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谷 君 說
人類是40多億年生物進化的非凡結晶。你是不是對人類的起源很感興趣。那麼就讓我們從從廣袤的陸地深入到廣闊的海洋讓我們回到本初和原點,見一見人類那些最早的祖先和地球上最早的生命,看一看大自然如何通過自然選擇讓人類橫空出世。
寒冷的太空中,有一個由石頭和塵埃組成的行星,這就是40億年前的我們的地球,不斷有小行星墜落到它那燃燒沸騰的表面。此時的地球大氣中沒有氧氣,只有二氧化碳,氮氣和氫氣等有毒氣體,儘管如此在環境異常惡劣猶如地獄的地表某處,還是迸發出生命的火花。關於生命的起源有很多理論,但都尚未被證實。如果沒有水,生命無從產生,水可能是地球擠壓而出,也可能是由小行星和彗星攜帶而來。
早期的地球
小行星和彗星也可能攜帶了有機化合物等成分。那時的地球上狂風暴雨肆孽,每天有多達數百萬次的雷電擊打著地球,很可能其中的一次雷擊,激發了一系列的巧合事件,結果就是一些化學原子十分巧合地按某種順序結合在一起,產成了一些遺傳物資,而一堆油性物質又恰巧包裹住了DNA鏈,第一個細胞就此誕生了。
在細胞內部又發生了一件意義非凡的事情,基因發出了一系列的化學指令,在35億年前,在這些指令控制下,DNA開始自我複製,而細胞也開始自我克隆,這就是地球上最早的生命。每個人,每個動物,每個蟲子,每棵植物,都可以追溯到共同的源頭:這個單細胞。此時此刻地球上的生命誕生了。
在隨後20多億年的時間裡,地球上就只有這麼一些單細胞生命,而到了10億年前,兩個細胞結合在了一起,當這個結合產生的新細胞自我克隆時,它的後代所包含的基因並非來自一方,而是來自雙方,即它的雙親,我們稱這個快樂的意外為性,性改進了生命誕生伊始就不斷發生的生殖過程,當細胞生殖時可能會發生意外,比如某些基因被刪除,某些基因被打亂了順序,某些基因突變的細胞可以更適應環境,因而可以存活更久,產生更多的後代,每一種生命就是這樣生存和進化來的。
而推動這個這種生物進化的原動力就是自然選擇,生命之樹伸展出了數十億個分支,但只有一個分支屬於人類。
藍藻與人類並無親緣關係,但卻將給人類帶來深遠的影響。它們已進化到從陽光中攝取能量,這個過程便是光合作用,該作用產生的氣體副產品是氧氣。氧氣逐漸擴散到海洋和大氣中,形成了使得地球免受太陽有害輻射的臭氧層,這讓生物進化成為了可能,有了更多了氧氣後,數千單細胞整合在一起組成了一個簡單的如海綿一般的生物體。在一陣抽動之後,地球上最早的肌肉細胞出現了。
又經過億萬年,經過無數代進化後,我們的祖先進化成了蟲子,在5億5千萬年前,這條蟲子發生了改變,讓今天的我們可以自由的運動,大約在同一時期,基因突變為世界帶來了兩性:雄性和雌性,雌雄兩性的故事從此開始。
所有的生物這時都沒有視覺器官,尋找食物和伴侶很困難,在這個黑暗世界裡,擁有視力便擁有優勢,於是在5億5千萬年前,自然界最迫切需要的的進化革新開始了,某些皮膚細胞發生了變異,生命體因此可以區分黑暗和光明了,這樣就可以找到更多的食物,避開更多的天敵,因此活得更久,產生更多的後代。在隨後的無數世代裡,自然選擇繼續優化著細胞。最後,我們的祖先進化出真正意義上的眼睛。眼睛的出現恰巧趕上了進化史上最大規模的一次生命爆發:寒武紀生命大爆發。
又經歷了無數代進化,有些生命體的眼睛後面開始有神經細胞聚集。這些細胞簇比針頭還小,不過後來卻成為自然界最複雜最神秘的器官。出現這一變化的是身體結構簡單的昆明魚。它是首位擁有大腦的人類祖先。隨後又出現了變化:一種由彈性組織組成的棒狀結構,即脊索,後來進化成脊椎。而正是有了脊椎,人類才可以站立出來。
昆明魚
肌肉細胞在血管周圍聚集,擠壓血液,將血液輸送到全身各處。這樣,最早的心臟出現了。有了它,血管可以將更遠更快地運送氧氣,而較小的昆明魚也就遊得更快更遠了。不過,它的速度和智力還是無法它的敵人棘鯊媲美。作為原始海洋中的大白鯊,棘鯊身長可達1米,滿嘴都是剃刀般鋒利且帶有鱗甲的器官,它們是最早的大規模殺傷性武器。
不過,幸運的是,昆明魚的基因得以保存,並逐漸強大起來。你的下巴,你的牙齒,都來自5億年前那風雲變幻的海洋。又過了幾百萬年,經過數千世代,原本弱小的昆明魚們變成了滿身鎧甲的大魚。它們體型更大了,身長有30釐米,更有力量,全身披掛著鱗甲。
但,這些還不夠。大型魚類的截殺迫使它們逃到了淺水區,然而又遇到了生存危機:窒息,這裡一片死水,由於缺乏氧氣,細胞紛紛癱瘓,有害的二氧化碳進入了血液,它們不能退回去,卻也不能呆在這裡,只有一條路可走了,必須要擺脫水的束縛。
大型魚類的截殺
這時我們的祖先還是一條魚,但是進入了一個重要的節點。在經歷了自然選擇,在經歷數千代繁衍後,它的身體發生改變,變成了魚石嫄。它將空氣吸入新的器官---肺。不過請記住,一條超級大的魚,將我們的祖先逼近了一潭死水之中,才迫使它呼吸空氣。沒有這個威脅,或許我們至今還生活在水裡。魚石嫄也擁有腮,可通過收縮肌肉來關閉喉部的鰓蓋,同時關閉肺部以防止水的進入。人類的腮已經消失了。
不過,腮部肌肉、鰓蓋以及我們的聲門依然存在。有了四肢和頸部,魚石嫄便可將頭伸出水外呼吸空氣。魚石嫄通過一個簡單的選擇,爬向了陸地。從一刻開始,我們的歷史永久性改變了。我們從此走向了陸地。不過,這一切的獲得需要付出代價。陽光灼幹了它的皮膚,堅硬的土地磨破了它肉嫩的腳。
魚石嫄
經過數千年的自然選擇,我們的祖先適應了周圍的環境,變成了奶酪斑蜴。它厚厚的皮膚可以阻擋強烈的陽光。逐漸強壯的爪子上逐漸長出指甲,可以保護腳指。
我們的祖先已適應了陸地生活,但它們的卵還不能適應。卵的堅硬外殼可阻擋太陽的炙烤,卻為受精製造了障礙。解決的辦法就是在雌性體內對尚未形成殼的卵子進行受精。性行為從此就開始了。這就是進化的傑作。一個擁有具有堅硬外殼的受精卵含有胚胎發育所需的全部營養都被封閉在卵殼裡。
性交配是增加基因多樣性和繁衍人類的最佳方式。生活在4億3千萬年前的奶酪斑蜴是第一種完全生活在陸地上的動物。不過在陸地上生活會遇到一系列的新挑戰。它們要呼吸空氣,要在凹凸不平的地上行走,還要面對各種聲音、光線和氣味的刺激。在各種信息的轟炸下,我們祖先的腦部開始進化。從第一隻動物踏上陸地上開始,先後有數百萬物種登錄。競爭對手的增多意味著食物的減少。
又經過了數千代的進化,我們祖先的咬肌慢慢地發達起來,這樣就可以吃得更多更快,咀嚼也更有力了。我們的祖先演化為食肉巨獸動物:細帶龍。與細帶龍由同一個祖先演化而來的元龍則成了的獵物。袁龍這一支最終演變成為鳥類,而細帶龍這一支則演變成了哺乳動物。
不過在那之前,就在2億5千萬年之前,西伯利亞一帶發生了一次大災難,也是地球上有了生命進化之後最慘烈的大災難,導致了二疊紀生物大滅絕:在這場災難中地球上95%的生物都被滅絕了。只有很小一部分的物種活了下來,其中就包括我們的祖先,以及另一物種,袁龍近親也就是大名鼎鼎的恐龍。
在此期間,我們的祖先演化為犬合獸,它縮小到同貓一樣大,並為了取暖,長出了皮毛。它度過了三疊紀時期。恐龍比我們的祖先更早的適應了新世界,它們行動速度快,力量強,胃口也大。
恐龍
自然進化迫使恐龍把獵殺的眼神瞄向了犬合獸,又過了幾百萬年,歷經了無數次基因突變,我們的祖先又進化了,它們變得更小,使得對手很難抓到他們。鑑於夜裡行動更安全,它感到又冷又怕,毛的根部肌肉在收縮,這樣毛皮就站立了起來,留在毛皮間的空氣起到保溫作用,這就是當我們感到寒冷感到恐懼時會起雞皮疙瘩的原因,它的頜骨後移形成了敏感的骨石,味覺感應分子把每種氣味的獨特信息通過神經細胞傳遞給大腦,就這樣一種新的結構誕生了:大腦皮質。我們的想像力創造力交流能力,都由大腦的這部分掌控。
6600萬年前,犬合獸又進化到蝙蝠刺獸。它憑藉自己的智慧在蒙大拿森林中生活和對抗恐龍,我們強大的感官和絕妙的大腦,正是在這種絕境中進化出來的,恐龍曾是我們最好的幫手,不然我們依然停留在卵生階段。
由於後代靠母乳餵養長大,汗腺進化成乳腺,這樣在6600萬年前,在進化過程當中,裡程碑事件發生了,一種新型動物誕生了,這種動物後來將衍生出4000多種動物,這些動物小到老鼠,大到鯨,當然包括人類,這就是哺乳動物,此時他們還生活在恐龍的陰影裡。
蝙蝠刺獸
在長達16500萬年的時間裡,恐龍一直稱霸地球,但之後突然間發生了宇宙爆發事件,6500萬年前,一個珠穆朗瑪峰大小的小行星撞擊了墨西哥尤卡坦半島,而在3000公裡外蒙大拿的森林中,我們的祖先也迎來至關生死的災難,撞擊產生的灰塵淹沒了整個地球,唯一能活命的辦法是挖洞,濃煙和灰塵遮天蔽日,整個地球如同冬天來臨一樣,溫度急劇下降,萬物凋零,這是恐龍的滅頂之災。它們體型也大,胃口也大,物資短缺的年代這成了大麻煩。
無比堅強的昆蟲挺過了這次大災難,它們在死屍上貪婪的大吃大咬,不過他們同樣為其他捕食者提供食物,是昆蟲拯救了我們,想想他們的救命之恩吧,我們以小蟲子為食的祖先此時雖然也經歷進化,無法成為恐龍之後新的霸主,不過哺乳動物佔據了數量上的優勢,由於天敵減少,它們迅速在陸地上繁衍開來。
到了6000萬年前,森林裡長滿了果子,這些果實鮮美可口,營養豐富,在這些果實吸引下,我們的祖先從地上來到了樹上。新的世界需要新的身體。新的生物家族,我們家族的第一批成員,最早的靈長類動物,在5600萬年前,完美適應了新世界,但新世界仍然動蕩不安,氣溫時高時低,在將近1千萬年的時間裡氣候變化不停的蹂躪著陸地,不斷縮小的森林,變得零零散散的,食物越難已獲得,我們祖先的尾巴逐漸地縮短,至今我們在脊柱的底端能摸到剩餘的部分,尾骨。它的前肢變得更長更靈活,成為現代人胳膊的原型。
變化的環境不斷的改變著我們祖先,地球又要開始變化了,在深深的地下,非洲板塊和阿拉伯板塊被拉離,它們之間的陸地下架變成了東非大裂谷,沿著大裂谷邊緣,一條5500公裡長的山脈拔地而起,印度洋上空過來的雨水曾經滋潤整個非洲大地,如今卻被山脈擋住了去路,樹林越發稀疏了,食物也更加難以獲得了。
我們的祖先餓得頭暈眼花,極端的環境下需要極端的手段。440萬年前的某一天,我們的祖先終於可以直立行走了,直立行走使我們的祖先得到更多的食物,然後它的同伴們紛紛效仿,走路並不是先天就有的技能,必須通過學習獲得,同現在的孩子們一樣,它的後代必須通過模仿自己的父母而學會走路。
120萬年後,我們的祖先可以走得更遠更快了,尋找伴侶,避難處和食物也變得更加容易了,不過分娩卻變得異常困難起來,由於骨盤變短,將完全發育好的嬰兒分娩出來已經不可能了,所以在現代孩子們出生的時間更早,他們的頭部更小,沒有能力獨自生存,這也是人類和其他幾個物種花數年重點照顧嬰兒的原因,要保護他們,餵養他們,儘量讓他們遠離危險,我們的祖先此時是南方古猿,是東非少數幾個可以直立行走的物種之一。
顯然無論是走還是跑他都比不過獅子等強大的捕食者,他活下來唯一的辦法就是用智慧取勝,他越聰明就活得越長久。一次基因突變弱化了我們祖先的咬肌,被咬肌緊緊包裹的大腦因而也釋放出來,最終增大了一倍。這是能人,也被稱為巧手人,他可以直立行走,他擁有一顆碩大的大腦,一個全新的生物家族從他開始,他就是世界第一人。
能人
他比先祖們更加高大,更加強壯,也更加有胃口。能人如同拾荒者一般,單獨行動,找到什麼吃什麼。他利用鋒利的石塊邊緣製成了世界上第一件工具,有了工具我們的先祖就將改變這個世界。
工具是開始新生活的鑰匙,可以利用工具來種莊稼,可以利用工具建造城市,甚至利用工具可以飛到外太空。他的大拇指非常有力,因而可以更加有效的使用工具,因此可以更多的獲得食物。更長的壽命,有著有力的大拇指的人,逐漸多了起來,這也是現代人可以用靈活有用的大拇指捏住茶杯和鋼筆的原因。我們通過先祖的古化石,推斷出了上述故事。
由於大部分成員的消失,人類家譜成為謎團,不過我們有幸發現了180多萬年前的新物種,直立人,他的祖先也是拾荒者,但他卻是一名獵人,而且是獵人團隊中的一員,狩獵開始了,黑斑羚速度非常快,但直立人的耐力卻更強,長長的軀幹讓他跑得很穩,他利用臀部肌肉強有力的收縮和伸展,快步向前,又通過流汗避免身體過熱。全身毛皮的黑斑羚跑不動了。
大火,一個油然而生的想法使我們的祖先成為真正的人,溫暖,光,安全都可以唾手可得了,自然的力量被我們的祖先握在了手裡,驅走了黑夜的恐懼和嚴寒。通過化石,我們得知直立人過著群居生活,甚至懂得照顧老者,他們共同撫養孩子,這些最早出現的家庭經常可以獲得更多的食物,所以他們的壽命增加了,家庭生活可以帶來進化上的優勢。
烤過的肉更加容易咀嚼,由於無須再用力咀嚼堅硬的生肉使牙齒退化到了,這就是我們的智齒,當代有超過三分之一的人沒有智齒,這預示著智齒最終會消失。咀嚼和消化過程簡化後,我們的祖先有多餘的精力,他們的大腦也增長到了如柚子般大小,人類懂得烹飪後大腦體積增加了50%。
迄今為止直立人最聰明最懂得合作的,不過由於在大家庭裡同時存在幾個雄性競爭是難免的,由於學會了溝通,祖先們活得更久了,我們祖先的舌頭開始變形並下移至喉部,這樣就可以改變嘴型來發出聲音,語言產生了。
語言使我們人類最了不起的工具,是最後一個使我們人類邁向現代的重要進化成果。經過35億年的進化,終於在20萬億年前出現了智人。我們是智人,意思是有智慧的人,在相同體重的情況下,人類的大腦是所有生物裡面最大的,擁有工具、語言和超級智慧的人類,擴散到每一塊大陸,我們不斷進化,不斷適應新環境和新挑戰,最終成為成就斐然滿載榮耀的人類。
如果把生命的磁帶到回原點,我們發現重複的這一進程的可能性幾乎為零,去掉其中任何一個的環節,人類就不會出現。
我們擁有碩大的大腦,語言的天賦,長長的腿,有力肌肉和汗腺得以使我們可以奔跑,有了強壯的拇指才會製造工具,我們在樹上跳來跳去時搖擺尾巴現在只剩下了尾椎,有了細微調整的感官,胎生和父母的教育,運用智慧戰勝恐龍,而肺和四肢將我們帶到了陸地上,而那遙遠的過去水中經歷讓我們有了心臟,鯨和牙齒,和細胞裡的DNA ,在這個星球上上百億物種中,我們原本只是一個簡單的單細胞,在經歷了40億年的進化後我們才成為了今天這個樣子。這就是肯定會讓每一個深感震驚的人類誕生史。
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