第二章 岩石中的记载
The Record of the Rocks

生命的起源

直到现在，生命最开始是如何出现在地球上的，也没有一个确切的结论。生物学家认为，生命发源于温暖的浅水中，或者是沿海的水洼和潟湖里。这些最初的生命不过是一种简单的有机物，随着时间的推移才有了明显的生命特征。

现在地球上的环境已经和生命起源之初大不相同，所以也就没有了适合的物理化学条件，更没有了正在形成中的生命。如果生命是在自然条件下缓慢成型，那么总有一天科学家会模拟出这一过程。不过在此之前，这一切还都仅仅是猜测罢了！在科学的道路上，永远不会缺乏争论和对手。

在生命刚刚出现的时候，大自然和现在的情形很不一样。与现在相比，那时大气的密度要大很多，天空经常被乌云笼罩，风暴肆虐。大地上，火山等地质运动频发。大雨落在寸草不生的原野上，汇集成湍急的河流。河水裹挟着泥沙，奔流入海。这些泥沙沉淀下来，就慢慢形成了板岩、页岩和砂岩。地质学家曾经仔细研究过这些堆积而成的岩石，试图从中找到生命的痕迹。可是，也许是因为最早期的生命都是柔软而纤细的，所以在堆积层中没有留下任何痕迹——直到生命进化出了骨骼或者坚硬的骨质外壳，它们才在死后留下了化石印痕，供人们研究探索。

对于化石和岩石堆积层的先后堆积顺序，地质学家们花费了大量时间去进行研究。他们发现，最古老的岩石形成时，地球上还没有大海。因为气候炎热，所以“海水”还都以水蒸气的形式存在着。湿度饱和的大气中阴云密布，滚烫的雨水浇下来，可还没等到达地面，就又被炙热的空气蒸发回了空中。这种温度极高的空气促使原始地球表面的物质发生变化，它们凝固成了最古老的岩石。

那个时候，地球表面的温度是在不断下降的，所以经过了千百万年以后，雨水终于落在了地表温热的、刚刚形成的岩石上。这些雨水汇集成江河，又在低洼处停留下来，形成沼泽、湖泊和最初的海。湍急的河水夹带着泥沙，奔流入海形成堆积层。这时候，才是前面我们说的生命刚刚开始出现时的情景。因为堆积层是一层层积累而成的，所以地质学家们将之称为“地层”，这样形成的岩石就被称为“沉积岩”。

沉积岩是很规律地一层层地保留在地球上的吗？不是。多年研究发现，沉积岩不仅不是很规律地一层层地排列起来，相反它倒像是被折皱的书页一样混乱不堪。之所以这样，是因为巨大的火山扰动和地球岩壳的潮汐引力的牵扯，让这些坚硬的岩石也不得不屈服了。所以，我们才会在很多地方看到最古老的原生岩暴露在地面上，而后来形成的岩石却被埋在了地下。在北美大陆的加拿大部分地区，我们就可以看到裸露在地表的原生岩。

下面我们来看看这些分层的岩石。

首先要说明的是，据测算，地球上现有的岩石总共记录的历史有46亿年。也就是说，最早的岩石生成于46亿年以前。而在这些岩石中，至少21亿年的沉积层里没有任何生命出现的迹象。地质学家习惯把这没有生命的年代称为“冥古代”和“太古代”。其中前38亿—前25亿年为“太古代”。在“太古代”形成的岩石就是“太古代岩石”。当然，也有生物学家认为太古代也是有原始生命的，但是因为没有确凿的证据，所以无法下最终的结论。

从太古代岩石向上层岩石看，我们会发现岩石中出现了许多细小的生命迹象：藻类植物的痕迹、虫子在海滩上爬过的痕迹和微型生物的骨骼痕迹。这个能够看到古生物出现的痕迹的时代，被地质学家称为“元古代”。从这时起，地球进入了一个神奇的时代。

从元古代岩层开始，生命的迹象越来越多。等到达更高一层的古生代岩层的时候，生命已经呈现出丰富多彩的景象了。在古生代岩层，我们可以看到各种不同的贝壳类、植物状动物和类似的爬行生物——蠕虫的痕迹。这一时期生物的代表是“三叶虫”——它能够把身子蜷缩成球状，会爬行。几百万年以后，大海中又出现了一种适应性更强的生物——海蝎。海蝎在那个时代堪称生物界的霸王，因为它们当中体型大的已经有9英尺长了。它们是当时最高级的生命。

那么，陆地上的动物、天空中的鸟类呢？在古生代的岩石层中，我们没有找到丝毫它们存在过的迹象。所有的生命都存在于大海中，甚至就连海里也没有高等级的脊椎动物。如果我们想仔细地查看一下那时候生命的状态，最好的途径就是在温暖的夏天从水沟中取一滴水，放在显微镜下观察。显微镜下，我们看到的那些微小的生物，除了体积以外，和古生代的生命没有太多的区别。

紧挨着古生代岩石的上一层岩石是中生代岩石。中生代岩石标志着地球生命进化进入了第二个乐章。在这个长达1.8亿年的漫长时期里，巨大的爬行动物称霸了世界。关于它们，后面我们会详细介绍。接下来是持续了6500万年之久的新生代。直到现在，我们也还处于新生代之中。

通过研究岩石，我们得知了整个生命进化的历程。在此过程中，化石功不可没。岩石与化石结合在一起，我们就拥有了“岩石中的记载”，这是关于地球生命的最传奇的史书。当然，这部古老的著作并不是那么容易阅读的，因为它不会井然有序地呈现在我们的面前。就像前面我们曾经提到的，它就像一部被撕毁、散乱、夹杂、弃掷、涂抹过的图书。不过即便如此，人类还是依靠智慧读懂读透了它。

最后要说明的是，对于化石，人类起初并没有认识到它的巨大价值。公元前6世纪的希腊人就已经知道化石的存在。公元前3世纪埃腊托斯特讷就曾和别人在亚历山大城讨论过它，这次讨论的过程被记录在斯特拉本所著的《地理学》一书里。可是他们都不知道这些带痕迹的石头到底意味着什么。直到16世纪，达·芬奇才成为第一个关注化石并研究出其蕴含意义的欧洲人。从那时起，人类开始专注于研究地球生命的历史。

进化与突变——大自然中的物竞天择

不管是现在的人类，还是古生代大海中浮游的原始生命，都在一代代不断地诞生、死去。这种繁衍更新会带来一种奇妙的后果——进化。我们很容易发现，许多刚出生的生命和它们的父母有着细微的差别，而这些幼体之间也不会完全一样。这种一代代出现的差别会导致什么结果？

同一个母亲生下的孩子有强壮的，也有羸弱的。这些不同情况的个体间会有不同的成长际遇。刨除偶然的外界因素造成的影响，大多数时候，那些强壮的个体会更适于生存和繁殖。与之相比，那些羸弱的则更难获得食物、战胜敌人和渡过难关。这样一来，我们就可以说，每种生物的每一代个体，都要面临优胜劣汰的自然选择。这种选择我们称之为“物竞天择”，或者叫作“进化”。进化让每一个物种都在变得更加适应它所存在的环境，可问题是，这种生存环境并不是永远不变的。

环境变化，让生活在这个环境中的物种面临了危机。这些生物物种之所以没有因此而灭绝，是因为一种叫作“突变”的情况出现了。这种突变的表现是，物种的某一个个体突然呈现出和其同类截然不同的特征。这种突变会造成三种结果：突变妨碍新个体的生存；突变有力促进新个体适应新环境；突变对生命种群没有影响。三种突变中，如果是第一种，那么新个体就会被自然淘汰；如果是第二种，族群就会向好的方向进化；如果是第三种，那么对自然、对种群都不会有明显的影响。突变的直接原因现在我们还不是很清楚，但它毫无疑问给物种带来了变化，是自然的选择。正是通过这种生物天然的实验、自然的选择，生物种群出现了满足环境需要的变化。对此，我们可以列举一系列案例加以证明。

有一种长着厚厚白色绒毛的小动物，生活在终年积雪的严寒地区。它身上的白色厚毛不仅能够御寒，而且有利于它隐藏行踪、躲避天敌伤害和捕食猎物。如果这种白色小动物的后代中发生进化突变，而且这种突变的表现是毛更白更厚，那么毫无疑问，这种突变对它就是有利的。可一旦有一天，气候变暖积雪消融，这身厚厚的白毛就会变成累赘——因为它太惹人注意了。这时候，以往那些不利的突变，比如毛色变成褐色、厚度变薄，就成了有利的突变。自然最能够抓住有利于生物种群的突变。当每一代小动物中的白色个体都早早死去，而褐色个体则能繁衍生息，那么经过一段时间的进化，这种小动物就都会变成褐色的。这种变化需要时间。环境变化太快，以至于生物无法及时改变自己的毛色，会出现什么结果？也许这种动物就会灭绝了。如果没有灭绝，那么就出现了物种的变更。

许多物种都是分布极广的。这样一来，也许就会出现某一地区的物种随环境变化而发生变化，可另一地区的同物种却没有变化。于是，同一物种的分支就出现了。千百万年后，随着两个分支个体突变的差异的累积，它们之间的区别越来越大，最后就可能成为完全不同的两个物种。这一过程——一个物种经过数代的演变，分化成为两个甚至更多个物种的过程，就叫作“物种分化”。

物种分化的过程并不难以理解，而且生命的进化一定会按照这个方式进行；变更，分化，旧物种的消亡，新物种的产生……这就是大自然的物竞天择。前面我们以之为例的白色小动物是这样，大自然中所有的生物也都是这样。至于生活在古生代浅海里的那些最早期的生物——例如水母——自然也不会逃脱这个规则。那些在潮汐中浮游了几亿年的软体动物和早期简单生物，全都会发生变异和突变。在这种突变中，更多的物种，包括两栖动物和陆地动物，都慢慢出现了。

与动物相比，人类的突变和进化显得很缓慢。西欧人需要成长到20岁才会结婚生子，繁衍后代，而动物这个时间则要短得多。在同样长的时间里，动物比人类有更多的机会发生突变。至于那些简单的低等生物，比如古生代海里的原始生物，几个小时甚至几分钟就会繁殖一次，它们发生突变的概率之大可想而知。在那种情况下，岩石没有及时将所有物种全部记录下来，也就在所难免了。

总之，我们可以认为，岩石的记载是一种大概的、全面的记载。不管是动物还是植物，在岩石中都可以找到其代表了。而且，动植物的分化也已经清晰明了——动物就是动物，植物就是植物。即使是在古生代，酸浆介也已经在它们的壳里，吃着现在那些牡蛎、贻贝所吃的东西；巨大的海蝎在海草中间爬行，三叶虫蜷缩成球，伸缩蠕动……

当然，古生代所有这些生命的迹象，还都仅仅是存在于海洋中，而在海洋之外的陆地与天空中，依然是一片死寂的世界。