生命是什麽?生命是血與肉,生命是冰與火,生命在于創造,生命在于運動。化石是一崛靜物,化石是凝固的曆史,通過化石的解譯,再現了曆史的長酈中,生物演化的曆史。
海水的奇特性質,像海洋不僅孕育了原始生命,而且充當了生物生成與進化的搖籃。人是由動物進化來的,人類的祖先,經過了魚類的階段,是從海洋爬上陸地的。
(一)海洋是生命成長的搖籃
大約在38億年前,地球在岩漿噴發、暴雨傾盆的劇痛中,在咆哮的海洋中,分娩出了最初的生命。生命在海洋裏蔓延開來,它們爬上正在形成的陸地,又隨著昆蟲、鳥類飛上天空。
生命的曆史經曆了地殼的緩慢變化和激烈動蕩。它的生成離不開海洋和陸地的形成、地殼的隆起以及地形的侵蝕。有時,地理、氣候、生態和遺傳方面某些微小的變化也會對生命整體進程産生連鎖反應。
可以毫不誇張地說,沒有水就沒有生命。水在組成生物體蔔,按重量講是占首位的。水參與了生命物質的構成,水是良好的溶劑,除少數蛋白質、脂肪、碳水化合物之外,大部分物質都溶解」水。而表現生命特征的各種新陳代謝過程,如吸收、排泄及一切生物化學反應,都需要在水溶液中才能進行。
1953年,美國芝加哥大學的尤裏·米勒突发奇想,在烧瓶里加满氨、甲烷、氢和沸水的混和物,然后,再加上高压电力,让烧瓶里产生耀眼电光,劈哩吧啦的声音,以便模拟出大气放电对原始海洋的轰击,产生形成生命的最初的有机物质,从而奠立了生命来源于海洋的现代研究基础。
然而40年後的今天,許多研究者認爲,米勒的實驗有些嘩衆取寵,它並沒有真正再現生命形成年代的實際環境。這個理論最有力證據是地質學家的最新發現。他們從澳大利亞和南非的35億年前的岩石中,發現了古老的菌類。哈佛大學古生物學家安德魯·科诺尔说,化石中这些菌类,跟今天的标本相差无几。所以牛命一定是在35億年前形成的。然而,在35億年前,大氣中主要成分是二氧化碳和氮,而非甲烷和氨。“氨和甲烷在大氣中從來沒有占過優勢”-賓州大學的大氣科學家詹姆士·卡斯汀如是说。雷电也不再作为催化剂,据他认为,生命是在冰箱里形成的,不是在沸腾的大锅里诞生的。
40億年前,太陽比現在弱30%,地球上被這樣蒼白的陽光照射,海洋就會結冰,冰面雖然把大部分陽光反射掉,但卻保證了冰面以下不再冰結。早期與生命有關的化學反應,可以在冰層下而的水中發生。每隔數百萬年,就有一顆小行星或其他天體撞擊地球,使冰融化。冰下層的生物才能重見天口。這個‘冰箱說’優點在于,當嬌嫩的生命正在形成時,冰層爲其提供一個厚厚的保護層。另外,比較寒冰的不境也可以保證初生的有機分子活得長久一些。至」哪種說法更科學,可能還要一段時間的研究。嚴格來說,真理無止境,研究也未有窮期。
自從原始生命在海洋中誕生之後,荒涼死寂的地球別開生面.成了宇宙間的一顆明珠。但是,地球上的那些極簡單的原始生命,發展成爲今日“萬類霜天競自由”的生物界,經過了漫長的次坷曆程。海洋不僅孕育了原始生命,並且充當了生物成長與進化的搖籃。這是由于廣漠的水域對初級生物有至關重要的作用。
從本質上講,包括人類在內的一切生物,都是由單個細胞組成的。
生命形成之初,當時的環境條件顯然是相當惡劣的。地球上基本沒有氧氣,生物在缺氧的環境中生存。在原始大氣層中,也沒有現今存在著的能夠吸收紫外線的臭氧層。從太陽上射出的紫外線,可以長驅直入,一直射到地面和海面上來。在有機物向生命轉化的過程中,紫外線曾起過積極的“催生”作用。“世界上一切事物無不具有兩重性”,紫外線對已經形成的生命來說,卻又具有嚴重的殺傷作用。值得慶幸的是,海水能夠吸收、散射紫外線。深深的海水構成了防護紫外線的可靠屏障,保護了地球上最初的極其脆弱的幼小生命。
但是,溫室裏長不出傲霜的青松,優越的環境裏育不出形態機能更加高級的物種。在海洋中,水藻長不成參天大樹,魚類也變不成翔空越澗的飛禽走獸,更談不上人類的誕生。它們必須從動蕩、流動的水中登上陸地才行。可是,要生物脫離海洋這種優越的環境向陸空發展,又談何容易!只是在地球發展史上,由海洋的滄桑之變,以及突然的災難發生(如隕石擊中地球),才會迫使植物、動物棄水登陸。此後,在與天鬥,與地鬥,與白己種群之間鬥的過程中,逐步改變自己懷內的諸因素,使生物各項器官適應已經變化了的環境。經過幾十億年的千白折的曆程,才演變成今日這樣繁榮昌盛的生物世界。而人類的出現則是較近的事情。
(二)化石一地球曆史的見證物
大約在幾十億年前,第一個有生命的東西就出現在地球上,我們不能確切地知道它們是什麽,但是我們可以肯定,它們是些單細胞生物,有記錄可查的第一個有生命的東西可能是原始海藻一靠群體生長的單細胞植物,見前頁之單細胞插圖,很像今天的海藻。最早的動物是海綿、珊瑚和水母。所有這些東西都住在暖海中,覆蓋著地球大部分表面。
通常,當一種生物死掉後,它的身體腐爛了,有機質消失了,變成了無機鹽又回到大地中去。用文明的說法,即還歸本原。但是,有時卻會發生另一種特殊情況:它們變成了化石。化石這個詞來源于拉丁文“挖”,通常表示從地底下挖出某種東西,或者表示以某種方法保存在地球中曾經是有生命的東西,而且這些東西都是非常古老的。由此可見,化石是史前植物和動物存在的最有力的見證。那麽化石是怎麽形成的?
讓我們設想一下,一條魚遊戲在河口的水中,當它死後,就沉到海底並爲一些沉積物覆蓋,這通常是由河水帶下來的泥沙完成。魚的軟組織部分腐爛了,但是骨頭部分則長久地留在淤泥中。在漫長的年代裏,更多的泥沙,一層疊一層地加到骨頭上,越積越厚,越積越重,最後泥沙與魚骨一道變成沉積岩石。幾百萬年過去了,地殼發生變動,從海底升到海面,海底變成了陸地。人們無意中挖開岩石,看到這條魚所留下的骨頭,從而知道古老的魚是什麽樣子。有時這骨骼的外形非常清晰,甚至很容易看出,魚的軟組織是在什麽位置。
也有的整個植物和動物因陷進某種物質中而與空氣隔離,屍體不腐,從而變成活生生的化石。虢珀就是這種物質之一。琥珀看起來很像透明的黃色塑料,實際它是針葉樹流出的粘粘的樹脂。昆蟲等有生命的東西,爬過樹幹或在樹枝上玩耍,對這種閃光的東西産生好奇,靠近它而被樹脂粘住。開始是作拼命的掙紮,然而樹脂越滴越多,終因饑餓和疲勞而死,並被樹脂包裹起來。樹脂長期與空氣接觸而變硬,最後與死樹一道被埋進泥土裏,幾百萬年之後,就變成琥珀。
焦油瀝青是另一種能保存動物軀體而不腐爛的物質。成千上萬的動物骨骼在天然的焦油和瀝青池中發現。原來這些黑色的怪物,竟是吞食生命的陷阱!這些池子最初是露天張口的,上面儲存著天上下的雨水,動物渴了,看到這兒一汪清泉,就跑向這裏喝水,有的因速度過快沖進池中,也有的因互相擁擠而掉進去。不管甚麽情況,進去就再也出不來。可憐的動物們,兩只流淚的眼睛,絕望地望著天空和驚慌失措的同伴,軀體慢慢沉到瀝青下面,並永遠埋葬在那裏。加利福尼亞洛山矶附近發現的一座瀝青池子就是這些美麗的東西陳屍所。從裏而挖出的化石有馬、猛犸、狼、劍齒虎和禿鷹等的。
冰是第四個可保存動植物的物質。在阿拉斯加和西伯利亞的凍土帶,猛犸和犀牛都常有發現。它們像活著的一樣,骨頭、皮膚、毛發、趾甲、甚至腹中食物都保存完好。遺憾的是,冰化石只有2萬年,與其他化石相比則太年輕了。
火山灰也可把動植物包裝起來,使它們免于腐爛,而流傳萬年。俄勒岡和科羅拉多州一些山谷中多次發現這類化石。火山爆發的有毒氣體先殺死這些動植物,然後火山灰把它們埋起來。火山灰又變成凝灰岩,包裹的動植物都變成化石。美國黃石公園中有一段峭壁,其中保持17種森林的石化物,一個接著一個。
化石也可以在非常于燥的空氣中或者被移動的沙丘埋葬而保存下來。但是,大多數化石是在岩石中形成。各種方法保存下來的化石是一部天書,是長長的曆史畫卷,它們能告訴我們一個個奇怪的故事,發生在那個年代的曆史故事。
(三)化石告訴我們些什麽?
化石能告訴我們,今天的生物它們的祖先在幾百萬年、幾千萬、甚至幾億年前是什麽樣子,它也能給出一些現在早已絕迹的某些物種。但是,有許多東西我們絞盡腦汁仍然無法了解,只好用猜測去彌補了。
最大的空白出現在開始,因爲第一個有生命的生物是軟體的,它們死亡後,身體腐爛和消失。迄今所知的最原始的生物,是不久前在南非太古代岩層所發現的古杆菌和巴貝通古球藻化石。確鑿無疑地證實了在30億年前的地球上已經有了生命體的存在。1976年10月底,美國學者巴洪和諸爾報告說,在南非,他們在34億年前的斯威土蘭系的古老堆積岩中發現了200多個在顯微鏡下可以清楚分辨的與原核藻類非常相近的古細胞化石。這些微古生物化石多呈橢圓形,具有平滑的有機質膜,有的膜裏還包藏著有機物。它們還保留著那些最原始的特征:細胞內還沒有形成細胞核及色素體,也沒有性繁殖的過程,其結構是極爲簡單的。
地球上的這批“初生兒”,一開始就受到嚴峻的考驗:天上有紫外線照射,地下有地震和火山的噴發。在火山噴發的地方有時海水也會沸騰起來,不斷地毀滅著生物的幼苗。但是,新生事物是不可戰勝的。經過頑強的鬥爭,生物在海洋中終于發展壯大起來,形成了以細菌、海藻、單細胞動物、海綿、腔腸動物、軟體動物、節足動物、腕足動物等原始生物。這大致是6億年前生命世界的基本特征。
然後,出現了兩組不同的動物——一組是在體內沒有骨骼,但是具有硬的外殼。從這兒開始,我們就有化石可以證明。在6億年前的岩石中,我們找到硬甲殼生物的始祖。它們又繁衍成好幾千種生物:一些看起來像奇怪的蝸牛,另一些則像蛤,海百合,它們現在仍然生存于大洋中某些區域。大量的動物則是小蝦、龍蝦、蜘蛛和昆蟲的祖先,海蟹子,具有可怕的夾鉗,其中些體形很大。另外一組連人類都屬于其中:脊椎動物,體內有骨骼,並且這些內部骨骼都留下了化石的記錄。
第一個脊椎動物的化石是在4.8億年前的岩石中發現的。岩石在海底形成,後來由于地殼運動海底升到海面上來,在這樣的岩石中,人們發現一種特殊種類的魚,這些魚的長度約有十幾厘米,它們頭和身體爲骨板所蓋,大概這些骨板是用來對付那些可怕的海蟹子的。但更重要的是,它們內部已經有了軟骨骨骼。
這些魚沒有上下颚,只有圓嘴,從海底泥巴中覓食。腮從海水中過濾並吸取氧氣。有眼睛和鼻孔(可以聞味)。它們沒有對邊鳍,可能是不善于遊泳的。但是,它們是脊椎動物的祖先,從而發展成龐大的脊椎動物家族。
幾百萬年又過去了,魚有了上下顆和鳍,並從海面進人河中,在河中它們發現有更多植物和其它動物可吃。它們越來越會遊泳,越來越能成功地逃脫敵人魔爪,並且越來越有能力獲得更多食物。它們充滿了地球上所有水域。在4,2~3.5億年前的岩石中,有許多魚化石。因此,人們把曆史上這個時期稱爲魚類世代。
在這時期,有兩種魚,一種已經失去骨板,只是體內保持著軟骨骨骼,這些魚就成爲現在沙魚的祖先。另一種魚是硬骨魚,它就是現今世界的所有其它魚類的祖先—也是所有脊椎動物的祖先,其中包括人類。
在4~28億年前,地球上的氣候很像今天的赤道一帶,溫暖而又潮濕,有很多沼澤,植物繁茂,有大量的昆蟲和蜘蛛,很多魚生活在河流中。但是赤道地區的河流是不可靠的,有時候,河水泛濫,洶湧澎湃,有時又變得淺而見底,其中充滿著腐爛的植物,這對魚類呼吸是有害的。魚要在這裏生活就必需想法取得新鮮的氧氣。用肺呼吸就是辦法之一。肺開始是作爲魚的食管壁上一種囊狀物出現,魚吞食水、氣和食物,空氣就被囊狀物吸收,並且這個囊狀物成爲遊泳氣泡,幫助魚類浮起,後來就進化成肺,所以最早的魚類的肺就是“魚膘”。
不是所有“魚膘”都可成爲肺,在大約3.9~3.8億年前硬骨魚又爲分成兩組:輻肋鳍魚和葉鳍魚,葉鳍魚類仍然保留“氣隳”,這些魚就是現代所有硬骨魚的祖先。在輻肋鳍魚中,肺出現了,肺魚分布廣泛,全世界都發現有它的化石。它的後代今天仍可見到,最著名的是非洲肺魚,非洲人叫它卡蒙果。
卡蒙果生活在沼澤和河流中。豐水期,它們可以自由遊泳,並且像一般魚那樣用腮吸收空氣。當水幹涸時,它鑽進泥中,留一管口通入空氣,以便呼吸。它住在這裏,一小時呼吸一次。這泥在太陽烘烤下漸漸幹燥了,肺魚可以一直睡下去,如果必要可以睡幾年以上。當雨季來到,豐水期到來時,肺魚才醒來,鑽出洞口,又活躍起來。
人們曾在泥塊中把卡蒙果挖出來,裝在罐子中運到歐洲和美國博物館中。當打開罐子放進水時,魚隨即醒來,自由自在地遨遊其間。
這些肺魚被看成“活化石”,它們已經被大自然保留了3.5億年以上,很難說這是一種“成功”還是失敗。如果說,爲活著而活著是一種成功,那麽它們就是成功者。如果按銳意進取、知難而進來要求,它們則是一批渾渾噩噩的保守分子。
另一組魚,是作爲邊鳍魚(總鰆魚)爲人所知,它們也是呼吸空氣的,但是這種魚最顯著的特征是它們的鳍已經變得像粗短的腿,在末端具有肉鳍,以許多根骨頭連在身體上,可以承受身體的重量。它們是淡水魚,有內壁孔,而不是大多數魚所有的簡單一個坑。這就意味著它們可以在水面用嘴一張一閉呼吸空氣,而不要靠吞水取氧了。
在志留紀,好景不長,到了該紀的後期,寒冷的氣候來臨了,這對于兩棲類來說,無疑是一種滅頂災難。披著又薄又濕的外衣,很難生活在于燥而又嚴寒的空氣中。在這樣的困難面前,一些種類的兩棲類動物知難而進,向更高的形態發展:皮加厚了,呼吸和循環系統比兩棲類更加完善;蛋不再生在水中,而是埋在沙裏或生在陸地上;孵化出來的幼崽也不需要回到水中去度過它們的幼年。于是,爬行類—一種新型的生物,在與大自然的搏鬥中誕生了。從兩棲類進化到爬行類之後,脊椎動物在更大的程度上擺脫了對于水的依賴,在征服陸地空間中取得了更大的自由:可以到離水更遠的地方去繁殖,也不再像兩棲類那樣害怕幹旱。到了中生代(距今大約2.3億至7000萬年間),氣候又變得溫和起來,成爲爬行類大量繁殖的時代。最初,它們只是陸棲動物,然後發展成遊動和飛行動物。從而在陸、海、空三界都占據統治地位。例如,水中有遊動的魚龍,空中有會飛的翼龍,陸地上則是蹒跚而行的巨大恐龍。那時候,一方面是巨大的恐龍統治著世界;另一方面,較小的爬行動物也同時存在。各種生物都以它們的獨特形態和機能競爭適應當時的自然環境,同時,相互之間又展開著尖銳激烈的生存鬥爭。中生代末期,地球上又發生強烈的造山運動,許多新的山脈形成了。原來是湖泊廣布的平原和窪地,隆起了山脈和高原。隨著地形和水陸分布的改變,空氣的氣流方向也發生了變化,從而又引起一些地域雨量和溫度的變化。新生代開始了。哺乳類和鳥類代替了爬行類的統治地位,這種具有恒溫特征的鳥類和哺乳類能夠適應反複無常的氣候,並使自己的後代避開了有尖齒的野獸侵害。
從卵生變成胎生,爬行類,就變成哺乳類,臥親哺乳幼兒,直到它們能獨立生活爲止。這和巨大的進步,終于有一大,哺乳類統治了地球。因爲年輕的哺孚類動物在誕生之後,逐漸發展起最重要部分——大腦。因而,只有哺乳動物,具有廣闊的發展前途,可以最終進化到人類。
(四)和諧的日—地—月之間的關系
地球上的一切生物,需要許多生活條件,才會生長得好,太熱必幹枯而死,太冷必凍結而亡,沒有水不能生存,沒有陽光不能生長。太陽與地球距離1.5億公裏,如果乘坐每小時100公裏的火車,夜以繼日地行駛也得171年,這個距離對地球上生物是非常合適的。據計算,如果地球處于其軌道的內側,現在的金星位置,那麽地球上接受到的太陽能量,就爲現在的1.91倍,在這樣高能照耀下,海水要沸騰,陸地上白天溫度要達到200℃以上,在這樣高溫下,生命誕生是不可能的;反之,地球若是處于其軌道外側、現在火星位置上,接受太陽的能量只有現在的0.43倍,即不到現在的二分之一,在這樣的低溫下,海水要全部結冰,即使冰下能産生低等生物,但是要産生如花似錦的生物世界也是根本不可能的。同樣,地球與月亮的距離爲38萬公裏,如果這個距離縮短十分之二,那麽引潮力就會是現在的引潮力二倍,那麽,地球的海洋中,特別是近岸區域,潮漲潮落的高度可達十幾米甚至幾十米以上。這種猛烈潮汐的運動,是不利于原始生物在岸邊的生長;反之,若距離增加十分之二,那麽引潮力就減少到現在的0.58倍,如此一來,海洋就平靜得多,許多地方就像一潭死水,水中缺少運動,生物不是死亡就是腐爛,水中就會充滿有毒氣體,也不利于生物的生長。如果地球的自轉速度,每小時不是170公裏(赤道附近),而是170公裏的話,我們的山大和夜晚,必定比現在加長十倍。如果這樣,那麽白天炎熱的太陽,連續曬在植物上,十天的時間,便會燒毀一切草木;並且漫長的黑夜中,乂必凍壞初生的嫩芽。冉看地球繞太陽旋轉,軌道傾斜23.5°,才能产生春夏秋冬。如果没有这个斜度的话,地球上的景观也就不是那么卡多彩了。于是产生一个结论:太阳、地球、月亮三者的和请运动,对生物的生你至关重要;口照温度太低不行,太高也不行。地和口的距离,太近不行,太远也不行。地球不转不行,转快转慢了也不行。月球离地球太近不好,远了也不好。但是,日、地、月关系的和谐存在,并不是上帝的安排,而是宇宙形成之初的一种偶然的巧会。这就是为什么到今天,人类用了各种先进的技术手段,还没有发现除地球以外的有人类居住的星球。若上帝创造的话,以他的“仁慈”,我们的地球一定会有众多的兄弟的。