尋覓身體里面的那條魚(yú)(上)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——尋覓身體里面的那條魚(yú)(上)生物學(xué)家認(rèn)為：地球現(xiàn)存生物都源自同一先祖。這個(gè)觀點(diǎn)似與人的直接覺(jué)不符，但從胚胎發(fā)生、同源器官到痕跡器官的形態(tài)學(xué)證據(jù)，再到蛋白質(zhì)與基因的分子層面，都指向同一結(jié)論。根據(jù)這個(gè)論點(diǎn)，生物從單細(xì)胞多細(xì)胞，從無(wú)脊椎到有脊椎。從魚(yú)到兩棲在到爬蟲(chóng)乃至于鳥(niǎo)及哺乳動(dòng)物，都該有處于過(guò)渡期的物種存在才是。挖掘這些環(huán)節(jié)物種的化石，就成了古生物的重要工作。

成年后，我的典型夏季生活寫照：穿越過(guò)北極圈，置身于冰天雪地中，在懸崖上敲石塊。大部分的時(shí)候，除了受凍、起水泡外。我一事無(wú)成。運(yùn)氣好的時(shí)候，我可能找到古代的魚(yú)類骨頭。對(duì)多數(shù)人來(lái)說(shuō)，魚(yú)骨算不得是什么珍寶。但對(duì)我來(lái)說(shuō)，這可是比黃金還要寶貴。

我們是誰(shuí)?我們?yōu)楹伍L(zhǎng)成這副模樣?對(duì)這些問(wèn)題，古代的魚(yú)類骨頭或許能給我們點(diǎn)啟發(fā)。

我們可以從世界各地荒野之處所挖出的蟲(chóng)魚(yú)化石，從所有現(xiàn)在還活著的生物的DNA來(lái)了解我們的身體。但那不足以解釋，為什么我相信古代動(dòng)物的殘骸，而且還是魚(yú)的殘骸，能夠提供線索，讓我們了解人類身體的基本架構(gòu)。

我們?nèi)绾蔚靡愿Q見(jiàn)數(shù)百萬(wàn)年、甚至數(shù)十億年前地球上發(fā)生的事呢?很不幸，目睹那一切的目擊者都不在了。事實(shí)上，過(guò)去大部分的時(shí)間中，地球上根本找不到有頭、有嘴、會(huì)說(shuō)話的物種。更糟糕的是，以前曾存活的動(dòng)物早已羽化成仙，它們埋在地里這么久，尸體也大都消失了。

你稍微想一下：曾經(jīng)活過(guò)的生物物種，99％已經(jīng)滅盡了，其中只有極少數(shù)會(huì)變成化石留下來(lái)，而能被挖掘出來(lái)的化石更是少之又少。這么一來(lái)，想由化石窺知我們的過(guò)去，似乎一開(kāi)始就注定是機(jī)遇渺茫了。

化石反映出我們的身世

在位于北緯80°附近的艾士米爾島上，我首次看到那條能揭露我們身體構(gòu)造的化石魚(yú)。

那是一個(gè)飄著雪的7月的一天午后，我正在審視一塊3.75億年前的石頭。我與同事來(lái)到這個(gè)荒無(wú)人煙的地方，就是為了尋覓從魚(yú)蛻變成陸生動(dòng)物過(guò)程當(dāng)中，那個(gè)扮演著重要角色的化石。從石塊中露出來(lái)的是這條魚(yú)的唇部，這可不是條普通的魚(yú)，它的頭是上下扁平的。

一顆扁平的頭，畢竟能告訴我什么?能透露動(dòng)物從大海進(jìn)駐到陸地經(jīng)過(guò)了哪些歷程?假使我考慮到個(gè)人的安全與舒適，為何不去夏威夷，卻跑去了北極?想回復(fù)這些問(wèn)題，便得從如何找化石，到怎樣用化石來(lái)解讀我們的過(guò)去說(shuō)起了。

化石是提供我們了解自身歷史的主要線索之一。我的職業(yè)生涯就是這樣建立起來(lái)的：尋覓早期的哺乳動(dòng)物，來(lái)回復(fù)哺乳類起源的問(wèn)題；尋覓最早的青蛙，來(lái)回復(fù)青蛙起源的問(wèn)題；尋覓那些最初具有四肢的動(dòng)物，來(lái)了解陸柄動(dòng)物的起源。依此類推就是了。

基于多種因素，今天的田野古生物學(xué)家比以往更簡(jiǎn)單找到新的化石區(qū)。感謝地方政府、石油和自然氣公司對(duì)地質(zhì)探勘的努力，我們對(duì)各處地質(zhì)有更多的了解。而且透過(guò)因特網(wǎng)，讓我們很快拿到地圖、探測(cè)數(shù)據(jù)、空照?qǐng)D。甚至用我的筆記本電腦，我便可以查看你家后院是不是一處很有希望的潛在化石區(qū)。更妙的是，造影技術(shù)及放射照相儀可透視某些石頭，讓我們看到隱蔽在里面的骨骼。

撇開(kāi)這些先進(jìn)的設(shè)備和數(shù)據(jù)，在今天挖掘重要化石的過(guò)程，跟100年前比較，其實(shí)沒(méi)什么不同。古生物學(xué)家還是得趴在石頭上檢視，而埋在石頭內(nèi)的化石還是得用手將它挖出來(lái)。在探查、移出化石的過(guò)程中，有大量決定步驟是無(wú)法自動(dòng)化的。而且到現(xiàn)場(chǎng)挖掘化石，當(dāng)然比在屏幕上尋覓好玩兒多了。

這事雖聽(tīng)來(lái)單純，倒有個(gè)癥結(jié)，那就是：化石區(qū)十分稀少。為了提高成功率，我們針對(duì)符合以下三項(xiàng)條件的地點(diǎn)進(jìn)行搜尋：區(qū)內(nèi)的巖石年齡必需是對(duì)的。巖石的種類必需是可以讓化石保存下來(lái)的，還有巖石必需露出地表。

此外，還有一項(xiàng)因素，那就是要具有隨時(shí)挖掘?qū)毑氐奶熨x。這一點(diǎn)我將以例子加以說(shuō)明。

我們即將舉出的例子，是生命史中一個(gè)重大的轉(zhuǎn)變——登上陸地的魚(yú)類。地球形成后的最初數(shù)十億年，生物都是活在水里。不過(guò)，到了3.65億年前，已有生物在陸地上棲息了。

生活在這兩種環(huán)境中，有極大的區(qū)別。在水里呼吸所需的器官，與在陸地上十分不同；同樣排泄、覓食、四處移動(dòng)也都需要不一樣的器官?；旧希瑒?dòng)物必需發(fā)展出全新的軀體，才能適應(yīng)陸上的環(huán)境。乍看之下，這兩種環(huán)境的鴻溝似乎大到無(wú)法跨越。然而當(dāng)我們檢視證據(jù)時(shí)，該變的真的都變了，而看來(lái)不可能的事也的確都發(fā)生了。

逛動(dòng)物園，預(yù)計(jì)巖層中的化石

在尋覓年代正確的巖石時(shí)，有個(gè)事實(shí)對(duì)我們很有利：藏有化石的巖層并不是隨機(jī)排列的。巖石坐落何處、其內(nèi)包藏何物，都是相當(dāng)有規(guī)則的。我們可以利用這個(gè)特性來(lái)設(shè)計(jì)挖掘計(jì)劃。

不同種類的巖石，經(jīng)過(guò)數(shù)十億年的變遷，在地球上一層層地覆蓋著。有一個(gè)很簡(jiǎn)單求證的假設(shè)，那就是上層的巖石比下層的年輕。在巖石像蛋糕般一層層直接堆積起來(lái)的地區(qū)(例如大峽谷)，這個(gè)假設(shè)尋常是對(duì)的。然而當(dāng)?shù)貧ぷ儎?dòng)產(chǎn)生斷層時(shí)，這個(gè)巖層順序會(huì)有所變動(dòng)，有時(shí)候，較老的巖石會(huì)被擠到年輕的上面。幸好一旦確認(rèn)出斷層的位置后，巖層的原始順序可以重新排出來(lái)。

在巖層內(nèi)的化石，也會(huì)依循年代順序排列，底層的物種與上層的可以完全不同。假使我們能夠找到一根涵蓋所有生命史的巖石長(zhǎng)柱，我們便可以從其中找出包羅萬(wàn)象的化石來(lái)。在最底層，我們看不到什么有生命跡象的東西；再上一層，則會(huì)有大量不同樣式、類似水母的生物；往更高層，便會(huì)找到具有骨骼、附肢以及各種器官(像眼睛)的動(dòng)物；在那些之上，第一個(gè)有脊椎的動(dòng)物將會(huì)出現(xiàn)等等；而含有第一個(gè)人類化石的巖層，會(huì)位于所有這些巖層之上。

像這樣一根涵蓋地球全部歷史的石柱，當(dāng)然是不存在的。確鑿地說(shuō)，地球上每個(gè)區(qū)域的巖石都只代表一小片段的時(shí)間而已。要看到全部歷史，我們需要比較各個(gè)巖層和其內(nèi)部的化石，然后就像拼圖一樣，把它們一塊塊拼湊起來(lái)才行。

事實(shí)上，把人類與動(dòng)物園或水族館的動(dòng)物做比較后，我們即能預(yù)計(jì)出，世界各地的巖層中化石出現(xiàn)的序列了。

逛動(dòng)物園，怎能幫我們預(yù)計(jì)哪里可以找到重要的化石呢?

動(dòng)物園內(nèi)各式各樣的動(dòng)物互不一致，就看你以何種角度來(lái)看。不過(guò)，讓我們不要專注在它們的差異上。為了要從它們身上找到可用來(lái)做預(yù)計(jì)的特征，我們得專注在它們之間有什么共通之處。這樣我們便能依它們的共同特征，來(lái)將它們分門別類。

譬如，動(dòng)物園與水族館中的動(dòng)物，基本上都有一顆頭和一雙眼睛，我們暫且把它們稱作“凡物〞。這些有頭有眼的動(dòng)物中，有一部分動(dòng)物有四肢，我們就叫它們“有四肢的凡物〞。這些有頭、眼及四肢的動(dòng)物中，有一小群動(dòng)物的頭腦超大、用兩只腳走路、還會(huì)說(shuō)話，這一小群動(dòng)物其實(shí)就是我們?nèi)祟?。運(yùn)用這個(gè)方法，我們當(dāng)然可以將所有的生物分出更多小群，但是即使只分三層，這樣的分類便具有預(yù)計(jì)的能力了。

世界各地巖層內(nèi)的化石，就經(jīng)常可以這樣依序分列，而我們就用這特性，來(lái)設(shè)計(jì)新的化石勘測(cè)計(jì)劃。以上面的例子來(lái)看，第一個(gè)出現(xiàn)的“凡物〞成員，也就是第一個(gè)有頭及兩只眼睛的動(dòng)物，在地質(zhì)年代的記錄會(huì)遠(yuǎn)早于第一個(gè)“有腳的凡物〞。更確切地說(shuō)，第一條魚(yú)(身上帶著“凡物〞的銘牌)出現(xiàn)的時(shí)間，會(huì)比第一只兩棲類(一種“有腳的凡物〞)還早。

在試驗(yàn)室里，我們正是對(duì)成千上萬(wàn)的物種及其特征，來(lái)做這種分析。我們檢視所有找得到的解剖特征，有時(shí)加上長(zhǎng)段的DNA數(shù)據(jù)來(lái)分析。由于數(shù)據(jù)太多，經(jīng)常得依靠強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)幫忙，以便分出大群里的小群。這種分析的步驟是生物學(xué)的基礎(chǔ)，由于這可以使我們對(duì)于生物之間的親緣關(guān)系提出假說(shuō)。

人類數(shù)百年來(lái)所搜集的化石，除了幫助我們將生物分類外，也構(gòu)成很大的地質(zhì)年代記錄以及存活于各時(shí)期內(nèi)的生物數(shù)據(jù)庫(kù)(或目錄)。如今，我們可以推斷出生物發(fā)生重大變異的約略年代。對(duì)哺乳動(dòng)物的起源有興趣?那就去找中生代早期的巖石，地質(zhì)化學(xué)告訴我們，那些巖石的年齡大約是2.1億年。對(duì)靈長(zhǎng)類的起源有興趣?那就到上面一點(diǎn)的白堊紀(jì)巖層找，那里的巖石距今約有8000萬(wàn)年。

巖石內(nèi)化石的順序提供了強(qiáng)有力的證據(jù)，說(shuō)明我們與其他物種的關(guān)聯(lián)。假使我們挖出6億年前的巖石，發(fā)現(xiàn)了最早的水母與土撥鼠的骨骸并列躺著，那么我們可能得改寫教科書了。更嚴(yán)重的是，那只古老的土撥鼠化石將會(huì)指出，我們對(duì)地球的歷史及地球上的生命的認(rèn)識(shí)都是錯(cuò)的。幸好，自過(guò)去150多年來(lái)，人們幾乎挖遍了地球上每一塊大陸上所有找得到的巖層，而上述那樣的觀測(cè)倒還沒(méi)發(fā)生過(guò)