第四章 最早的化石

萊伊爾和達爾文把地質記錄看成是粗心的歷史學家用一種不斷變化的方言寫成的歷史。這部史書我們只有一卷，這一卷只講了地球一部分區域的歷史，而其中更是只有寥寥幾章被保存下來，每頁上只有幾行字。地球的巖石記錄就像它的居民一樣稀里糊涂，一樣受過嚴重傷害。

在過去的歲月里，大陸反復升高又反復被侵蝕。數不勝數的百萬噸級巖石碎片和數百萬種生物都被埋進海溝深處，它們很可能永遠被埋在那里，永遠不會被人類發現。另外，地球上肯定生存過無數動植物，但命運甚至無法滿足它們最卑微的不朽愿望——保留骨骼。很多過去的生物沒有骨骼，只是一團容易腐爛的肉而已。當生命逝去時，腐敗就降臨了，時光不僅吞噬了它們的身體，也抹殺了它們曾存在過的記錄。就算是那些身體長有抗腐蝕的堅硬部分的生物，也只有少數躲過了腐敗對外殼、骨骼和原生質的侵蝕，更何況很多幸免于被腐蝕的生物后來在地球的翻滾中被摧毀了。

能留下過去的化石遺跡是極其罕見的偶然事件，這使得生命之書里失落的書頁遠不如留下來的重要。每年，我們都會發現新的化石，證明我們對現有的化石記錄還遠沒有研究透徹。其中最值得注意的一點可能是：盡管大自然里最簡單的事物表面上看起來無比復雜，但科學已經大為進步，可以把地球歷史這團亂麻理出一個頭緒了。

盡管我們對太古宙和元古宙的了解支離破碎，但比起對隨后時代的了解，已經算是極為豐富了。元古宙行將結束之時，整個地球上大陸的海拔都被抬升得很高。它們承受了后世漫長歲月的侵蝕磨損，一直屹立到今天。當時的動植物沒有留下任何化石記錄，所有不愿意被風吹雨打侵蝕的巖石都被河流沖進了海溝深處，一起被沖走的還有所有生物的外殼和骨頭，當時，它們有些可能生活在陸地上的湖里或溪流中，還有些肯定生活在海岸線上。它們是古往今來沉沒到海洋里的寶藏中最有價值的一批。

于是，當一部分大陸被侵蝕到海拔足夠低之后，淺海便悄悄潛入陸地，這些淺海和今天的哈得孫灣頗為相似，它們還帶來了一大批奇怪的生物。我們對海洋最初侵入的區域以及它們開始侵入的方式一無所知，但海水從北到南涌進了現在被落基山脈和阿巴拉契亞高地占據的地方，然后積滿了北美的低洼地區。它們慢慢占據了一部分內陸盆地，所到之處蜂擁著各種生物，這些生物的外殼被埋在沙地和泥土里，后來這些沙土變干結塊，形成了堅固的巖石。

這些沉積地層與它們下方的元古宙地層形成了鮮明對比。相對而言，它們的裂縫和扭曲更少，因為地球終于擺脫了早期的激烈動蕩，并獲得了平靜。新地層中到處都有大量化石遺跡存在，這成了區分新舊巖石層的標志。事實上，隨著海洋的入侵，一個新紀元——古生代——也開始了，在這個時代里地球對生命很友好，而生命也在這個時代里贏得了一些最重要的勝利。

實際上，在元古宙和古生代之間那段失落的黑暗年代里，生命已經獲得了許多優勢。在某處不知名的海洋里，海水用海藻和蠕蟲貧瘠的身體變出精妙的魔術。在那些未知的時代里——除了靠推測之外，那些時代很可能將永遠保持未知——剛出現不久的簡單生物已經培養出了許多新品種，其多樣性幾乎可以與今天的海洋生物相比較。后來的時代里留下的證據清楚表明，只有無法想象的漫長時光才能造就這樣的多樣性。它們是如何出現、又是通過什么方式完成的，目前依舊是進化史上的一個不解之謎。

植物化石在早古生代水域的沉積地層中十分罕見，這可能是由于很多原始植物無疑十分簡單，缺少木質組織，因此無法保存下來。但由于植物在所有動物生命中都不可或缺，所以當時必定曾有過大量植物，只有這樣才能維持為數眾多、種類豐富的動物的生存。當時有些植物甚至可能已經到陸地上來探險了，而動物還只是滿足于待在水里，畢竟植物才是生物大進軍中的開路先鋒。我們無法確定這一點，因為這段時期的大陸歷史已經失落了。直到很久以后，才有植物在棲息地留下了明顯的痕跡。歷史最初的舞臺都被動物強占去了。

除了脊椎動物之外，其他所有類型的動物在早古生代的大海里都已經存在了。它們是為數眾多而不起眼的種群——包括蠕蟲、軟體動物、甲殼動物和其他親緣類型——的祖先，它們命中注定要在隊尾走完大部分游行歷程，并一直走到今天。魚類、兩棲類、爬行類、哺乳類和最終的人類依次崛起，引領著這支游行隊伍，每一種都比前輩走得更遠一些。現在，人類已經走得那么靠前，他們甚至只是把自己那些低等兄弟看成海鮮大餐里的原料，根本不屑于假客氣地對它們表示出一點友好的贊美，所以科學家說起它們時很難被大眾理解。但在任何類人生物都還沒有誕生時，它們就已經是生命斗爭中的老兵了。人類和之前的地球霸主們并無不同，他們身體的某些基本機能也拜它們所賜，他們的動脈里也流淌著它們的血液，而人類卻輕易忘卻了這些謙遜的先輩的辛勞。

盡管這些低等動物已經度過了黃金年代，但地球在相當長的一段時期內無疑曾是屬于它們的。遠古的海洋富饒溫暖，它們蜂擁其間，直到海角天涯。它們沿著海島的海岸線的淺水航道在海陸之間漂流。在北美洲、南美洲，斯堪的納維亞，俄羅斯的西伯利亞，中國、印度、澳大利亞，乃至格陵蘭和南極洲的巖石里都發現了它們的遺跡。但它們之所以聲名遠播，并不是因為數目豐富或是分布廣泛，最值得紀念的其實是這樣一個事實：早在那么遙遠之前，它們就已經解決了在地球上謀生中的一些最基礎，也是最困難的問題。

這些過去的生物只有少數幾種留下了存在過的記錄，但當時它們的多樣性和復雜程度遠遠超出這些記錄所顯示的。在古老的海洋里，長有石灰質和玻璃纖維的纖細外殼的單細胞動物肯定也像今天的海洋里的動物一樣數目豐富。但我們卻很少找到它們的骨殖，這可能是因為它們體形太小了。海綿是最遲鈍、最像植物的動物，但它們卻在世界上贏得了安全又寧靜的一隅，在之后的漫長日子里再也不用去操心挪動身體。珊瑚不在出現最早的生物之列，但它們在古生代過后不久就出現了，而它們的姐妹——水母——則要出現得早得多，由于地質史上一樁最罕見的偶然事件，它們的記錄一直保留至今。水母骨骼的99%都是水，但由于某種奇跡，它們中有些成員不僅逃過了饑餓的同代生物的攻擊，而且被埋進泥土后還熬過了三個地質年代里地球上所有的動蕩不安。水母是少數幾種身體缺乏堅硬部分卻留下了化石記錄的動物之一。

當時昆蟲的數目也很豐富，但我們對它們的了解很少，因為它們除了足跡和洞穴之外什么都沒能留下來。棘皮動物是個興旺的種群，現存的代表動物包括海膽和海星，它們當時剛剛開始發展起來。其中的一種——貝類，分布廣泛，為數眾多，比如腕足動物或燈籠貝（得名的原因是由于有些后期的種類長得像羅馬燈）。這些動物突然出現之后不久，就完善了身體上的兩個器官，從而確保了后代子孫繁榮興旺。和大部分無脊椎動物一樣，燈籠貝的骨骼套在體外，而非長在體內，這和有脊椎魚類、兩棲類、爬行類、鳥類的骨骼相反。起初，它們靠身體肌肉的力量把骨骼的兩半部分扣在一起，后來就進化出了接合部位，通過它把兩半接合起來，這樣，肌肉除了負責開合外殼之外就不需要再做什么了。早期的磷酸鹽外殼也被拋棄了，取而代之的是耐用得多的石灰質外殼。這些“發明”很快被進化中的所有燈籠貝采用，這個種族成了古生代海洋里的統治者，在與時間以及更高級的生物的競爭中存活下來，一直活到今天。

種類繁多的軟體動物當時也剛剛開始出現，有些動物表面看上去還頗像燈籠貝，而長得像蛤蜊或是牡蠣的貝類還未出現，后來占據統治地位的類鸚鵡螺型生物當時也還很罕見。那時的蝸牛還背著小小的圓錐形外殼或是簡單的圈狀外殼，為數也不多。它們的親緣翼足螺（又稱海蝴蝶）則長著簡單的圓錐形外殼，從殼里伸出一個翼狀肉瓣器官。靠著它，這種動物能在水里迅速移動，這無疑讓那些更為安靜、更熱愛和平的同儕驚愕不已。翼足螺是當時為數最多也最成功的軟體動物，但它們的黃金時代早已過去。和諸多生物一樣，它們的過去遠比未來更加榮光。

如果和之前存在過的簡單生物做比較，那么這些動物中有很多都足夠優秀；但要和當時的一個巨大種群——早期甲殼類動物——做比較的話，很多動物就變得不值一提了。那些甲殼類動物與現存的蝦和龍蝦有著遙遠的親緣關系，它們是那個時代里的生物學奇跡。在整個早古生代，它們都是地球上最迅速、最強壯、最敏銳、最萬能的居民，其中占統治地位的一類身體被分成三節，因此叫作三葉蟲。

三葉蟲在古老的古生代巖石中為數豐富，這引起了早期博物學家的注意，他們就這種動物的樣子展開了廣泛的猜測。有個博物學家說它們是甲蟲的翅膀，另一個說是毛蟲，第三個則跳出來說這些是蝴蝶化石。三葉蟲以亡者特有的、令人羨慕的耐心默默忍受了學者們的愚蠢，直到瑞典植物學家林耐準確說明了它們與現存的甲殼類動物之間的親緣關系。

和蝦或螃蟹比起來，三葉蟲是種簡單的甲殼類動物。但要和蠕蟲、軟體動物或當時的其他無脊椎動物做比較，三葉蟲則是一種高級復雜的動物。有些早期的三葉蟲還很原始，長著分成多節的身體、小腦袋和尾巴，說明它們的祖先和蠕蟲很相像。人們相信，這些蠕蟲祖先的后代還包括后世巨大的海蝎子和與之有親緣關系的鱟（hòu），后者現在還在許多海灘上徘徊。因此，盡管三葉蟲只在進化學家、鳥類和拿著釣魚竿的男孩子中間有名氣，但它們的確是生物史上最早的一塊豐碑。有些進化學家堅信昆蟲、蜘蛛和人類都是從三葉蟲進化而來的——如果時間能證明這種觀點是正確的，那這些蟲子將最終咸魚翻身。

三葉蟲的祖先完全是人們推測出來的，因為三葉蟲在古生代最早的海洋里出現時便已經羽翼豐滿，有些甚至在留下化石記錄之前就已經達到了巔峰，之后便退化了。它們中絕大部分都擅長游泳，但也有些靠爬行來移動。退化的三葉蟲藏身在泥土中，最終失去了眼睛。所有的三葉蟲身體都分節，體表上都裹著一層類似牛角和哺乳動物毛發的物質。它們中絕大部分能像犰狳一樣把身體蜷曲起來，把柔軟的重要器官裹進背上的硬殼里。這種習慣讓三葉蟲在漫長的歲月里抵擋住了惡劣天氣和天敵的攻擊，也讓它們中的一些個體在種族滅絕后還能生存在地球上。

盡管三葉蟲只是一種小動物，但在整個早古生代，即寒武紀、奧陶紀和志留紀里，它們在原始海洋生物里絕對占據著統治地位。大部分三葉蟲長約三英寸，但也發現過超過一英尺的三葉蟲巨怪。它們在自己的時代里是統治性的肉食者和清道夫，在數不清的漫長歲月里曾是生物世界的主宰。遺憾的是，衰退和滅亡同樣被寫進了它們的命運當中。

在地球生物最早的一批為數豐富的化石遺跡里，我們看到了許多證據，證明三葉蟲通過追求安全的生活方式，已經獲得了普遍的優勢。即便是最低等的海綿也進化出了多種不同的身體形態來適應各種不同的環境，同時完善了一種簡單但卻實用的腔腸系統，以此來獲取食物，排出廢物。它們嘗試過有性繁殖和無性繁殖，嘗試過群居生活和個體獨立生活，還進化出了簡單的神經系統和骨骼。

水母家族長出了觸須、嘴巴和消化腔來獲取食物，還進化出了有效的刺細胞陣列，以避免成為別的生物的食物。有些蟲子長出了分成多節的身體，一端有口，另一端是肛門。它們是第一種同時具有分化神經系統、消化和排泄廢物的專屬器官、一個心臟以及類似于高級動物的左右對稱特征的動物，也是這些動物里最簡單的一類。人體和蟲子的軀干都可以沿長軸分成互為鏡像的兩部分；而低等動物則像輪子，長著軸心和輻條。燈籠貝綜合了比它低級的生物的所有優點，還進化出了單獨的雄性和雌性器官、專屬的呼吸器官和更強壯的骨骼。蝸牛有獨立的頭部，頭上長有眼睛和觸角，還有用于運動的肉足和將內臟包裹保護起來的肉質覆蓋物。

但三葉蟲集中體現并超越了其他生物獲得的所有優勢。它們有分節的身體，有角質層骨骼保護著，有復雜的肌肉系統來控制身體。它們有嘴巴、牙齒、喉嚨、胃、消化腺、腸和肛門。由肌肉構成的心臟將血液泵入靜脈、毛細血管和凈化血液的鰓。它們還有簡陋的大腦、神經鏈、觸覺和視覺器官，很可能也有了嗅覺和聽覺器官，這些器官能夠指導它們的活動。同時，它們也已經完整進化出了用于爬行和游泳的專屬附屬器官和用于有性繁殖的器官。

在地球生命史連續記錄的最初階段，大自然在三葉蟲身上展示了無脊椎動物身體的完美形態。在這樣的身體里，消化道位于神經系統之上，骨骼則覆蓋在體外。這對于在靜水中久坐的生物而言已經足夠了，但對于生活在溪流里和陸地上的生機勃勃的動物而言，這樣的身體卻顯然太過弱小，不夠使用。當原始魚類的祖先第一次迫切想做更多的運動時，原先的無脊椎身體便徹底變革了。沒有人知道大自然到底是如何交換了消化道和神經系統的位置，或者它到底是如何把骨骼從體外轉移到體內的。但我們確實知道一點：當無脊椎動物還在享受早古生代海洋的溫暖愜意時，它們中的進步分子就已經試驗了一種全新的身體，以適應更嚴苛的環境的要求。即便在最初的地球霸主的鼎盛時代，它們的末日也在醞釀之中。