第四章 最早的化石

莱伊尔和达尔文把地质记录看成是粗心的历史学家用一种不断变化的方言写成的历史。这部史书我们只有一卷，这一卷只讲了地球一部分区域的历史，而其中更是只有寥寥几章被保存下来，每页上只有几行字。地球的岩石记录就像它的居民一样稀里糊涂，一样受过严重伤害。

在过去的岁月里，大陆反复升高又反复被侵蚀。数不胜数的百万吨级岩石碎片和数百万种生物都被埋进海沟深处，它们很可能永远被埋在那里，永远不会被人类发现。另外，地球上肯定生存过无数动植物，但命运甚至无法满足它们最卑微的不朽愿望——保留骨骼。很多过去的生物没有骨骼，只是一团容易腐烂的肉而已。当生命逝去时，腐败就降临了，时光不仅吞噬了它们的身体，也抹杀了它们曾存在过的记录。就算是那些身体长有抗腐蚀的坚硬部分的生物，也只有少数躲过了腐败对外壳、骨骼和原生质的侵蚀，更何况很多幸免于被腐蚀的生物后来在地球的翻滚中被摧毁了。

能留下过去的化石遗迹是极其罕见的偶然事件，这使得生命之书里失落的书页远不如留下来的重要。每年，我们都会发现新的化石，证明我们对现有的化石记录还远没有研究透彻。其中最值得注意的一点可能是：尽管大自然里最简单的事物表面上看起来无比复杂，但科学已经大为进步，可以把地球历史这团乱麻理出一个头绪了。

尽管我们对太古宙和元古宙的了解支离破碎，但比起对随后时代的了解，已经算是极为丰富了。元古宙行将结束之时，整个地球上大陆的海拔都被抬升得很高。它们承受了后世漫长岁月的侵蚀磨损，一直屹立到今天。当时的动植物没有留下任何化石记录，所有不愿意被风吹雨打侵蚀的岩石都被河流冲进了海沟深处，一起被冲走的还有所有生物的外壳和骨头，当时，它们有些可能生活在陆地上的湖里或溪流中，还有些肯定生活在海岸线上。它们是古往今来沉没到海洋里的宝藏中最有价值的一批。

于是，当一部分大陆被侵蚀到海拔足够低之后，浅海便悄悄潜入陆地，这些浅海和今天的哈得孙湾颇为相似，它们还带来了一大批奇怪的生物。我们对海洋最初侵入的区域以及它们开始侵入的方式一无所知，但海水从北到南涌进了现在被落基山脉和阿巴拉契亚高地占据的地方，然后积满了北美的低洼地区。它们慢慢占据了一部分内陆盆地，所到之处蜂拥着各种生物，这些生物的外壳被埋在沙地和泥土里，后来这些沙土变干结块，形成了坚固的岩石。

这些沉积地层与它们下方的元古宙地层形成了鲜明对比。相对而言，它们的裂缝和扭曲更少，因为地球终于摆脱了早期的激烈动荡，并获得了平静。新地层中到处都有大量化石遗迹存在，这成了区分新旧岩石层的标志。事实上，随着海洋的入侵，一个新纪元——古生代——也开始了，在这个时代里地球对生命很友好，而生命也在这个时代里赢得了一些最重要的胜利。

实际上，在元古宙和古生代之间那段失落的黑暗年代里，生命已经获得了许多优势。在某处不知名的海洋里，海水用海藻和蠕虫贫瘠的身体变出精妙的魔术。在那些未知的时代里——除了靠推测之外，那些时代很可能将永远保持未知——刚出现不久的简单生物已经培养出了许多新品种，其多样性几乎可以与今天的海洋生物相比较。后来的时代里留下的证据清楚表明，只有无法想象的漫长时光才能造就这样的多样性。它们是如何出现、又是通过什么方式完成的，目前依旧是进化史上的一个不解之谜。

植物化石在早古生代水域的沉积地层中十分罕见，这可能是由于很多原始植物无疑十分简单，缺少木质组织，因此无法保存下来。但由于植物在所有动物生命中都不可或缺，所以当时必定曾有过大量植物，只有这样才能维持为数众多、种类丰富的动物的生存。当时有些植物甚至可能已经到陆地上来探险了，而动物还只是满足于待在水里，毕竟植物才是生物大进军中的开路先锋。我们无法确定这一点，因为这段时期的大陆历史已经失落了。直到很久以后，才有植物在栖息地留下了明显的痕迹。历史最初的舞台都被动物强占去了。

除了脊椎动物之外，其他所有类型的动物在早古生代的大海里都已经存在了。它们是为数众多而不起眼的种群——包括蠕虫、软体动物、甲壳动物和其他亲缘类型——的祖先，它们命中注定要在队尾走完大部分游行历程，并一直走到今天。鱼类、两栖类、爬行类、哺乳类和最终的人类依次崛起，引领着这支游行队伍，每一种都比前辈走得更远一些。现在，人类已经走得那么靠前，他们甚至只是把自己那些低等兄弟看成海鲜大餐里的原料，根本不屑于假客气地对它们表示出一点友好的赞美，所以科学家说起它们时很难被大众理解。但在任何类人生物都还没有诞生时，它们就已经是生命斗争中的老兵了。人类和之前的地球霸主们并无不同，他们身体的某些基本机能也拜它们所赐，他们的动脉里也流淌着它们的血液，而人类却轻易忘却了这些谦逊的先辈的辛劳。

尽管这些低等动物已经度过了黄金年代，但地球在相当长的一段时期内无疑曾是属于它们的。远古的海洋富饶温暖，它们蜂拥其间，直到海角天涯。它们沿着海岛的海岸线的浅水航道在海陆之间漂流。在北美洲、南美洲，斯堪的纳维亚，俄罗斯的西伯利亚，中国、印度、澳大利亚，乃至格陵兰和南极洲的岩石里都发现了它们的遗迹。但它们之所以声名远播，并不是因为数目丰富或是分布广泛，最值得纪念的其实是这样一个事实：早在那么遥远之前，它们就已经解决了在地球上谋生中的一些最基础，也是最困难的问题。

这些过去的生物只有少数几种留下了存在过的记录，但当时它们的多样性和复杂程度远远超出这些记录所显示的。在古老的海洋里，长有石灰质和玻璃纤维的纤细外壳的单细胞动物肯定也像今天的海洋里的动物一样数目丰富。但我们却很少找到它们的骨殖，这可能是因为它们体形太小了。海绵是最迟钝、最像植物的动物，但它们却在世界上赢得了安全又宁静的一隅，在之后的漫长日子里再也不用去操心挪动身体。珊瑚不在出现最早的生物之列，但它们在古生代过后不久就出现了，而它们的姐妹——水母——则要出现得早得多，由于地质史上一桩最罕见的偶然事件，它们的记录一直保留至今。水母骨骼的99%都是水，但由于某种奇迹，它们中有些成员不仅逃过了饥饿的同代生物的攻击，而且被埋进泥土后还熬过了三个地质年代里地球上所有的动荡不安。水母是少数几种身体缺乏坚硬部分却留下了化石记录的动物之一。

当时昆虫的数目也很丰富，但我们对它们的了解很少，因为它们除了足迹和洞穴之外什么都没能留下来。棘皮动物是个兴旺的种群，现存的代表动物包括海胆和海星，它们当时刚刚开始发展起来。其中的一种——贝类，分布广泛，为数众多，比如腕足动物或灯笼贝（得名的原因是由于有些后期的种类长得像罗马灯）。这些动物突然出现之后不久，就完善了身体上的两个器官，从而确保了后代子孙繁荣兴旺。和大部分无脊椎动物一样，灯笼贝的骨骼套在体外，而非长在体内，这和有脊椎鱼类、两栖类、爬行类、鸟类的骨骼相反。起初，它们靠身体肌肉的力量把骨骼的两半部分扣在一起，后来就进化出了接合部位，通过它把两半接合起来，这样，肌肉除了负责开合外壳之外就不需要再做什么了。早期的磷酸盐外壳也被抛弃了，取而代之的是耐用得多的石灰质外壳。这些“发明”很快被进化中的所有灯笼贝采用，这个种族成了古生代海洋里的统治者，在与时间以及更高级的生物的竞争中存活下来，一直活到今天。

种类繁多的软体动物当时也刚刚开始出现，有些动物表面看上去还颇像灯笼贝，而长得像蛤蜊或是牡蛎的贝类还未出现，后来占据统治地位的类鹦鹉螺型生物当时也还很罕见。那时的蜗牛还背着小小的圆锥形外壳或是简单的圈状外壳，为数也不多。它们的亲缘翼足螺（又称海蝴蝶）则长着简单的圆锥形外壳，从壳里伸出一个翼状肉瓣器官。靠着它，这种动物能在水里迅速移动，这无疑让那些更为安静、更热爱和平的同侪惊愕不已。翼足螺是当时为数最多也最成功的软体动物，但它们的黄金时代早已过去。和诸多生物一样，它们的过去远比未来更加荣光。

如果和之前存在过的简单生物做比较，那么这些动物中有很多都足够优秀；但要和当时的一个巨大种群——早期甲壳类动物——做比较的话，很多动物就变得不值一提了。那些甲壳类动物与现存的虾和龙虾有着遥远的亲缘关系，它们是那个时代里的生物学奇迹。在整个早古生代，它们都是地球上最迅速、最强壮、最敏锐、最万能的居民，其中占统治地位的一类身体被分成三节，因此叫作三叶虫。

三叶虫在古老的古生代岩石中为数丰富，这引起了早期博物学家的注意，他们就这种动物的样子展开了广泛的猜测。有个博物学家说它们是甲虫的翅膀，另一个说是毛虫，第三个则跳出来说这些是蝴蝶化石。三叶虫以亡者特有的、令人羡慕的耐心默默忍受了学者们的愚蠢，直到瑞典植物学家林耐准确说明了它们与现存的甲壳类动物之间的亲缘关系。

和虾或螃蟹比起来，三叶虫是种简单的甲壳类动物。但要和蠕虫、软体动物或当时的其他无脊椎动物做比较，三叶虫则是一种高级复杂的动物。有些早期的三叶虫还很原始，长着分成多节的身体、小脑袋和尾巴，说明它们的祖先和蠕虫很相像。人们相信，这些蠕虫祖先的后代还包括后世巨大的海蝎子和与之有亲缘关系的鲎（hòu），后者现在还在许多海滩上徘徊。因此，尽管三叶虫只在进化学家、鸟类和拿着钓鱼竿的男孩子中间有名气，但它们的确是生物史上最早的一块丰碑。有些进化学家坚信昆虫、蜘蛛和人类都是从三叶虫进化而来的——如果时间能证明这种观点是正确的，那这些虫子将最终咸鱼翻身。

三叶虫的祖先完全是人们推测出来的，因为三叶虫在古生代最早的海洋里出现时便已经羽翼丰满，有些甚至在留下化石记录之前就已经达到了巅峰，之后便退化了。它们中绝大部分都擅长游泳，但也有些靠爬行来移动。退化的三叶虫藏身在泥土中，最终失去了眼睛。所有的三叶虫身体都分节，体表上都裹着一层类似牛角和哺乳动物毛发的物质。它们中绝大部分能像犰狳一样把身体蜷曲起来，把柔软的重要器官裹进背上的硬壳里。这种习惯让三叶虫在漫长的岁月里抵挡住了恶劣天气和天敌的攻击，也让它们中的一些个体在种族灭绝后还能生存在地球上。

尽管三叶虫只是一种小动物，但在整个早古生代，即寒武纪、奥陶纪和志留纪里，它们在原始海洋生物里绝对占据着统治地位。大部分三叶虫长约三英寸，但也发现过超过一英尺的三叶虫巨怪。它们在自己的时代里是统治性的肉食者和清道夫，在数不清的漫长岁月里曾是生物世界的主宰。遗憾的是，衰退和灭亡同样被写进了它们的命运当中。

在地球生物最早的一批为数丰富的化石遗迹里，我们看到了许多证据，证明三叶虫通过追求安全的生活方式，已经获得了普遍的优势。即便是最低等的海绵也进化出了多种不同的身体形态来适应各种不同的环境，同时完善了一种简单但却实用的腔肠系统，以此来获取食物，排出废物。它们尝试过有性繁殖和无性繁殖，尝试过群居生活和个体独立生活，还进化出了简单的神经系统和骨骼。

水母家族长出了触须、嘴巴和消化腔来获取食物，还进化出了有效的刺细胞阵列，以避免成为别的生物的食物。有些虫子长出了分成多节的身体，一端有口，另一端是肛门。它们是第一种同时具有分化神经系统、消化和排泄废物的专属器官、一个心脏以及类似于高级动物的左右对称特征的动物，也是这些动物里最简单的一类。人体和虫子的躯干都可以沿长轴分成互为镜像的两部分；而低等动物则像轮子，长着轴心和辐条。灯笼贝综合了比它低级的生物的所有优点，还进化出了单独的雄性和雌性器官、专属的呼吸器官和更强壮的骨骼。蜗牛有独立的头部，头上长有眼睛和触角，还有用于运动的肉足和将内脏包裹保护起来的肉质覆盖物。

但三叶虫集中体现并超越了其他生物获得的所有优势。它们有分节的身体，有角质层骨骼保护着，有复杂的肌肉系统来控制身体。它们有嘴巴、牙齿、喉咙、胃、消化腺、肠和肛门。由肌肉构成的心脏将血液泵入静脉、毛细血管和净化血液的鳃。它们还有简陋的大脑、神经链、触觉和视觉器官，很可能也有了嗅觉和听觉器官，这些器官能够指导它们的活动。同时，它们也已经完整进化出了用于爬行和游泳的专属附属器官和用于有性繁殖的器官。

在地球生命史连续记录的最初阶段，大自然在三叶虫身上展示了无脊椎动物身体的完美形态。在这样的身体里，消化道位于神经系统之上，骨骼则覆盖在体外。这对于在静水中久坐的生物而言已经足够了，但对于生活在溪流里和陆地上的生机勃勃的动物而言，这样的身体却显然太过弱小，不够使用。当原始鱼类的祖先第一次迫切想做更多的运动时，原先的无脊椎身体便彻底变革了。没有人知道大自然到底是如何交换了消化道和神经系统的位置，或者它到底是如何把骨骼从体外转移到体内的。但我们确实知道一点：当无脊椎动物还在享受早古生代海洋的温暖惬意时，它们中的进步分子就已经试验了一种全新的身体，以适应更严苛的环境的要求。即便在最初的地球霸主的鼎盛时代，它们的末日也在酝酿之中。