1.自達(dá)爾文發(fā)表《物種起源》始,寒武紀(jì)生命大爆發(fā)一直被視為生命演化史上的未解之謎。作者獨(dú)辟蹊徑。探尋化石記錄,抽絲剝繭,為這一古生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)上的懸案打開嶄新的思考方向。
2.當(dāng)?shù)谝浑p眼睛睜開,迅捷的“獵人”拉開了生命演化史上最為耀眼的事件大幕
·光線啟動(dòng)物種大爆發(fā)?
對生存在地球上的動(dòng)物而言,光是zui強(qiáng)有力的刺激。我們現(xiàn)在所看見的世界,其實(shí)就是動(dòng)物適應(yīng)光線的結(jié)果,不管是鮮艷的警戒色,還是不顯眼的保護(hù)色,都因光線而演化。
·第一雙眼睛的誕生
光線要成為演化的開關(guān),還需要相對應(yīng)的接收器——眼睛。這個(gè)完美又復(fù)雜的器官,究竟于何時(shí)演化出來?
·對抗“看得見”的掠食者
當(dāng)?shù)谝恢挥醒凵锉犻_雙眼,看見海底世界交織著光與影,能輕易辨識周圍的其他動(dòng)物;憑視覺成為最敏捷的獵人,開創(chuàng)了新的生存法則:唯有躲過它的攻擊,才能夠活下去。突然間,所有動(dòng)物開始改變……
3. 28張彩圖+59張圖表,展現(xiàn)寒武紀(jì)殘酷的演化競賽
大約在 5.4 億年前,地球上就已有單細(xì)胞生物存在,那時(shí)只有 3 個(gè)具備不同外形的動(dòng)物門類。此后,在僅占生物演化史千分之一的 500 萬年間,這 3 個(gè)門類的動(dòng)物突然演化成38 個(gè)門類。動(dòng)物們成為掠食者,同時(shí)也成為被掠食的對象,猶如一場大型的生物演化軍備競賽。現(xiàn)今我們熟悉的動(dòng)物祖先類型,幾乎全在一瞬之間出現(xiàn)。這就是著名的“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)” —生命演化史上最為耀眼的劃時(shí)代事件。
是什么因素引起了寒武紀(jì)生命大爆發(fā)?自達(dá)爾文發(fā)表《物種起源》始,寒武紀(jì)生命大爆發(fā)一直被視為生命演化史上的未解之謎。為了破解這個(gè)謎團(tuán),眾多地質(zhì)學(xué)家、古生物學(xué)家和演化學(xué)家提出了各式各樣的假說,卻也接二連三地被推翻。作者試圖再度挑戰(zhàn)這個(gè)連達(dá)爾文都感到困惑的難題,他以大膽假設(shè)、小心求證的科學(xué)精神,全面探究遠(yuǎn)古化石證據(jù),提出一個(gè)既簡單又極具說服力的解釋:混沌初開,第一只眼引入光線,開啟了生命大爆發(fā)的序幕。
面對寒武紀(jì)巖層中突然出現(xiàn)的大量生物化石,現(xiàn)在也只能停留在無法解釋的階段……而且這些化石或許還真的可能成為一個(gè)有力的證據(jù),用來反駁本書所提出的關(guān)于演化的觀點(diǎn)。
——查爾斯·達(dá)爾文,《物種起源》(第六版與最終版,1872年)
寒武紀(jì)生命大爆發(fā),或許是地球生命史上最戲劇化的事件了。仿佛只是一眨眼的工夫,現(xiàn)今所有主要?jiǎng)游锏淖嫦阮愋投佳莼隽司哂袌?jiān)硬質(zhì)地的身體構(gòu)造以及各式各樣的外形,這幾乎是首次并且同時(shí)發(fā)生的。這一切正好發(fā)生在5.41億年前,也就是地質(zhì)史上寒武紀(jì)開始的時(shí)期,因此也被人們稱為“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”。但究竟是什么點(diǎn)燃了引起寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的導(dǎo)火索呢?
到目前為止,我們還沒有得到一個(gè)公認(rèn)的解釋來說明這種進(jìn)化史上爆發(fā)式的異常現(xiàn)象—因?yàn)橛谐浞值淖C據(jù)足以推翻所有現(xiàn)在正在爭論的理論。如果我們有時(shí)間去思考大多數(shù)前人的觀點(diǎn),你會(huì)發(fā)現(xiàn)事實(shí)上他們在解釋的是另外一個(gè)演化事件,而并不是寒武紀(jì)生命大爆發(fā),這些我將在本書的第一章進(jìn)行介紹。這兩類演化曾經(jīng)是同時(shí)進(jìn)行的,所以非常具有迷惑性。簡而言之,已經(jīng)有大量探討演化事件的書籍,所以我們對于生命大爆發(fā)期間所發(fā)生的事件已經(jīng)有了相當(dāng)清楚的認(rèn)識,但我們不知道的是,寒武紀(jì)大爆發(fā)為什么會(huì)發(fā)生。而其發(fā)生的原因,也正是本書所試圖解開的謎題。
我喜歡用“謎題”與“尋找線索”這樣的詞語,期望能夠引導(dǎo)讀者去發(fā)掘原因背后所隱藏的故事,因此本書也可以當(dāng)作一個(gè)偵探故事來讀。不妨假設(shè),你就是那名偵探,我們所探討的主題就是那位“真實(shí)存在的科學(xué)罪犯”。我曾經(jīng)耗費(fèi)數(shù)年的光陰闖蕩于各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域,在這條崎嶇不平的探索道路上,我最終在寒武紀(jì)的世界門口停下了腳步。我這一路的艱辛探索,所有線索隱隱約約地把我?guī)У搅诉@里,直到最后,也沒有找到其他證據(jù)可以推翻我的觀點(diǎn),我才終于敢開始確信“盡管事實(shí)難以置信,但留下來的便是真相”。
為了揭示寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的真正原因,我們必須先找到拼湊這幅拼圖的所有碎片。在第一章引入問題之后,接下來的七章則會(huì)著重于描述一些意義重大的線索。在這些章節(jié)里,我將從多個(gè)角度來描繪一幅關(guān)于生命起源的畫卷,以此來展現(xiàn)如今的生命是怎樣一步一步演化至此的。我們將逐漸了解生命在地球上的演化過程都經(jīng)歷了什么,并從中推斷出在過去的每個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期里,生命的波瀾壯闊。曾有人告誡我,使用的專業(yè)名詞越多,我的讀者群體就會(huì)越有限,所以我會(huì)盡可能少地使用科學(xué)名詞和專業(yè)術(shù)語。我會(huì)盡可能地使用、甚至創(chuàng)造一些通俗的動(dòng)物名稱,但如果這種做法太過簡化或者讓您感到困擾,對此我深感抱歉。盡管如此,那些重要并且反復(fù)出現(xiàn)的科學(xué)術(shù)語,還是在編輯的過程中被保留了下來。
從倒數(shù)第二章開始,所有解開寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之謎的線索就已經(jīng)齊備了。除了生物學(xué)所提供的證據(jù)之外,我也引用地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、歷史學(xué)及藝術(shù)的相關(guān)知識提出科學(xué)證據(jù)。我還將納入諸如眼睛、顏色、化石、捕食者、埃及雕像、深海與珊瑚礁等題材!胞溈怂鬼f的早餐”或是“牛頓的孔雀”對我們理解演化會(huì)起到什么重要的作用?它們是否能與沃爾科特關(guān)于寒武紀(jì)伯吉斯生物群的不朽發(fā)現(xiàn)相提并論?我認(rèn)為寒武紀(jì)生命大爆發(fā)事件在任何時(shí)代都有獨(dú)特的價(jià)值,而對這個(gè)事件的討論也相當(dāng)值得發(fā)表,希望讀者們讀了本書之后能同意我的觀點(diǎn)。
因?yàn)槊\(yùn)眷顧,我有幸走上了通往寒武紀(jì)的這條道路,對此我非常感激。首先是感謝佩妮·貝倫特和帕特·哈欽斯給了我第一份工作—在位于悉尼的澳大利亞博物館。我十分幸運(yùn)地能在這里花費(fèi)數(shù)年時(shí)間,去研究地球上各種主要?jiǎng)游镩T類的活體標(biāo)本與防腐保存標(biāo)本—這段經(jīng)歷與我大學(xué)時(shí)期學(xué)習(xí)書本上所描述的動(dòng)物多樣性的感受是截然不同的。后來,澳大利亞博物館的吉姆·羅瑞和麥考瑞大學(xué)(悉尼)的諾埃爾·泰特不但讓我利用這個(gè)研究成果申請了博士學(xué)位,還教給我許多關(guān)于動(dòng)物多樣性、生態(tài)學(xué)及演化學(xué)的知識。除此之外,澳大利亞博物館的同事也為我提供了諸多的協(xié)助與鼓勵(lì),受篇幅所限,在這里無法一一列舉。但我對他們所有人都心懷感激之情。
目前我已選擇研究介形蟲來作為我的專業(yè)方向,并學(xué)習(xí)了史密森研究院(華盛頓特區(qū))的盧·科爾尼克與安妮·科恩(洛杉磯市自然歷史博物館)所教授的專業(yè)課程,他們的友善與耐心對我早期的職業(yè)生涯至關(guān)重要。同時(shí),正如我即將在本書中寫到的,我非常感謝介形蟲意外地引領(lǐng)我踏進(jìn)另一個(gè)截然不同的領(lǐng)域—光學(xué)研究。
英國的邁克爾·蘭德(薩塞克斯大學(xué))、艾瑞克·丹頓爵士(普利茅斯,英國海洋生物學(xué)會(huì))與彼得·赫林(南安普敦海洋學(xué)中心)均在生物光學(xué)和顏色方面發(fā)表了一些令人歡欣鼓舞的研究成果。能有機(jī)會(huì)參與他們的研究,我感到非常榮幸,感謝他們盡心盡力地幫助我,并且忍受我提出各種奇怪的問題。在經(jīng)歷了關(guān)于動(dòng)物結(jié)構(gòu)色相關(guān)課題的研究后,我知道自己肯定要去打擾那些光物理學(xué)家了,特別是悉尼大學(xué)的羅斯·麥克菲德蘭與大衛(wèi)·麥肯齊(經(jīng)由他們的同事瑪莉安妮·拉奇的極力推薦),還有很多人也慷慨地花費(fèi)了很多時(shí)間來幫助我。感謝這些光物理學(xué)家,在他們的協(xié)助之下,我迅速地熟悉了一門原本并不熟知的科目。我也深深地被光學(xué)在自然界中的種種應(yīng)用所吸引著。
在科研探索的過程中,不論是向前面看、向側(cè)面看或是朝著任何一個(gè)方向看,我都始終被遙遠(yuǎn)的寒武紀(jì)所發(fā)出的一線微光牽動(dòng)心弦。于是,我開始追隨眾多古生物學(xué)家的足跡,邁進(jìn)寒武紀(jì)古生物學(xué)的領(lǐng)域。我要特別感謝格雷格·埃奇庫姆(澳大利亞博物館)、西蒙·康威·莫利斯(劍橋大學(xué))與已故的史蒂芬·杰·古爾德(哈佛大學(xué))對我工作所給予的至關(guān)重要的討論,還有德斯·柯林斯(加拿大多倫多省皇家安大略博物館),是他帶領(lǐng)我到加拿大落基山脈下著名的伯吉斯頁巖采石場,進(jìn)行了一趟終生難忘的旅行。
前文提及的許多人都支持我去牛津大學(xué)繼續(xù)研究,我非常感謝瑪麗安·道金和保羅·哈維努力促成這件事。然后是資金方面—如果沒有這些資金的支持,我的研究將永遠(yuǎn)無法展開。最初的資助來自澳大利亞博物館—麥考瑞大學(xué)與史密森研究院的研究資金。之后,更多的資助(為了這項(xiàng)3年的課題)來自澳大利亞生物研究中心對于介形蟲多樣性課題的資助,以及澳大利亞研究委員會(huì)對于生物結(jié)構(gòu)色研究的資助,F(xiàn)在,我有幸獲得了英國皇家學(xué)會(huì)研究獎(jiǎng)學(xué)金,這節(jié)約了我大量的時(shí)間,可以去更投入地研究。這些無不對我的研究有著巨大的幫助,同時(shí),我也極為感謝來自英國工程與物理科學(xué)研究委員會(huì)和自然環(huán)境研究委員會(huì)所提供的撥款。我還要感謝牛津大學(xué)薩默維爾學(xué)院聘用我為研究員,并為我提供歐內(nèi)斯特·庫克研究基金。
在我的研究生涯之外,我還要特別感謝一些為此書的出版提供必要幫助的人:牛津大學(xué)出版部的凱西·肯尼迪教會(huì)我撰文的訣竅,讓本書更加適合學(xué)術(shù)同僚以外的普通大眾閱讀,她肯定被我的第一版初稿嚇到了—因?yàn)橐粋(gè)人在經(jīng)過嚴(yán)格的學(xué)術(shù)訓(xùn)練后,要將科學(xué)通俗化并不是一件容易的事情!倫敦柯蒂斯布朗版權(quán)代理公司的彼得·羅賓遜曾協(xié)助我改進(jìn)寫作技巧。而那些和我合作過的編輯,尤其是英國的安德魯·戈登以及美國的阿曼達(dá)·庫克,他們在我半學(xué)術(shù)半科普的初稿中嘔心瀝血,終于將我的表述轉(zhuǎn)換成人們可以讀懂的文字。我還要感謝倫敦黎明公司的杰里米·德伊與美國科學(xué)家羅納德·瓦茲對于本書第十章內(nèi)容的啟發(fā),如果不是他們那些令我鼓舞的討論以及對我關(guān)于寒武紀(jì)生命大爆發(fā)觀點(diǎn)的興趣,就不可能有第十章的誕生。
最后我要感謝我的父母、其他家庭成員與親密好友,謝謝他們自始至終對于我研究事業(yè)的鼓勵(lì)與支持。
安德魯?? 帕克,1967 年出生于英國,曾于澳大利亞博物館從事海洋生物研究,同時(shí)取得悉尼麥克里大學(xué)博士學(xué)位。之后轉(zhuǎn)往英國牛津大學(xué)動(dòng)物學(xué)系開展研究工作,并于 1999 年成為英國皇家學(xué)會(huì)研究員。此外,他也是牛津大學(xué)薩默維爾學(xué)院的研究員。
譯者簡介
于翀涵,中國地質(zhì)大學(xué)(北京)海洋學(xué)院博士研究生在讀。曾實(shí)地考察寒武紀(jì)澄江動(dòng)物群,且有幸隨中國大洋49航次前往西南印度洋開展科考。學(xué)習(xí)之余從事科普工作近7年,在中國地質(zhì)博物館及中國地質(zhì)大學(xué)(北京)博物館任志愿講解員。本書為她的首本科普譯作。
李晨昊,本碩就讀于中國地質(zhì)大學(xué)(北京),地球物理學(xué)理學(xué)碩士,F(xiàn)就職于中國航天科技某研究所,自然科學(xué)愛好者。