WeChat ID kexueyougushi About Feature 比科学故事更重要的是科学精神 首先更正一个上期的错误，上期节目我说朊病毒是一段能够裸露的基因片段，这个是我搞错了，很多听众也指出了，朊病毒只是一段裸露的能够复制的蛋白质。世界卫生组织将朊病毒病和艾滋病并立为世纪之最危害人体健康的顽疾。 我们经常会听到化石这个词，其实，生物要成为化石，是一件相当不容易的事情。超过99.9%的生物最终都会化为乌有。当你的生命之火熄灭后，组成你的每一个分子都会被啃光，或者被冲刷得一干二净，但这些分子又会成为别的系统的一部分。这世界就是如此循环的。即便那剩下的不足0.1%的没有被微生物啃光的生物，变成化石的几率依然是很小的。 如果你希望自己死后成为化石，那么有这么几个必要条件。首先，你得死在一个恰当的地方。大约只有15%的岩石是能保存化石的。所以，如果你倒下的地方将来会变成花岗岩，那你就肯定没戏了。你倒下的地方得是一片沉积物，这样你才能被埋在里面留下印子，就好像一片叶子落在淤泥上。或者，你在隔绝氧气的条件下慢慢分解，于是你的骨头或者身体其他的较坚硬的部位（极少数情况下还包括一些柔软的部位）会被溶解的矿物质所取代，创造出一个与原件形状一样的石化副本。接着，这片包含化石的沉积物会随着地质运动而被任意地挤压、折叠、推动。里面的化石必须保持住某种可识别的形状。最后，尤为重要的是，在经历了几千万年甚至几亿年的掩埋之后，它们还能被发现，并且被认为是某种值得收藏的东西。听到这里，你可能明白了，绝大多数生物的化石其实已经不是生物的原始身体了，他们要么只是一个印痕，要么就好像是 3D 打印出来的复制品。 据认为，每10亿块骨头中大约只有一块骨头会成为化石。如果真是这样的话，那么我们可以算算所有今天还活着的中国人有可能留下多少化石，我们这只是个数学计算啊，你别跟我较真说中国人基本都是火葬什么的。上次节目就有很多人跟我较真说细菌的数量不可能超过质子的数量，因为细菌也有质子啥的。哎吆，我实在没想到大家会去那么想，下次再打那样的比方，我得多费点口舌。我现在为了让你理解只有 10 亿分之一的骨头能变成化石是个什么概念，所以我们打一个比方，粗略一点，我们按 14 亿人口算今天所有活着的中国人，每人拥有206块骨头，于是，十亿分之一就是能最终变成化石的只有约 288块，差不多也就是一副完整的骨架再多几块骨头吧。当然，这些骨头能不能被发现又是另外一个问题。请千万记住，它们中的任何一块骨头都可能被埋在 960万平方公里土地上的任何一个地方。只有很少的一部分土地会被翻动，能被仔细查看的土地就更少了。所以，要是能被发现，显然是一个奇迹。无论从哪个意义上来讲，化石都变得越来越稀少了。绝大多数在地球上生存过的物种都没有留下任何痕迹。有人估计每1万个物种当中只会有一个留下化石记录。这是一个相当小的比例。然而这还是一个很乐观的估计。人们普遍接受地球史上曾经过出现过300亿种生物，利基（Richard Leakey）和罗因（Roger Lewin）在《第六次大灭绝》（The Sixth Extinction）一书中认为有化石记录的物种是25万种。如果你赞同这个数据，那么能留下化石的就不是万分之一而是12万分之一了。不管怎么说，我们所拥有的生命样品只是微不足道的一点点。 还有一个事实，我们今天所拥有的化石品种极不均衡。你想，绝大多数的陆生动物是不会死在沉积物中的。它们倒在露天下，不是被吃掉，就是腐烂掉，或者在风吹雨淋中彻底消失掉。因此，化石偏好海洋生物几乎到了荒唐的地步。约95%的化石都是曾经生活在水里的动物，绝大多数又是在浅海中的。 在二月份的某个阴天，比尔去了伦敦自然历史博物馆，拜访了一位性情开朗、不修边幅、很招人喜欢的古生物学家，他的名字叫福泰（Richard Fortey）。 福泰懂的东西又杂又多。他写了一本既幽默又精彩的书，书名叫《生命：一部未经授权的传记》（Life: An unauthorized Biography）。这本书差不多涵盖了生命诞生的全过程。不过，福泰的最爱是一种叫三叶虫的远古海洋生物。它们曾经一度充满整个奥陶纪的海洋，但没后来灭绝了，只留下些化石证明它们曾经存在过。三叶虫的身体分为三个基本部分：头、胸和尾，因此得名。三叶虫的样子有点儿像虾的身子长满了螃蟹腿，在福泰还是小孩的时候，有一次攀爬威尔士圣戴维湾的岩石，他发现了一块三叶虫化石。于是，这便成了他的终生爱好。 他带比尔来到一个摆满高高的金属柜的陈列室中。每一个柜子上面都布满一格一格的小抽屉，每个抽屉都不深，里面放满了三叶虫化石，总数约有2万件。 福泰说：“这别看有这么多化石。但请别忘了，在数亿年的时间中，远古海洋中生活过数以万万亿计的三叶虫。所以，2万件根本不算多。而且这些化石标本大多数都不完整。发现一块完整的三叶虫化石标本依然是我们古生物界的大事。” 大约在5.4亿年前，也就是著名的寒武纪物种大爆发的起始时刻，三叶虫出现了。而且一出现就是极为完备的形态，似乎是从天而降一般。接着，三百万个世纪之后，也就是到了至今仍然带有神秘色彩的二叠纪大灭绝前，三叶虫与许多其他物种一起突然消失了。如同所有灭绝的物种，你可能会很自然地把它们当作一种失败的物种。但实际上，它们可是曾经生存过的最成功的物种之一。它们统治了地球3亿年的时间，是恐龙的2倍，而恐龙本身也是地球史上生存时间最长的动物之一。我们人类，按照最宽松地算，到现在也只不过存在了三叶虫历史的1%的时间，也就是 300 万年而已。 三叶虫支配地球的时间是如此的漫长，所以它们总数非常多。它们大多数体型不大，像一只甲壳虫般大小，但有的能长到盘子那么大。目前认为它们至少有5000个属，而种的数量就更多了，仅仅是跨越古生代的就已经发现了 17000 多个种，更多的种类还在不断地涌现。福泰有一次参加一个在南美洲举行的学术会议，一位来自阿根廷某个地方性大学的学者与他取得了联系。福泰说，“她有一个盒子，里面装满了有趣的东西，包括许多从未发现过的新品种。但她没有研究设备做深入研究，也没有资金去寻找更多的化石。这世界尚有广大的地区等待探索，我说的可不是只有三叶虫，而是指所有的化石”。 在整个十九世纪，已知的早期复杂生命几乎就只有三叶虫一种。因此，大家都热衷于收集和研究。关于三叶虫最大的一个谜，就是它们的突然出现。福泰是这么说的，他说即使在今天，当你在一片合适的岩石结构中，一个年代一个年代地往上发掘，一直都没有肉眼可见的生命形式。但突然间，“一只螃蟹大小的三叶虫突然跳进了你的手里，而你只是在守株待兔。”这种生物有肢、有腮、有神经系统和触角，用福泰的话来说是“有某种大脑”。最奇怪的是它们的眼睛，由一种叫方解石条状体的材料形成，这也是组成石灭岩的材料。这种眼睛是已知的最早的视觉系统。还有，最早出现的三叶虫也并不仅仅是一个具有冒险精神的品种，而是有几十种之多，而且也并不是只在一个地方出现，而是同时出现在所有地方。十九世纪的一些人把这一现象作为上帝造物的证据，同时也用来反对达尔文的进化论。他们诘问，如果进化是一个缓慢的渐进过程，如何解释这种复杂又完备的生物是怎么突然出现的？当时确实无法解释。 很长一段时间，这个问题看上去都像是进化论注定要遇到的大麻烦。直到1909年的一天，那一天距《物种起源》发表50周年还有三个月，古生物学家沃尔科特（Charles Doolittle Walcott）在加拿大的洛基山脉做出了一项重大的发现。 沃尔科特生于1859年，在纽约州的尤蒂卡附近长大。在他很小的时候，父亲离世，使得本不富裕的家庭更是雪上加霜。在沃尔科特还是一个小孩的时候，他就发现自己有寻找化石的天赋，尤其是寻找三叶虫化石。他收集了一大堆很不错的化石，这些化石被阿加西斯（Louis Agassiz）看中，买了下来放到了他在哈佛的博物馆中。沃尔科特因此发了一笔财，相当于今天的几百万吧。虽然沃尔科特的学历只有高中，但他自学成才，最终成为三叶虫研究领域的重要权威专家。是他第一个把三叶虫归到节肢动物门中，这个门类中还包括现代的昆虫和甲壳纲动物。 沃尔科特从1879年开始到新成立的美国地质勘探局工作，从做野外调查开始，用了15年的时间干到了局长的位置，可见他干得相当出色。 到了1907年，他又被指定为史密森学会的秘书长，一直到1927年他去世为止。尽管行政事务缠身，他始终坚持野外考察，而且著述颇丰。福泰说：“他写的书可以摆满图书馆的一个书架。”需要提一下的是，他还是美国航空咨询委员会的创始理事之一，这个机构就是大名鼎鼎的美国航天局（NASA）的前身。从这个意义上来说，沃尔科特可以说是NASA的祖父。 不过，沃尔科特被人记住的最重要事迹还是1909年夏末的事情。敏锐的观察力加上一点儿运气，让他在加拿大菲尔德小镇的一处高地上发现了些举世瞩目的东西。这个故事最常见的版本是这样说的。有一天，他和妻子正骑马走在山路上，突然他妻子的马被松动的山石绊了一下。沃尔科特连忙下马去扶，在这个过程中，他发现马踩翻的是一片页岩，里面居然有化石，而且是甲壳纲生物，特殊之处在于这是一种非常古老而且不寻常的品种。但此时开始下雪了，洛基山脉的冬天来得特别早。所以他们没有继续逗留。到了第二年，条件一允许，沃尔科特马上又赶到了同一地点。他沿着岩石估计滑行的路线，向上攀登了200多米，来到了山顶附近。那里的海拔已是2400多米了，他终于发现了一片页岩露头地，差不多有二三百米的长度。这里面藏着大量的化石，全部来自于寒武纪生命大爆发之后不久的时间。沃尔科特的发现堪称古生物学的圣杯。这片地区也以山冈的名字称为布尔吉斯页岩（Burgess Shale）。古尔德（Gould）在他那本畅销书《奇迹般的生命》（Wonderful Life）一书中说，在相当长的一段时期中，布尔吉斯页岩是“向我们揭示现代生命开端的唯一视窗。” 一向细心严谨的古尔德仔细阅读了沃尔科特的日记，他发现关于布尔吉斯页岩发现过程的那个广为流传的故事被大大地添油加醋过了。沃尔科特根本没提到什么失蹄的马和下雪。但不管怎么讲，那是一次极其重要的发现，这是毫无疑义的。 我们每个人在地球上无非也就逍遥快活几十年，这么短暂的时间不可能让我们体会出寒武纪那会儿离我们有多遥远。如果你能以每秒钟一年的速度飞向过去，大概半小时后，你可以穿越到西汉年间；三周多一点儿的时间抵达人类刚刚出现的年代；但是，要到达寒武纪的黎明期，你得花上个20年。所以说，那是一个相当相当久远的时代，那时的世界完全不是现在这个样子。 5亿年之前，布尔吉斯页岩可不是在山顶上，而是在山脚下。具体一点来说，是在一处陡峭山崖脚下的浅海中。那时的海洋中已经充满了生命。但是动物通常不会留下化石记录，因为它们的身体是柔软的，死后很快就腐烂掉了。但是在布尔吉斯，山崖突然崩塌了，下面的生物被突然而至的泥石流所掩埋，就好像是夹在书页中的一朵干花，栩栩如生地被定格了下来。 从1910年到1925年，沃尔科特每年夏天都会去布尔吉斯页岩考察（最后一年都75岁高龄了）。他发掘出了数万件标本（古尔德说有8万件；但根据《国家地理》杂志的那些一般很尽责的调查员的说法，是6万件），这些标本都被带回到了华盛顿州做进一步的研究。无论从数量上还是品种上来说，这些收藏都是无与伦比的。在布尔吉斯出土的化石中，有些生物长有壳，也有许多没有壳。有些生物具备视力，有些则是瞎子。种类繁多，有一个统计是说有140种类别。古尔德对此的评论是：“布尔吉斯页岩中的生物，包含着非常丰富的解剖学多样性，品类繁多，今天海洋中的所有生物加起来都没有它来得复杂。” 很可惜的是，沃尔科特并没有意识到他的发现的重要意义。在古尔德另一本书《8只小猪》中，他写道，“到手的胜利被沃尔科特错过了。他用了完全错误的方式来解释这些意义重大的化石。”沃尔科特按照现代的分类方法，把它们归类到变形虫、水母、以及其他生物类别之中。完全没有欣赏到它们之间的区别。古尔德继续写道，“生命从最简单的形式开始，以不可阻挡但可预测的方式，朝着更多更好的方向前进。” 沃尔科特1927年去世之后，布尔吉斯页岩就几乎被遗忘了。在此后的近半个世纪的时间里，那些化石就静静地躺在位于华盛顿州的美国自然史博物馆中一个个关闭的抽屉中，几乎无人问津。直到1973年，剑桥大学的研究生莫里斯（Simon Conway Morris）做了一次付费参观，才改变了一切。他首先被他所看到的一切深深地震惊。这些化石的种类之多、意义之大，远远超出了沃尔科特用文字描述的。在生物分类学中，非常基本的大类是“门”。莫里斯发现了一抽屉又一抽屉的新的“门”类。当初它们最早的发现者沃尔科特居然完全没有认出来，这实在让人觉得不可思议。 在随后的几年中，莫里斯和他的导师哈里•惠亭顿（Harry Whittington）以及他的同学布里吉斯（Derek Briggs）一头扎了进去。他们开始对所有的藏品做一个系统的分类整理。他们一次次地打开抽屉，一次次地发出惊叹，新发现接踵而来。许多生物的体形与已知的任何生物都不一样，而且是天差地别。比如，有一种他们称为欧巴宾海蜴的生物，长着五只眼睛，一只像鼻子一样的喙，末端还长着爪子。还有一种碟形的叫做沛托虫的生物，样子滑稽的像一片圆形的菠萝。再比如，有一种生物明显有着像踩高跷一样的腿，样子极为古怪，他们叫它“怪诞虫”。在这批化石中，无法识别出来的新品种实在是太多了，以至于有一次莫里斯在打开一只抽屉时，是这么惊叫的，“我靠！居然没有一个新的‘门’” 往期 病毒的威胁 令人惊叹的微生物 有毒的氧气和线粒体入侵 生命起源于海洋、陆地还是地外？ 奢侈的海鲜和生命的起源 意外连连的海洋 长按识别二维码，收听更多 信扫一扫赞赏作者 Reward   reward(s) Long-press QR code to transfer me a reward As required by Apple's new policy, the Reward feature has been disabled on WeChat for iOS. 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