宇宙自然生命簡史：48 改變古生物學進程的布爾吉斯
首先更正一個上期的錯誤，上期節目我說朊病毒是一段能夠裸露的基因片段，這個是我搞錯了，很多聽眾也指出了，朊病毒只是一段裸露的能夠複製的蛋白質。世界衛生組織將朊病毒病和艾滋病並立為世紀之最危害人體健康的頑疾。
我們經常會聽到化石這個詞，其實，生物要成為化石，是一件相當不容易的事情。超過99.9%的生物最終都會化為烏有。當你的生命之火熄滅後，組成你的每一個分子都會被啃光，或者被沖刷得一乾二淨，但這些分子又會成為別的系統的一部分。這世界就是如此循環的。即便那剩下的不足0.1%的沒有被微生物啃光的生物，變成化石的幾率依然是很小的。
如果你希望自己死後成為化石，那麼有這麼幾個必要條件。首先，你得死在一個恰當的地方。大約只有15%的岩石是能保存化石的。所以，如果你倒下的地方將來會變成花崗岩，那你就肯定沒戲了。你倒下的地方得是一片沉積物，這樣你才能被埋在裡面留下印子，就好像一片葉子落在淤泥上。或者，你在隔絕氧氣的條件下慢慢分解，於是你的骨頭或者身體其他的較堅硬的部位（極少數情況下還包括一些柔軟的部位）會被溶解的礦物質所取代，創造出一個與原件形狀一樣的石化副本。接著，這片包含化石的沉積物會隨著地質運動而被任意地擠壓、摺疊、推動。裡面的化石必須保持住某種可識別的形狀。最後，尤為重要的是，在經歷了幾千萬年甚至幾億年的掩埋之後，它們還能被發現，並且被認為是某種值得收藏的東西。聽到這裡，你可能明白了，絕大多數生物的化石其實已經不是生物的原始身體了，他們要麼只是一個印痕，要麼就好像是 3D 列印出來的複製品。
據認為，每10億塊骨頭中大約只有一塊骨頭會成為化石。如果真是這樣的話，那麼我們可以算算所有今天還活著的中國人有可能留下多少化石，我們這只是個數學計算啊，你別跟我較真說中國人基本都是火葬什麼的。上次節目就有很多人跟我較真說細菌的數量不可能超過質子的數量，因為細菌也有質子啥的。哎吆，我實在沒想到大家會去那麼想，下次再打那樣的比方，我得多費點口舌。我現在為了讓你理解只有 10 億分之一的骨頭能變成化石是個什麼概念，所以我們打一個比方，粗略一點，我們按 14 億人口算今天所有活著的中國人，每人擁有206塊骨頭，於是，十億分之一就是能最終變成化石的只有約 288塊，差不多也就是一副完整的骨架再多幾塊骨頭吧。當然，這些骨頭能不能被發現又是另外一個問題。請千萬記住，它們中的任何一塊骨頭都可能被埋在 960萬平方公里土地上的任何一個地方。只有很少的一部分土地會被翻動，能被仔細查看的土地就更少了。所以，要是能被發現，顯然是一個奇蹟。無論從哪個意義上來講，化石都變得越來越稀少了。絕大多數在地球上生存過的物種都沒有留下任何痕迹。有人估計每1萬個物種當中只會有一個留下化石記錄。這是一個相當小的比例。然而這還是一個很樂觀的估計。人們普遍接受地球史上曾經過出現過300億種生物，利基（Richard Leakey）和羅因（Roger Lewin）在《第六次大滅絕》（The Sixth Extinction）一書中認為有化石記錄的物種是25萬種。如果你贊同這個數據，那麼能留下化石的就不是萬分之一而是12萬分之一了。不管怎麼說，我們所擁有的生命樣品只是微不足道的一點點。
還有一個事實，我們今天所擁有的化石品種極不均衡。你想，絕大多數的陸生動物是不會死在沉積物中的。它們倒在露天下，不是被吃掉，就是腐爛掉，或者在風吹雨淋中徹底消失掉。因此，化石偏好海洋生物幾乎到了荒唐的地步。約95%的化石都是曾經生活在水裡的動物，絕大多數又是在淺海中的。
在二月份的某個陰天，比爾去了倫敦自然歷史博物館，拜訪了一位性情開朗、不修邊幅、很招人喜歡的古生物學家，他的名字叫福泰（Richard Fortey）。
福泰懂的東西又雜又多。他寫了一本既幽默又精彩的書，書名叫《生命：一部未經授權的傳記》（Life: An unauthorized Biography）。這本書差不多涵蓋了生命誕生的全過程。不過，福泰的最愛是一種叫三葉蟲的遠古海洋生物。它們曾經一度充滿整個奧陶紀的海洋，但沒後來滅絕了，只留下些化石證明它們曾經存在過。三葉蟲的身體分為三個基本部分：頭、胸和尾，因此得名。三葉蟲的樣子有點兒像蝦的身子長滿了螃蟹腿，在福泰還是小孩的時候，有一次攀爬威爾士聖戴維灣的岩石，他發現了一塊三葉蟲化石。於是，這便成了他的終生愛好。
他帶比爾來到一個擺滿高高的金屬櫃的陳列室中。每一個柜子上面都布滿一格一格的小抽屜，每個抽屜都不深，裡面放滿了三葉蟲化石，總數約有2萬件。
福泰說：「這別看有這麼多化石。但請別忘了，在數億年的時間中，遠古海洋中生活過數以萬萬億計的三葉蟲。所以，2萬件根本不算多。而且這些化石標本大多數都不完整。發現一塊完整的三葉蟲化石標本依然是我們古生物界的大事。」
大約在5.4億年前，也就是著名的寒武紀物種大爆發的起始時刻，三葉蟲出現了。而且一出現就是極為完備的形態，似乎是從天而降一般。接著，三百萬個世紀之後，也就是到了至今仍然帶有神秘色彩的二疊紀大滅絕前，三葉蟲與許多其他物種一起突然消失了。如同所有滅絕的物種，你可能會很自然地把它們當作一種失敗的物種。但實際上，它們可是曾經生存過的最成功的物種之一。它們統治了地球3億年的時間，是恐龍的2倍，而恐龍本身也是地球史上生存時間最長的動物之一。我們人類，按照最寬鬆地算，到現在也只不過存在了三葉蟲歷史的1%的時間，也就是 300 萬年而已。
三葉蟲支配地球的時間是如此的漫長，所以它們總數非常多。它們大多數體型不大，像一隻甲殼蟲般大小，但有的能長到盤子那麼大。目前認為它們至少有5000個屬，而種的數量就更多了，僅僅是跨越古生代的就已經發現了 17000 多個種，更多的種類還在不斷地湧現。福泰有一次參加一個在南美洲舉行的學術會議，一位來自阿根廷某個地方性大學的學者與他取得了聯繫。福泰說，「她有一個盒子，裡面裝滿了有趣的東西，包括許多從未發現過的新品種。但她沒有研究設備做深入研究，也沒有資金去尋找更多的化石。這世界尚有廣大的地區等待探索，我說的可不是只有三葉蟲，而是指所有的化石」。
在整個十九世紀，已知的早期複雜生命幾乎就只有三葉蟲一種。因此，大家都熱衷於收集和研究。關於三葉蟲最大的一個謎，就是它們的突然出現。福泰是這麼說的，他說即使在今天，當你在一片合適的岩石結構中，一個年代一個年代地往上發掘，一直都沒有肉眼可見的生命形式。但突然間，「一隻螃蟹大小的三葉蟲突然跳進了你的手裡，而你只是在守株待兔。」這種生物有肢、有腮、有神經系統和觸角，用福泰的話來說是「有某種大腦」。最奇怪的是它們的眼睛，由一種叫方解石條狀體的材料形成，這也是組成石滅岩的材料。這種眼睛是已知的最早的視覺系統。還有，最早出現的三葉蟲也並不僅僅是一個具有冒險精神的品種，而是有幾十種之多，而且也並不是只在一個地方出現，而是同時出現在所有地方。十九世紀的一些人把這一現象作為上帝造物的證據，同時也用來反對達爾文的進化論。他們詰問，如果進化是一個緩慢的漸進過程，如何解釋這種複雜又完備的生物是怎麼突然出現的？當時確實無法解釋。
很長一段時間，這個問題看上去都像是進化論註定要遇到的大麻煩。直到1909年的一天，那一天距《物種起源》發表50周年還有三個月，古生物學家沃爾科特（Charles Doolittle Walcott）在加拿大的洛基山脈做出了一項重大的發現。
沃爾科特生於1859年，在紐約州的尤蒂卡附近長大。在他很小的時候，父親離世，使得本不富裕的家庭更是雪上加霜。在沃爾科特還是一個小孩的時候，他就發現自己有尋找化石的天賦，尤其是尋找三葉蟲化石。他收集了一大堆很不錯的化石，這些化石被阿加西斯（Louis Agassiz）看中，買了下來放到了他在哈佛的博物館中。沃爾科特因此發了一筆財，相當於今天的幾百萬吧。雖然沃爾科特的學歷只有高中，但他自學成才，最終成為三葉蟲研究領域的重要權威專家。是他第一個把三葉蟲歸到節肢動物門中，這個門類中還包括現代的昆蟲和甲殼綱動物。
沃爾科特從1879年開始到新成立的美國地質勘探局工作，從做野外調查開始，用了15年的時間干到了局長的位置，可見他幹得相當出色。
到了1907年，他又被指定為史密森學會的秘書長，一直到1927年他去世為止。儘管行政事務纏身，他始終堅持野外考察，而且著述頗豐。福泰說：「他寫的書可以擺滿圖書館的一個書架。」需要提一下的是，他還是美國航空諮詢委員會的創始理事之一，這個機構就是大名鼎鼎的美國航天局（NASA）的前身。從這個意義上來說，沃爾科特可以說是NASA的祖父。
不過，沃爾科特被人記住的最重要事迹還是1909年夏末的事情。敏銳的觀察力加上一點兒運氣，讓他在加拿大菲爾德小鎮的一處高地上發現了些舉世矚目的東西。這個故事最常見的版本是這樣說的。有一天，他和妻子正騎馬走在山路上，突然他妻子的馬被鬆動的山石絆了一下。沃爾科特連忙下馬去扶，在這個過程中，他發現馬踩翻的是一片頁岩，裡面居然有化石，而且是甲殼綱生物，特殊之處在於這是一種非常古老而且不尋常的品種。但此時開始下雪了，洛基山脈的冬天來得特別早。所以他們沒有繼續逗留。到了第二年，條件一允許，沃爾科特馬上又趕到了同一地點。他沿著岩石估計滑行的路線，向上攀登了200多米，來到了山頂附近。那裡的海拔已是2400多米了，他終於發現了一片頁岩露頭地，差不多有二三百米的長度。這裡面藏著大量的化石，全部來自於寒武紀生命大爆發之後不久的時間。沃爾科特的發現堪稱古生物學的聖杯。這片地區也以山岡的名字稱為布爾吉斯頁岩（Burgess Shale）。古爾德（Gould）在他那本暢銷書《奇蹟般的生命》（Wonderful Life）一書中說，在相當長的一段時期中，布爾吉斯頁岩是「向我們揭示現代生命開端的唯一視窗。」
一向細心嚴謹的古爾德仔細閱讀了沃爾科特的日記，他發現關於布爾吉斯頁岩發現過程的那個廣為流傳的故事被大大地添油加醋過了。沃爾科特根本沒提到什麼失蹄的馬和下雪。但不管怎麼講，那是一次極其重要的發現，這是毫無疑義的。
我們每個人在地球上無非也就逍遙快活幾十年，這麼短暫的時間不可能讓我們體會出寒武紀那會兒離我們有多遙遠。如果你能以每秒鐘一年的速度飛向過去，大概半小時後，你可以穿越到西漢年間；三周多一點兒的時間抵達人類剛剛出現的年代；但是，要到達寒武紀的黎明期，你得花上個20年。所以說，那是一個相當相當久遠的時代，那時的世界完全不是現在這個樣子。
5億年之前，布爾吉斯頁岩可不是在山頂上，而是在山腳下。具體一點來說，是在一處陡峭山崖腳下的淺海中。那時的海洋中已經充滿了生命。但是動物通常不會留下化石記錄，因為它們的身體是柔軟的，死後很快就腐爛掉了。但是在布爾吉斯，山崖突然崩塌了，下面的生物被突然而至的泥石流所掩埋，就好像是夾在書頁中的一朵乾花，栩栩如生地被定格了下來。
從1910年到1925年，沃爾科特每年夏天都會去布爾吉斯頁岩考察（最後一年都75歲高齡了）。他發掘出了數萬件標本（古爾德說有8萬件；但根據《國家地理》雜誌的那些一般很盡責的調查員的說法，是6萬件），這些標本都被帶回到了華盛頓州做進一步的研究。無論從數量上還是品種上來說，這些收藏都是無與倫比的。在布爾吉斯出土的化石中，有些生物長有殼，也有許多沒有殼。有些生物具備視力，有些則是瞎子。種類繁多，有一個統計是說有140種類別。古爾德對此的評論是：「布爾吉斯頁岩中的生物，包含著非常豐富的解剖學多樣性，品類繁多，今天海洋中的所有生物加起來都沒有它來得複雜。」
很可惜的是，沃爾科特並沒有意識到他的發現的重要意義。在古爾德另一本書《8隻小豬》中，他寫道，「到手的勝利被沃爾科特錯過了。他用了完全錯誤的方式來解釋這些意義重大的化石。」沃爾科特按照現代的分類方法，把它們歸類到變形蟲、水母、以及其他生物類別之中。完全沒有欣賞到它們之間的區別。古爾德繼續寫道，「生命從最簡單的形式開始，以不可阻擋但可預測的方式，朝著更多更好的方向前進。」
沃爾科特1927年去世之後，布爾吉斯頁岩就幾乎被遺忘了。在此後的近半個世紀的時間裡，那些化石就靜靜地躺在位於華盛頓州的美國自然史博物館中一個個關閉的抽屜中，幾乎無人問津。直到1973年，劍橋大學的研究生莫里斯（Simon Conway Morris）做了一次付費參觀，才改變了一切。他首先被他所看到的一切深深地震驚。這些化石的種類之多、意義之大，遠遠超出了沃爾科特用文字描述的。在生物分類學中，非常基本的大類是「門」。莫里斯發現了一抽屜又一抽屜的新的「門」類。當初它們最早的發現者沃爾科特居然完全沒有認出來，這實在讓人覺得不可思議。
在隨後的幾年中，莫里斯和他的導師哈里?惠亭頓（Harry Whittington）以及他的同學布里吉斯（Derek Briggs）一頭扎了進去。他們開始對所有的藏品做一個系統的分類整理。他們一次次地打開抽屜，一次次地發出驚嘆，新發現接踵而來。許多生物的體形與已知的任何生物都不一樣，而且是天差地別。比如，有一種他們稱為歐巴賓海蜴的生物，長著五隻眼睛，一隻像鼻子一樣的喙，末端還長著爪子。還有一種碟形的叫做沛托蟲的生物，樣子滑稽的像一片圓形的菠蘿。再比如，有一種生物明顯有著像踩高蹺一樣的腿，樣子極為古怪，他們叫它「怪誕蟲」。在這批化石中，無法識別出來的新品種實在是太多了，以至於有一次莫里斯在打開一隻抽屜時，是這麼驚叫的，「我靠！居然沒有一個新的『門』」
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