《物種起源》揭示了地球上的生命作為一個整體，或近或遠都存在親緣關係。那麼你是否知道，人體構造是在很久很久以前，由低等生命逐步創造出來的。5億年前人類最古老的祖先不是猿猴而是它！
出品："格致論道講壇"公眾號（ID：SELFtalks）
以下內容為中國科學院院士、進化古生物學家舒德幹演講實錄：
非常榮幸有機會分享多年來學習達爾文進化論、做科學研究的一些心得體會。我分享的題目是「尋找5億年前人類由來的證據——哪些人祖首創了第一口、第一鰓裂、第一頭腦、第一脊柱、第一心臟」。
關於這個問題，我們有一系列的證據，它們都來自中國。「天下第一魚」——昆明魚目就是證據之一。
達爾文的未解難題
探索人類祖先的由來始於達爾文。在當代，一位偉大的達爾文進化論者——英國皇家科學院院士道金斯寫了很多有意思並且具有廣泛影響的書籍，其中一本叫《祖先的故事》，講的就是人類的由來。
道金斯推測，40億年前，人類祖先的祖先不過是一個很小的單細胞，從那時到現在，人類一共經過了40「代」。道金斯給出的證據是分子遺傳學的間接證據。
有意思的是，書中還引用了一些直接證據，其中特別提到了我們的「天下第一魚」，它非常接近5億多年前人類的第18「代」祖先。
當然，無論生命科學如何發展，所有這一切都是從達爾文開始的，他的貢獻非同凡響。
我們知道，在最近500年，科學的發現和技術的發明不計其數，但是真正稱得上偉大的、顛覆性的科學思想革命只有兩次：一次來自於是16世紀的哥白尼，另外一次來自於19世紀的達爾文，他創立了進化論。
可以說，達爾文的思想改變了世界，改變了人類的自然觀和世界觀；與此同時，他也留下了不少科學難題等待被破解。
達爾文在一生中寫了10多本有關生命科學和地質科學的專著，其中讓他成為偉大的思想家和哲學家的是這樣兩部著作——《物種起源》和《人類的由來》。
《物種起源》揭示了地球上的生命作為一個整體，其本質就是在自然選擇的推動下，最終形成一棵生命譜系樹。這棵樹上的所有生命，或近或遠，都存在親緣關係。
《人類的由來》這本書則揭示了人類的本質——人只是這棵樹上的一小片葉子，這片葉子從低等動物進化而來。
我曾有幸受邀翻譯《物種起源》。我認為，這本書的核心思想有兩個：一是自然選擇推動了生物的進化，二是地球上所有的生命構成了一棵生命之樹。
儘管達爾文開創性地提出了上述觀點，但受到當時客觀條件的制約，他也遇到了很多科學難題，主要體現在以下三個方面：
第一，遺傳學的真諦。生命是如何遺傳和變異的？達爾文所處的時代是沒有遺傳學的，這是很麻煩的一件事。
第二，演化過渡類群的缺失。這不屬於生命科學範疇，而是古生物學問題。在生命演化過程中，肯定出現過無數過渡類型，可在達爾文的時代，人們找不到這些過渡類型，這也影響了當時的人們對寒武大爆發的判定。
寒武紀大爆發是否真的存在？其本質究竟是什麼？由於過渡類型的缺失，達爾文對此非常惱火。
第三，人類源自低等動物的真實、直接的證據何在？人類祖先的消化系統、呼吸系統、運動系統、神經系統如何起源？
達爾文根據很多間接證據，如人類與低等動物在形態構造上有諸多相似性、胚胎發育有很多相似性，天才地得出一個結論——至今還是正確的，即：人類由低等動物演化而來。
不過，達爾文窮盡一生也沒有找到直接證據證明這一點。因此，尋找真實的化石證據就成了達爾文留給後人的一項任務。
這三個難題對於達爾文進化論的樹立和發展至關重要。好在繼達爾文之後，一位叫孟德爾的生物學家通過豌豆實驗創立了顆粒遺傳學說，隨後又有一系列的科學家根據顆粒遺傳學說提出了基因遺傳學說。
此處所說的顆粒是基因。人們最早在果蠅身上發現了基因，其最先發現者摩爾根因此獲得了諾貝爾獎。之後，從事相關研究的人也陸續獲得了諾貝爾獎。
可見，只要破解達爾文當時所面臨的難題，找到實打實的證據，就能獲得諾貝爾獎，就會有突破性的科學貢獻。
動物界是何時形成，又是怎樣形成的？
達爾文提出的第二個和第三個難題屬於地質古生物難題，儘管破解它們註定永遠不會獲得諾貝爾獎，但不解決這兩個難題，進化論就無法得到支撐，更不可能向前發展。
其中的第一個難題是關於寒武紀大爆發的。我們知道，地球在40億年前就出現了生命，但我們無法確切知道在其後的30多億年裡還存在過哪些生命，因為始終沒能找到這些生物的化石。
之所以會出現這種情況，是因為這些生命是單細胞生物，它們太微小，也太脆弱，所以，這些生命的化石根本無法被保存下來。
而到了5.4億年這個關鍵節點，發生了一件令人震驚的事，在不長的時間內，大量生物突然出現，我們稱為寒武紀大爆發。生物是怎樣過渡到寒武紀的，在達爾文的時代，人們並沒有尋找到相關化石。
儘管達爾文反反覆覆強調：「自然界不存在飛躍。」實際上，在達爾文之後100多年的研究表明，他的這個看法是有缺陷的，因為寒武紀大爆發的確存在，因為在5.4億年前後的一段時間，生命突然大量出現。
由此，大多數學者接受了這樣一種觀點，即地球上的生命在寒武紀突然一下子冒了出來。
這意味著，所有的生命處於同一條起跑線上，因為它們同時演變出來。對於這一觀點，神創論者相當開心，認為這代表是上帝一次性創造了動物界。那麼，這個說法到底對不對呢？
這種說法存在一定的問題。我們依據現有研究成果得出的結論是，在寒武紀大爆發中，動物不是同時演變出來的，而是由量變到質變，經過三步才創造出了地球上的動物界。其核心聚焦在動物界是何時形成的，又是怎樣形成的。
通過對現代100多萬種動物的研究，生物學家發現它們按照由低等到高等的順序可以分為三個群體——基礎動物亞界、原口動物亞界和後口動物亞界。
其中，基礎動物亞界是最低等的，該亞界包括珊瑚、水母等動物，它們的口與肛門合一，從口裡吃進去的食物經過短短的消化後，再從口裡排洩出來，其新陳代謝水平非常低。
原口動物亞界的動物的構造相比前者就複雜多了，它們前面有口，後面有肛門，中間還有消化道，其新陳代謝的效率較高。
至於後口動物，它們的構造與原口動物差不多，不過在胚胎發育過程中出現了口和肛門顛倒這一怪現象，使得原來的原口變成了後口或者是新口。
由此，古生物學家完成了關於三分動物界的認知，他們接下來需要回答的就是這個三分究竟是上帝突然創造出來的，還是在自然界中逐漸演化而來的。
將目光轉向5.2億年前的雲南澄江，那裡的動物群是最好的著眼點，不僅代表了當時整個生物界的基本面貌，而且其中的化石蘊含著極為豐富的生物學信息。
這是因為當時的動物軀體都是軟的，澄江地區保留下來的不僅有它們的硬殼，連鼻子、眼睛、腸子等都依稀可見。這對於研究生物進化是非常有利的。30多年來，我們有多個研究團隊在澄江當地持續開展研究工作。
令人欣慰的是，在開展研究工作的第一個十年，我們就取得了重大進展。1984～1994年，人們原來沒有見過或很少能見到化石的基礎動物亞界和原口動物亞界，基本都被填滿了。但在後口動物亞界，一個能確定的種類都沒找到，留下了一大堆問號。
這種情況在第二個十年發生了戲劇性的改變，西北大學的研究團隊在澄江找到了後口動物亞界的6個門類，其中有5個門類是現在的後口動物亞界的祖先，還有一個則已經滅絕。
這表明，在5.2億年前，地球上存在後口動物亞界。圍繞有關研究成果，我們在英國的《自然》雜誌和美國的《科學》雜誌上發表了一系列文章。
第三個十年也有很多發現，並且支持了第二個十年的研究成果。這意味著，在5.2億年，澄江動物群就有了三分動物樹，這也是100多年來國際古生物學和進化生物學取得的重大突破。
儘管成果斐然，但我們更想知道的是，在5.2億年前的5.4億年、5.6億年，地球上的生物又是什麼情況？
根據各方的研究成果，我們最終確定，基礎動物亞界、原口動物亞界和後口動物亞界是分三步逐漸創造出來的，而不是一次性大爆發的結果。
據此，我們提出了一個新的假說，叫作「三幕式寒武紀大爆發」。
人類遠祖基礎器官的創造
第二個問題就要檢索到人類的祖先。我們先談近代祖先，即看看距今幾百萬年的時候；再談遠古祖先，那是距今5億多年前的時候。
在《人類的由來》一書中，達爾文認為非洲的黑猩猩和大猩猩跟人類在形態學、生理學、行為學、生殖學等很多方面非常相似，所以它們可能是人類的近親。
事實的確如此，非洲的黑猩猩和大猩猩會製造和使用工具，還有社會群體，甚至跟人類一樣有著非常豐富的情感。如果將黑猩猩和人類的喜怒哀樂等表情一一對應，會發現，二者的親緣關係非常接近。
在亞洲，古生物學家發現了很多證據，有北京猿人，也有印度尼西亞的爪哇猿人，但這些證據比較零散，缺乏系統性。
在非洲，經過半個多世紀的研究，人們發現了最為系統的證據，那就是距今三四百萬年前的南方古猿以及後來的能人、直立人、智人等。
這個證據鏈條非常完整。對比大腦發育和腦容量的發育，我們發現，其智力發展也非常快。
對於近代祖先的研究，因為這些直接證據的存在，我們取得了不小的成果，但也不是全無問題。在這幾百萬年的時間跨度裡，我們找不到創造器官的直接證據，所以我們需要繼續回溯時光，看看人類遠古的祖先是如何創造器官的。
我們手中有兩個研究工具，其一是進化的邏輯，即演化生命樹；第二個，要有證據，它既可以是直接證據，也包括間接證據。
所謂間接證據，就是分子證據、發育證據，這屬於現代生物學家的工作範疇。至於直接證據，要靠化石。我要介紹的就是直接證據，也是最後一個大問題，遠祖進化新證據。
具體來說，就是看看5億年前，沒有上下頜的「無臉」祖先是如何創造出基礎器官的。
在《人類的由來》這本書裡，達爾文猜想我們來自於低等生命，但在該書結尾，達爾文這樣寫道：「雖然人類具有高貴的品質、仁慈，富有同情心，其智慧能力遠高於其他生命，甚至能夠認識太陽系構成和運動；但人體器官構造永遠打上了來自低等生命的標記。」
換句話說，人體構造不是由父母或是祖父母創造的，而是在很久很久以前，由低等生命逐步創造出來的。
那麼，是誰或者說是哪些低等動物創造出了這些基本構造？這些基本構造又是如何出現的？
研究表明，人體有8大系統、50多個器官，它們不是同時出現的，而是被逐步創造出來的。
最早出現的人類的祖先的祖先，應該是像卵子一樣的小囊體，有口，但是可以沒有肛門，也不會有鰓裂。
如果它進化為更加複雜的生命，就要產生專門負責呼吸的前體以及專門負責消化的後體，出現前後體之別，這就是二分體。一旦它長出頭腦來，就變為了三分體。在人類的整個演化過程中，可能需要很多步驟，但這三步是最基礎的。
我介紹的順序和上面的進化過程恰好相反，先介紹三分體，再匯報二分體和單囊體。
我們為什麼可以這麼確定人類的演化過程？因為我們找到了相關的化石證據，這些證據都是在我國發現的，並且為全世界所公認。
先來看看三分體動物，這是我們在20年前發現的。可能有人會問：裡面怎麼沒有脊椎動物呢？這是因為從胚胎學來看，所有生命在早期都是一條魚的形態，無論其身體構造是複雜還是簡單。人也一樣，人的本質就是一條魚。
1999年，我們發現了這條「天下第一魚」，將世界上最早的魚的記錄向前推進了5000萬年。英國《自然》雜誌高調地用了5頁版面對這項研究進行了報導。
隨後，我們陸續發現了更多的魚的標本，大概有幾百塊，它們都是三分體結構，前面有頭，中間有軀幹，肛門後面是專門負責運動的尾巴。
它們跟人類真的有關係嗎？我們來看看其中的兩個基本構造就清楚這一點了。
它的脊椎很有意思，既像文昌魚一樣，有低等動物的脊索，又有高等動物的一節一節的脊椎構造，這表明，它是一個很好的過渡類型，就像始祖鳥一樣，一半像恐龍，一半像鳥類。
它的脊椎和人類胚胎中脊椎的早期形態一致。我們現在長的完全是硬骨，而它是軟骨加脊索的構造，這說明，它是我們人類祖先的祖先的祖先才有的構造。
再看眼睛，眼睛是腦的外延，既然它已經有了眼睛，就說明它已經有頭了，堪稱最早的有頭類動物，也是我們智慧的起點。人類之所以如此聰明，就是因為具有大腦，大腦的起點就在這裡。
需要說明的是，這種三分體的魚直到今天依然存在活化石，我們稱其為七鰓鰻。顧名思義，它身體兩側每側各有7個鰓孔，跟海口魚非常相近。
總體而言，眼睛的作用非比尋常，它是魚類獲得自然界80%信息的一個關鍵構造。眼睛是大腦的外延構造，它的出現是智慧的標誌。
將「天下第一魚」和其他所有的脊椎動物放在一起進行比較，我們發現，無論它們現在是否依然活著，還是已經滅絕，人類是由魚逐步演化而來的。
其中最基礎的就是「天下第一魚」，它創造了脊椎，創造了頭腦，所以它得到了國際和國內學術界的普遍認同。
我們的科學研究當然不能停滯在認識到了「天下第一魚」。魚的祖先又是什麼呢？可能是二分體。目前有兩項化石證據，我重點講其中的一項，它來自於我們建立的絕滅動物門——古蟲動物門。
最初，科學家認為古蟲動物屬於節肢動物，長得像蝦，身體分為兩節，是二分體。後來，我們花了將近20年時間證實，古蟲動物是有鰓裂的。
鰓裂是後口動物亞界的關鍵性狀，所以，古蟲動物是達爾文曾經非常期待的過渡類型，是原口動物亞界向後口動物亞界演化的過渡類型。
古蟲動物是如何進行新陳代謝的呢？它的身體分為兩節，前面一節是肌肉型的，通過肌肉的收放，水被吸進體內，其中所包含的食物也同時進入它的身體，並被輸送到後面的消化道，消化完後，廢物由肛門排洩出去。
它的呼吸器官在身體前部，兩側有5對鰓裂型出水孔，和現在的鯊魚一模一樣，二者屬於同源構造。
這一構造的出現改變了後口動物整體的新陳代謝，一伸一縮之間，氧氣也有了，食物也有了，而且二者還進行了分流，效率非常高。
還有一個證據在胚胎發育階段，即：人類的早期胚胎具有鰓裂。目前所發現的最早具有鰓裂的動物化石就是古蟲動物，由此可以想見，二者間具有密切的關係。
此外，我們還有關於殘跡構造的證據。比如，有些孩子在胚胎發育階段，鰓裂沒有封閉好，出生以後，鰓裂的殘跡構造就留在了身體上，腮瘻病就屬於這種情況。
殘跡構造的出現無論是對孩子來說，還是對其父母家人來說，都是件令人悲傷的事情，也是個錯誤，但殘跡構造的存在也讓我們記住了祖先的鰓裂，記住了祖先創造腮裂的豐功偉績。
關於人類祖先的最後一個要點，就是單囊體皺囊蟲有口無肛。這項工作是由我們團隊的青年學者韓健完成的。該單囊體化石發現於灰巖之中，它比澄江動物還要早1500萬年，是最早的單囊體化石。
由於灰巖遇到醋酸發生分解，其中所包含的由磷酸鈣構成的皺囊蟲化石卻不會分解，因而得以保存下來，我們在電子顯微鏡下就可以觀察到它的表觀形態和內部結構。
《自然》雜誌以封面文章的形式介紹了這一研究成果。
英國廣播公司（BBC）對此報導說，這是科學家在中國發現的人類最古老的祖先。
美國的《紐約時報》也不甘人後，以《大口史前人類元祖》為標題進行了報導，認為它有口無肛，是最低等的動物，很有可能接近於「天下第一口」。
之所以說「接近」，是因為在5.35億年前可能還存在其他有口無肛的動物，只是目前我們還沒有找到。
皺囊蟲的發現證明，至少在前寒武紀，在5.4億年前，口這一器官就被創造出來了，所以皺囊蟲可能接近於「第一口」。
單囊體、二分體和三分體，是寒武紀爆發中的標誌性發現，也是由最低等動物進化到人類的三個最關鍵步驟，因為它是人類始祖基礎器官三個奠基性創造。
這些發現值得我們銘記，因為它們是中國學者在中國的土地上發現的，並且為外國學者所一致認同。動物界早期的三個偉大進化裡程碑為人類遠祖的消化系統、呼吸系統、運動系統、循環系統和高級神經系統等器官系統完成了奠基。
這也可以稱得上是達爾文《人類的由來》的升級版；當然，今後我們可能也會寫一個升級版的《人類的由來》。
上述發現的科學含義和人文意義不言而喻。它深層次解答了古希臘經典人文命題：我是誰？我從哪裡來？
我是誰？我是一套基因組，我們這套基因組不僅僅是從父輩、祖父輩延續下來，而且是從幾萬代甚至上億代之前的一些祖先逐步遺傳下來的。
我們可以看到，5.35億年前，我們祖先的近親——不敢說是直接的祖先，可能是其姊妹或者是表姊妹，就長這樣：有口，沒有肛門，像一個小圓球。
接下來是二分體，再接下來出現了頭腦，成為三分體。如果再繼續發展下去，我們會發現它長出了頜。
有了上頜、下頜，就有了顴骨，就構成了臉。然後，在3億多年前就爬上了岸。最後，站立起來，可以採摘食物、打獵，學會使用工具和製造工具；最後，創造了語言。這就是人類的進化過程。
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