梢生长，而前者则是从茎的根基处生长，因此杂草上端的叶子可以不断被啃食而不会死亡。在开阔的草原上，食草动物日益繁盛，形体也变得更大，进化出坚硬的磨齿和强大的胃，以便对摄入的草料进行加工处理随着食草动物数量的增加，食肉动物——如剑齿虎、群体狩猎的狼、熊等——也迅速发展进化出与之相应的优势条件。最初的灵长类动物也在这一时期出现，它们是猴子、类人猿和人类的祖先。其中的智慧物种——人属动物出现在大约200万年前第四纪的开端时期。大约20万年前，在非洲的东北部，他们中的一支逐渐进化成解剖学意义上的现代人，即智人。
大灭绝事件
近期，人们通过研究发现，地球上生命的进化并不是一个缓慢而稳步渐进的过程，而是不时被往往极具毁灭性全球灭顶大灾变所打断，伴随这种周期性的“大灭绝”，曾经在地球上生存的大多数物种摧毁，背后的原因多种多样，包括自然界的气候变化、冰川作用、以及更具突发性剧变的现象，如偶然发生的超级火山活动或是偶然的陨星坠落等。几乎每一个传统的地质时代的终结，都以一次大型的灭绝事件为标志。
重要的大灭绝事件腐败发生在4.88亿年前的寒武纪末期，4.44亿年前的奥陶纪末期,3.59亿年前的泥盆纪末期,2.51亿年前的二叠纪末期,2亿年前和三叠纪末期以及6500万年迁的白垩纪末期。
最大规模的物种灭绝
二叠纪时期的大灭绝事件，是迄今为止地球上的生物所遭遇的最大劫难。由此灭绝的海洋生物达到难以置信的90%——95%，同时灭绝的还有70%的陆地物种，包括各种植物、昆虫和脊椎动物等。富含化石的“临终之床”在地球上随处可见，标志着这场浩劫使陆地和海洋变得几近空无一物。
严重的全球气候变化或许是导致这场灾难的原因。地质记录所提供的证据表明，这一时期变得极为干旱，可以见到厚厚的盐卤层和延绵的沙丘。干旱的原因尚不确定，但是在西伯利亚和中国所发生的大规模火山喷发，使巨量的气体和火山灰进入大气中，可能是其中的原因之一。
在这一时期，南部的超级大陆冈瓦纳大陆上的冰川作用也被视为造成这场灾难的可能原因，类似情况还发生在奥陶纪和泥盆纪，导致当时的生物大灭绝。
陨石撞击
大型的陨石撞击产生的力量能使脆弱的地壳发生碎裂，导致世界范围内陆震和火山活动的一系列连锁反应。痛苦被灰尘和火山灰所遮挡，这种暗无天日的情况会持续数月甚至数年，致使植物无法获得至关重要的阳光，大多数食物链的最低端遭到破坏，使食物链上端的物种因饥饿而死。只有最强壮、适应性最强的生命才能够生存下来。
也许，如果没有这样周期性的灾难来清除地球上的多数物种，某些物种或许就失去了多样性发展的契机，并以特定的方式进化演变。举例来说，如果几宗偶然事件未曾发生，那么今天地球上生存的将是迥然不同的物种。
在6500万年前，一颗陨石猛烈地撞击在墨西哥尤卡坦半岛上，不但导致了白垩纪的结束，也终结了恐龙对地球为时2亿年的统治。如果没有那场陨石的撞击，那么在恐龙时代那些一直躲藏在中生代森林里、夜间活动的哺乳动物，就不会有机会进化到新的生态位。哺乳动物最终得以实现多样化发展，并且成为不断扩大的草地的主宰者，，两足灵长类动物也由此进化而来。
人类的影响
今天，我们正处于另一次大规模的物种大灭绝过程中，造成这一切的却只是其中的一个物种。智人崛起并居于主导地位，是以其他大多数物种栖居地的丧失为代价。早期的受害者包括大型哺乳动物群，它们在人类到达每一块大陆不久之后就开始消失，只存在于各个迁涉民族的神话传说和岩石艺术中。今天，物种消失的速度与以往任何一次物种大灭绝的速度不相上下，森林和其他自然生态系统纷纷沦为推土机、拖拉机和电锯的猎物，为不断膨胀的人类提供食物和住房。就连最后的自然栖息地，亚马孙森林和非洲大草原，生物物种也在消亡，有时候速度之快，我们都来不及记录它们的存在。
进化的取动力
地球上的生命为什么不可阻挡？如果我们砍伐掉一片森林铺砌路面，不久，一簇簇的小草和其他微小植物就会从缝隙中探出头来。一个新的生物群落开始形成。并在新的土壤和营养物质上慢慢重建起一个复杂的生态系统 ，孕育出更高级的生命。这一过程起初似乎颇为缓慢，却有实例证明了它的力量，比如玛雅人在墨西哥尤卡坦森林中开垦建立的伟大城市。
细胞是人体的基本构件，其中潜藏着一种强大到不可思议的适应力。细胞的遗传编码信息，或者叫“生命蓝图”，储存在螺旋状的脱氧核糖核酸分子中。这种遗传编码在通过细胞分裂和再生传给下一代时，可能会发生微小的改变（突变）。这种改变使得物种有可能在漫长的岁月中对逐渐变化的环境加以适应，而不是简单地走向灭亡。
移动的大陆
地球内部是半熔状态，其外部都是薄而脆的地壳。从地壳硬化之初，受来自地核的热流影响，陆地团块就一直不停地移动。尽管大陆漂移的速度非常缓慢，但经过一个完整的地质时代，大陆已经从赤道往两极漂移了许多。这些大陆上的生命或是适应了不断变化的环境，或是走向灭亡。
在漫长的岁月中，各种生物群落彼此分分合合，并屈从于从冰川到沙漠等形形色色不同的气候条件的影响。当海洋将大陆分割成许多小块时，生物多样性达到最大值，而当这些陆块被挤到一起，形成一块超级大陆时，生物多样性达到最小值。
（编辑：中条山客）