地球上為什麼會有物種大滅絕，是基因除了問題，還是運氣不好？

什麼引發了物種大滅絕？

據估計，以單細胞細菌形式存在的一些種類的生命，在我們這個星球上已經存在35億年了，

這大約是宇宙年齡的20％～25％。當生命的初始形式出現後，大約經歷了30億年，生物的多樣性才開始真正出現。古生物學家大衛·M·勞普在他1991年出版的著作中提到，大約6億年前「生物進化的速度彷彿脫韁的野馬，一發而不可收拾」。從那以後，大約有50億～500億種物種已經形成——這個不確切的數字反映了我們對此了解甚少。一些物種，如蟹狀三葉蟲等以一種或另一種形式在地球上生存了幾百萬年，

但曾經存在過的99·9％的物種最終都滅絕了，這不是誇張的數字。究竟發生了什麼使得億萬物種慘遭滅絕？

最近發生的一些物種滅絕的原因再清楚不過了，那就是人類以驚人的效率把它們殺死了。舉一個例子，在19世紀有成千上萬的旅鴿生活在美國——它們的數目之多以至於當它們成群結隊從天空飛過的時候甚至可以遮天蔽日。

但是，旅鴿最大的不幸是它們的肉實在太鮮美了，而且用它們的羽毛製成的帽子深得婦女們的青睞。所以在1914年，這個物種僅剩的最後一隻也死在動物園裡。更多的外來生物如渡渡鳥，本來數量就少，在17世紀就全部被捕殺了。

人們相信長毛的猛獁象於上一個冰河期前，在原始狩獵者的手中也遭遇到了同樣的命運。

據一些生物學家和植物學家說，近來，隨著南美熱帶雨林被迅速破壞，成千上萬的動植物物種滅絕了，它們中的大多數甚至還沒有來得及被分類。所有證據都顯示，在這個星球的所有活著的生物中，人類是惟一有能力把眾多的生物推向滅絕境地的生物。

然而，事實說明，經歷過數個世紀後，僅僅有一小部分物種滅絕了，人類還沒有來得及造成更大的危害，億萬物種的消失並非人類所為。物種大滅絕為何如此普遍？對這一問題進行思考的有兩個主要學派：一派主張是因為基因不好造成了物種大滅絕；另一派則主張是因為運氣不好。勞普於1991年著的《大滅絕：壞基因還是壞運氣？》一書中介紹了這兩個學派。

自從達爾文的理論發表後的140多年間，壞基因學派逐漸佔上風。

因為地球在不斷變化，它的大陸板塊在不知不覺中形成新大陸，它的氣候冷暖有序，即使很微弱的地磁場完全反轉，也將引發地震、火山噴發、冰河和熱帶熱浪，這些肯定會對現存的生物帶來挑戰。那些具有複雜的遺傳結構並能適應這種變化的生物自然最有希望生存下來。這些具有複雜遺傳結構——同樣也意味著具有最大和最複雜的有機體的生物將不會滅絕。另外，當任何物種經歷長時間的進化以獲取更大的遺傳效率時，即使沒有外來的大規模的環境變化的壓力，它的不太適應環境的祖先也將逐漸滅絕。如果能發展出一種比從其進化而來的物種更有效的攝取微小食物的能力，甚至一些相當原始的早期海洋生物也勝過與它相似的生命形式。適應性即適者生存對許多科學家來說，解釋大多數物種滅絕似乎足夠了。

然而，隨著時間的推移，當從記錄了地球生命史的化石中了解到越來越多的東西後，科學家注意到這種方法出現了越來越多的問題。單獨靠進化論不能解釋5次物種大滅絕發生的原因，在這5次大滅絕中，大多數曾經存在的生命形式滅絕了。經歷了過去的半個世紀後，越來越多的科學家轉向了「壞運氣」假說，這一假說認為大滅絕是由於經歷了罕見的自然災難，其強度足以毀滅整個行星。在討論這種災難性事件的證據之前，先讓我們來看一看過去5億年間所發生的5次物種的大滅絕。

大滅絕發生在5次不同的地質時期：奧陶紀、泥盆紀、二疊紀、三疊紀和白堊紀。大滅絕發生在整個6億年間（被稱為顯生宙，在這段時間中，複雜的生命已經在地球上形成了）是毫無疑問的，其他6個地質時期並沒有發生大滅絕。生存於奧陶紀（從5·05億年前到4·40億年前）的惟一的生物是海洋生物。

直到從將近4·1億年前到3·6億年前的泥盆紀，才出現陸地生物，它們迅速在陸地上擴張。從大約2·86億年前的泥盆紀開始，大大小小的脊椎動物才開始在陸地上盛行。從二疊紀往前，出現了爬行動物和哺乳動物，但是哺乳動物的種類在大約6500萬年前恐龍滅絕後才開始漸漸多了起來。

1989年，斯蒂芬·傑伊·古爾德在他的著作《精彩的生命》和其他著作中提出，把顯生宙劃分成獨立的分類，如魚類時代、爬行類時代和哺乳類時代是極其簡單的，但當海洋和陸地被複雜的物種佔據的時候，經常會發生一定程度的交叉。

我們對恐龍的著迷導致我們使用諸如「當恐龍統治地球時」這樣的措詞，但是事實上儘管有些恐龍身形龐大，恐龍的種類大約只有50種，而今天的松鼠就有150種之多。我們不會說松鼠在統治地球，儘管它們有時讓人頭疼，我們也不會說數量正在急劇減少的最大的陸地哺乳動物——大象在統治地球，身形龐大並不一定重要。此外，如果你嚴格按數量來評判，那麼昆蟲從二疊紀開始就應該統治地球了，如果說生物多樣性在統治地球，那就更不正確了——人類正在不斷地毀壞多樣性，儘管我們的生活依靠多樣性延續。

儘管沒有一種動物主宰地球，在大滅絕期間總有一些生命形式像恐龍一樣被永遠毀滅。有一種觀點普遍被人接受，那就是毀滅了恐龍和許多別的物種的大滅絕，為哺乳類動物的進化開闢了道路，同時也為進化成我們人類的哺乳動物的一支的數量的增加開闢了道路。一些科學家相信如果恐龍沒有滅絕的話，它們可能最終會進化成直立行走的生物，可能最後會進化成像人類一樣，甚至比人類更發達的智慧生物。有一些證據表明一些小的恐龍已經有即將靠兩條腿直立行走的跡象了。但是，有些專家對此提出異議，他們認為恐龍在很長時間內都沒有向直立行走發展的跡象，相反，靈長類進化為人類的速度相對來說要快得多。

暫且不管這類推測，證明恐龍的滅絕是目前大滅絕原因的爭論的關鍵。有兩個原因：其一，自從1842年理查德·歐文創造了「恐龍」這個詞以後，恐龍就成了公眾感興趣的對象，至今已經一個半世紀了；其二，因為恐龍消失在5次大滅絕的最後一次，我們有記錄了它們1·4億年存在史的化石，它比其他早期的生命形式的化石更完好。

要想獲得更多關於滅絕物種（或由許多不同的物種組成的類）的信息，需要更多來自不同領域的科學家一起來研究。同時，對恐龍的看法在20世紀過去的幾十年間發生了很大的改變，但依然存在許多不解之謎，這些生物吸引了許多專業背景似乎與恐龍研究毫不相干的科學家。沒有人比諾貝爾獎獲得者、加州理工大學物理學家路易斯·W·阿爾瓦雷茨從更遠的領域進入恐龍的爭論圈的了——可能有一部分因為這個原因，引起了轟動。他和他的兒子沃爾特——一位地質學家一起建立了一個新的理論，在20世紀70年代震驚了恐龍研究界。他們開闢了一條思考大滅絕的全新道路。

回到1973年，沃爾特·阿爾瓦雷茨和一個地質學家小組在義大利北部的古比歐的一個地方發掘能證明地球磁場反轉的證據。因為某種未知的原因，地球磁場每100萬年反轉一次，在古比歐，沃爾特·阿爾瓦雷茨發現一個夾在兩個石灰層之間的泥土層沒有化石，而這兩個石灰層都有很多化石遺迹。這件事引起了他極大的興趣，因為泥土層在地質年代上與白堊紀末期一致，恐龍就是白堊紀末期滅絕的。〔這個時期常指K－T界面，K代表白堊紀的德文（Kreide）首字母，T作為第三紀（Tertiary）的縮寫）〕。1977年，沃爾特回到美國，隨身帶了一些泥土層的樣品。然後，他就這件事情跟他父親路易斯·W·阿爾瓦雷茨進行了討論。

路易斯·W·阿爾瓦雷茨因為發明了液氫氣泡室而獲得了1968年的諾貝爾物理學獎，液氫氣泡室用於識別許多短命的稱為「共振子」的粒子。阿爾瓦雷茨是一個有多方面興趣和成就的人，他參加了研製原子彈的曼哈頓工程，發明了引導飛機著陸的雷達導航系統。古比歐的地層樣品激起了他的極大興趣，他開始測量它們的地球化學組成成分，在1978年又得到了一些額外的樣品並發現在地層中銥元素的含量是其上下層的石灰層的含量的30倍，銥是地球上的稀有元素——但在隕星上很普遍，自堊紀末期的地層中銥含量之高令人驚奇。

阿爾瓦雷茨認為有幾種可能的解釋。也許，可能在那段時間銀河系正好有一顆超新星發生爆炸，爆炸後產生的富含銥元素的碎片落到地球上，

但是這種假說沒有獲得有力的證據的支持。路易斯和沃爾特·阿爾瓦雷茨轉向了另一個假說：一顆大的隕星墜落地球。它的直徑至少有6英里（10公里），撞擊後揚起的塵埃遮天蔽日達數年之久，海洋和陸地的植物得不到充足的陽光而深受影響，食物鏈的崩潰導致了包括恐龍在內的大量物種同時滅絕。

阿爾瓦雷茨父子的假說於1980年6月發表在一本雜誌上，在有些人看來，這只是大眾傳媒編造的一個極具戲劇性的科學故事（「隕石殺死了恐龍」），只能增加各個科學領域的懷疑者的厭煩。沃爾特·阿爾瓦雷茨的許多地質學家同行拒絕接受這一假說，因為他們已經提出了自己的假說，其中包括火山噴發假說——猛烈的火山噴發也可能造成遮天蔽日的塵雲。別的科學家認為隕石撞擊假說可能是真實的，但也是有待驗證的。富含銥元素的類似沉積物（它可以支持從古比歐所獲得的發現）在全球的其他不同地方還能找到嗎？是否存在一個正好產生於白堊紀末期，並且足夠大的隕石坑來證明這樣一顆隕星確實撞擊過地球呢？

兩年內，地質學家在世界各地都找到了包含確切年代的富含銥元素的地層。但是有些科學家開始提出一個新的問題：銥元素能在大氣中長期停留，以便能從撞擊點傳送到全球嗎？但是，計算機模型顯示「衝擊擴散」（ballisiti cdispersal）是可行的。隨著爭論的繼續，這一假說還存在一個大問題：到哪裡去找那個隕石坑呢？當時所發現的大隕石坑沒有一個在大小、年齡等方面正好符合要求。1989年，海洋學家在繪製尤卡坦半島的北部海濱的地形圖時，發現了一個海底隕石坑，隨後科學家對這個名為奇休魯布的隕石坑展開了測量。1993年，科學家宣布這個隕石坑直徑為112英里（180公里），比西弗吉尼亞州還大，實際上是現在已知的太陽系最大的隕石坑。

更令人驚奇的是，測量顯示這個隕石坑正好形成於6500萬年前，與預測的恐龍滅絕的年代相符。接下來的4年，對從隕石坑中取得的樣品進行了測試。1977年，一些研究者得出結論：隕石坑中銥元素含量與古比歐、丹麥、紐西蘭所發現的地層的銥元素含量相同，這些地方的銥元素含量數據是路易斯和沃爾特和他們的同事、化學家弗蘭克·阿薩羅和海倫·米歇爾於1980年所宣布的。到此為止，大多數科學家都同意隕石撞擊在恐龍滅絕中扮演了一個重要角色。這個結論得到了1996年11月宣布的一項研究成果的支持，該研究指出，尤卡坦半島隕石以一個銳角撞擊地球，這將在北美洲產生巨大的風暴性大火。

但是，這個結論並不意味著關於大滅絕的爭論已經結束了。一些科學家包括大衛·勞普得出結論，認為解釋所有大滅絕的物理機制已經清楚了，科學家將不指望再能找到與更早期大滅絕相符的隕石坑了，因為地球表面經歷了數百萬年的變遷，發生在更早期滅絕時留下來的隕石坑的痕迹不可避免地被消除了。在20世紀期間，大陸漂移的發現表明，2億年前地球上存在一個叫聯合古陸的超大陸，而且這個超大陸也是由一個更早期的叫Rodinia的超大陸的幾塊形成的，這種地球表面的滄海桑田般的變遷當然能提供充分的理由證明，其他隕石坑不可能像奇休魯布隕石坑一樣保存完好。

儘管這些試圖證明過去5億年間經歷的5次大滅絕都是因為隕石撞擊所引起的發現和推論極具煽動性，但是仍有一些科學家對這個假說持懷疑態度，甚至懷疑恐龍滅絕真的完全是因為隕石撞擊所引起，這些科學家只願意承認隕石撞擊只是恐龍滅絕的部分原因，而不是全部。印度西部的高原地區分布著廣闊的火山岩堆積物，被稱為德干高原火成岩，一些科學家認為這種不斷出現的火山活動也可起到與隕石撞擊相似的效果。在對德干高原火成岩進行年代測定時稍微有些問題，一些人認為火山爆發和隕石撞擊都存在，同樣起決定性作用。而其他專家堅持恐龍在北美洲比在其他地方滅絕得快，尤卡坦的隕石撞擊應該是主要的原因。還有另外的觀點認為恐龍在撞擊前就開始消失了，即使沒有這一次撞擊加速它們的滅亡，它們也會滅絕的。這最後一個假說涉及到另外一個假說，即許多恐龍因為體積太大，一旦環境稍有變化，就會引起它們的食物匱乏，而體積小的恐龍，可能進化成了像現代的爬行類一樣的動物了，有的也可能進化成原始的真正的鳥類了。

一些恐龍成長為龐然大物，而另外一些則進化成了新的物種的假說支持了大滅絕的壞基因假說。也就是說巨大的身軀可能是一個壞的遺傳特徵，因為它增加了對環境變化適應的脆弱性，而小的物種隨著時間的流逝更具有適應性。大衛·勞普甚至指出，有些物種滅絕是因為遺傳問題，這類問題出現的範圍，可能從疾病影響了一個物種或一些物種，到棲息環境的改變可能對一些棲息在一個狹窄的生活空間的物種來說是致命的。這些問題是顯然存在的，有一些瀕臨滅絕的現代物種，例如snail－darter（因環境破壞而滅絕），或者佛羅里達的黑豹（因性器官遺傳缺陷而滅絕）也是因為這些問題。勞普本人相信三葉蟲也是受壞基因的影響。在寒武紀地層的化石中發現了6000種三葉蟲物種，在接下來的兩次大滅絕中，它們的數目急劇減少，到了3·25億年以後的古生代末期，它們統統消失了。

然而，勞普雄辯地說明，壞基因並不能解釋這麼多物種在大滅絕中為何會全部消失。應該發生過一些重大的事件，不僅殺死了具有好基因的物種，同時也殺死了具有壞基因的物種。勞普本人對一個被大量引用的數字承擔責任，即在二疊紀末期，96％的物種已經滅絕了。這個數字出自他於1979年發表的一篇文章，在那篇文章里他把這個數字作為一個上限提出來，而且還附了許多防止誤解的說明。即使有70％的滅絕率對於災變性事件來說也還是太大。

儘管如此，勞普認為隕石撞擊是5次大滅絕的主要原因的假說依然得不到許多科學家的承認。儘管他有他的支持者，但仍有人對他的理論提出異議。對那些堅持認為不斷發生的火山活動扮演了主要角色的人（他們確實有一些地質學證據支持他們的觀點）來說，這可能意味著，火山活動本身也是隕石撞擊的結果，巨大的隕石撞擊引發了火山活動。雖然如此，一些專家還是樂意接受這樣的假說，即任何一次大滅絕都不是由單一的原因引起的，而是幾個原因共同作用的結果。還有人認為5次大滅絕都有一個最主要的原因，但是可能每次大滅絕的主要原因都不一樣。有一次可能是因為火山活動，還有一次可能是因為海平面上升，另外一次可能是因為氣候突變。所有這些災難，包括隕石撞擊，也許發生過不止一次。

這種爭論很可能永無止境，但是尤卡坦隕石坑給隕石撞擊引發最近一次大滅絕的理論提供了強有力的證據，研究者對尋找類似的更早期的大滅絕的證據不抱太大的希望。地球表面經過數億年的數次變遷，已經面目全非了。無疑，將來的其他發現將會使爭論偏向一方或另一方，但至少暫時無法找到最終答案。

一些專家認為我們尋找更進一步的答案是很艱難的。自從發生在6500萬年前的白堊紀末期的那次最大的滅絕事件後，我們人類正在製造另一起大滅絕，一些科學家擔心我們可能正在製造一次環境崩潰，它將使我們人類自身滅絕。另外，如果一顆足夠大的隕星再次撞擊地球，我們將面臨白堊紀大災難重演的厄運。我們已經知道小行星有好幾次與地球擦肩而過，一些天文學家懷疑地球將遲早會遭遇到巨大的撞擊。除非我們能把這種小行星在太空中擊碎，有些科學家認為利用原子彈也許可以達到這個目的。如果真有小行星撞擊地球，我們將能獲得是什麼造成恐龍突然滅絕的第一手資料。且把這種獲得大滅絕發生原因的灰暗的方法擱置一邊，最初的4次大滅絕依然是一個謎，發生的原因引發了無休止的爭論，可以得出可信結論的只是第5次和最近發生的大災難。

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