第三章 生命的產(chǎn)生
The First Living Things

水和生命

生命產(chǎn)生于海洋，遍布于海洋，所以海岸線到達(dá)什么地方，生命的足跡就會(huì)留在什么地方。可以說(shuō)，水是生命的源泉，是不可或缺的必需品。

最原始的海洋生物，一旦離開水馬上就會(huì)死亡，這就像拋到海灘上的海蜇很快就會(huì)干涸而死一樣。不過(guò)，原始的生命卻不得不經(jīng)常冒著離開水的風(fēng)險(xiǎn)，它們更愿意在靠近海岸的淺水處生活，因?yàn)槟抢镉谐浞值娜芙庥谒难鯕夂完?yáng)光。被擱淺的危險(xiǎn)是時(shí)刻存在的，所以所有關(guān)于脫離水而能夠生存下去的進(jìn)化都是被大自然所鼓勵(lì)的。

水為什么對(duì)生命的延續(xù)如此重要？因?yàn)橐磺醒鯕狻⑹澄镳B(yǎng)料的吸收都要通過(guò)水溶解來(lái)完成。人類需要先把空氣中的氧氣、食物中的養(yǎng)料溶于體內(nèi)的水，然后再吸收，而那些水生動(dòng)物就更需要通過(guò)吸收水中的氧氣來(lái)維持生命。基于這個(gè)原因，所有脫離水中環(huán)境的生物，都必須使自己的呼吸器官保持濕潤(rùn)的狀態(tài)。所以海藻要想從古生代的海水中爬上陸地，就必須先長(zhǎng)出一層堅(jiān)韌的外皮鎖住水分；海洋動(dòng)物要想離開水，就必須長(zhǎng)出甲殼。三葉蟲的甲殼不僅有防御的作用，而且還有保護(hù)身體、鎖住水分的功能。至于在后來(lái)出現(xiàn)的脊椎動(dòng)物——魚，就更是聰明地長(zhǎng)出了鰓甲和原始的肺鰾。前者用于保護(hù)魚的鰓，后者則用于應(yīng)付短時(shí)間的擱淺。

植物比動(dòng)物先行離開水登上陸地。除了需要吸收氧氣和養(yǎng)料，水還能夠幫助生命繁衍下一代。早期的低等植物用軟體孢子或配子進(jìn)行生殖，它們散在水里，由水傳播，而且只在水里發(fā)芽。后來(lái)，隨著植物逐漸發(fā)展出了木質(zhì)纖維和支柱，它們開始能夠在沒有水的地方保持挺立，以吸收陽(yáng)光并通過(guò)風(fēng)傳播種子。一種植物一旦能做到這一點(diǎn)，它就能在陸地上生存、生殖和蔓延。可以說(shuō)，能夠離水生活和繁殖，是植物從水中走向陸地的基礎(chǔ)和標(biāo)志。

在元古代和古生代早期的悠久歲月中，諸多種水生植物不斷進(jìn)行著實(shí)驗(yàn)和努力，終于讓離水生活和繁殖的難題得以解決。于是，慢慢地，數(shù)量龐大的新植物從海里蔓延到了陸地上。雖然在此過(guò)程中它們也不得不依靠沼澤、湖泊和河流，但是陸生植物畢竟是慢慢出現(xiàn)了。

最早爬上陸地的動(dòng)物

當(dāng)植物登上陸地以后，動(dòng)物緊隨其后。

與植物一樣，陸生動(dòng)物也來(lái)源于大海。它們同樣是通過(guò)進(jìn)化和變異，在適應(yīng)了離開水的環(huán)境以后，慢慢爬上陸地的。這種離開水的能力，各種動(dòng)物獲取的方法各不相同。比如，由海蝎進(jìn)化而來(lái)的陸蝎，是通過(guò)將鰓片縮進(jìn)體內(nèi)來(lái)阻止呼吸系統(tǒng)干涸的；螃蟹用鰓甲來(lái)保護(hù)它的鰓；昆蟲發(fā)展出了一系列氣胞和氣管，把未溶解的空氣輸送到全身；而高級(jí)的陸生脊椎動(dòng)物，則是用袋狀的原始肺囊來(lái)輔助原來(lái)的呼吸系統(tǒng)——鰓，后來(lái)這肺囊就徹底代替了鰓。

在現(xiàn)在的自然界中，這種變化過(guò)程還能夠在某些動(dòng)物身上看到。比如非洲肺魚生長(zhǎng)于熱帶，那里旱季和雨季差別明顯，所以肺魚就需要讓自己既能夠像魚一樣在水中生活，用鰓呼吸，又能夠在河床干枯、它不得不離水后，繼續(xù)生存。于是它就練就了靠吞咽流入肺鰾中的空氣維持生命的本領(lǐng)。其他比如在池塘里生活的水蜥也是這樣的。這一類動(dòng)物就還處于由水生動(dòng)物向陸地動(dòng)物過(guò)渡的階段。

此外，兩棲動(dòng)物——比如蛙、水蜥等，也是由水生向陸地進(jìn)化的代表。它們的卵必須在有陽(yáng)光的、溫暖的淺水處才能存活，它們的幼體也離不開水。在成長(zhǎng)過(guò)程中，蝌蚪首先會(huì)生成枝狀外鰓在水中擺動(dòng)，接著生出的鰓甲會(huì)把它們蓋住，成為鰓房，最后長(zhǎng)出了腿，它的尾也被吸收掉。這時(shí)候，蛙的幼體開始嘗試用它的肺呼吸，鰓則逐漸縮小直到消失。從蛙的成體來(lái)看，它更傾向于陸生動(dòng)物。因?yàn)樗軌蛴肋h(yuǎn)在空氣中活下去，可如果一直待在水里，那就有可能會(huì)被淹死。

那么更高級(jí)的爬行動(dòng)物呢？它們從生理進(jìn)化上來(lái)說(shuō)，已經(jīng)完全脫離水的制約了。長(zhǎng)期待在水里，它們只能被淹死。

動(dòng)物由水生逐漸過(guò)渡到陸生的整個(gè)過(guò)程，古生代后期的巖石都做了詳細(xì)的記載。古生代后期，潟湖和淺海大量生成，這就給生物由水中爬上陸地創(chuàng)造了條件。剛剛獲得在空氣中生存的權(quán)利的植物就像掙脫了枷鎖，飛快地大量繁殖。那個(gè)時(shí)候還沒有開花植物，沒有草，也沒有冬季落葉的樹木，有的只是木本羊齒、蘇鐵羊齒和同屬的其他植物。它們枝干粗壯，身材高大——高的可以達(dá)到100英尺以上，所以很容易形成化石保留至今。現(xiàn)在我們所開采的煤礦，許多就是由它們形成的。不過(guò)，在現(xiàn)代的自然界中，這些植物都已經(jīng)消失不見了。

動(dòng)物同樣活躍在這些植物叢中。最早出現(xiàn)的是昆蟲。它們長(zhǎng)著硬翅，體型很大，有些甚至翅膀長(zhǎng)過(guò)了1英尺。在比利時(shí)的煤礦中，我們?cè)?jīng)發(fā)現(xiàn)了一種古老的蜻蜓的化石，它的翅膀居然長(zhǎng)達(dá)29英寸。其他還有飛行蟑螂、蝎子和蜘蛛。當(dāng)然這些早期蜘蛛沒有或者只有很簡(jiǎn)單的絲囊，所以它們不能結(jié)網(wǎng)。這是兩棲生物的天堂。真正的爬行動(dòng)物，要等到后面才能出現(xiàn)。

現(xiàn)在，讓我們來(lái)展望一下古生代早期的陸地是什么樣子的。

如果你有幸來(lái)到那個(gè)時(shí)代，你會(huì)發(fā)現(xiàn)那是一個(gè)常青的沼澤森林的世界。沒有美麗的花朵，沒有活躍的昆蟲和動(dòng)物，整個(gè)自然界寂靜無(wú)聲。你能聽到的只有潺潺的流水聲、蕭蕭的風(fēng)聲和巨大的植物倒伏的聲音。那些植物長(zhǎng)什么樣子？看上去它們就是放大了的苔蘚，而我們現(xiàn)在所熟悉的樹木則了無(wú)蹤影。

在植物叢中，有一些細(xì)小的兩棲動(dòng)物和原始的爬行動(dòng)物生存，除此以外任何一種體型大的動(dòng)物都看不到。在遠(yuǎn)離大海、湖泊和河流的地方，還是一片沒有任何生命的原野。但是剛剛爬上陸地的動(dòng)植物們有信心把這個(gè)世界全部填滿。它們堅(jiān)定不移地，一代代由水邊向整個(gè)大陸邁進(jìn)。