環境改變命運

2020-12-05 環球地理志

狐臭

或許在國人印象中

那是黑人和白人的「專利」

而在14億人同胞中

則是少之又少

有一組數據可以具體闡述

白人狐臭率達到90%

黑人甚至高達99.5%

而在中國

只有約5%的人發育狐臭

據不完全統計

東北地區狐臭人群比重約為1%

華北地區狐臭人群比重約為5%

華南地區狐臭人群比重約為10%

一路向南

越南、緬甸一帶狐臭人群比重大於20%

(全球狐臭人群分布示意圖)

◤紅色代表狐臭比重、黃色代表清爽

不禁好奇

究竟是什麼原因造成這一現象呢?

現代醫學研究證實

基因變異

導致了東亞人攜帶「狐臭基因

大幅度減少

那麼

究竟是什麼誘發基因突變呢?

◤據Shutterstock

原來

我們的先祖

從炎熱的非洲走出

大約在3~4萬年前

進入溫涼的東亞溫帶地區後

在內蒙古至東北一帶定居

◤人類走出非洲路線圖@Wikipedia

3~4萬年前

又適逢末次冰期嚴寒環境

平均氣溫比現今低5~6

注釋:末次冰期開始於7萬年前、結束於1.17萬年前。在這段時期,全球曾出現幾次冰川的前進及消退。而在3~4萬年前,我國北方長期被冰雪覆蓋。

面對天寒地凍的自然環境

先祖身體內部基因組中的

16號染色體中部ABCC11基因上

538位鹼基發生基因突變

◤人類基因示意圖@Wikipedia

導致大汗腺分泌減少

從而大大降低了國人發育狐臭的比例

改變了我們被臭味兒環繞的命運

◤人體汗腺示意圖@MAYO

注釋:人體的汗腺分為兩種:小汗腺和大汗腺。①小汗腺主要用於人體排汗,排出的大部分是水分、沒什麼味道。②大汗腺與狐臭相關,集中分布在腋下,胯下,外耳道裡,大汗腺的分泌物含有蛋白質和脂肪酸、容易被體表的細菌分解、生成各種不飽和脂肪酸產生怪味,於是有了狐臭。

也就是說

生存環境關係到生命演化進程

那麼

究竟什麼樣的生存環境

決定了生命演化的方向

從而驅動了原始生命

從40億年前的誕生

演化為現今的泱泱眾生

◤@National Geographic

注釋:生存環境包括自然環境和社會環境。原始生命之間也應存在屬於它們的社會環境,比如個體之間的相互關係。

環境誘發生命

40億年以前

因緣際會、和合而生

原始地球

天空中電閃雷鳴、暴雨傾盆

地表上火山噴發、巖漿四溢

海面下黑煙滾滾、熱泉滔滔

原始海洋如同一鍋「有機湯」

富集了各種有機分子

終於某個旭日初升的時刻

有機分子聚焦在海底黑煙囪周邊

◤北大西洋中脊的黑煙囪@Wikipedia

組裝成一個特殊的大分子

可以進行自我「複製」「粘貼」

姑且稱之為「複製子」

(Replicator)

自我複製、生生不息

◤RNA聚合物動畫示意圖@John Liebler

如同現今的病毒

形成了最早的生命形態

◤病毒@Maryna Olyak

注釋:地球最早的生命,可能是源於能夠自我複製的RNA分子。由於早期地球環境惡劣,導致原始生命的繁殖所需要的資源有限,所以生命誕生不久之後便開始競爭。由於RNA分子不穩定,而自我複製效率更高的DNA更有利於存活,因此DNA逐漸成為最主要的複製物。

38億年前

第一層保護——細胞膜

炎熱、缺氧、紫外線猛烈

這是早期生命的生存環境

眾多複製子在原始海洋「群居而生」

經歷了2億年的逼厭生活後

其中某類「有遠見」的複製子

率先在個體外圍生成「有機質膜」

類似於一杯牛奶表面形成的薄膜

內部開展更為高效的分工與合作

擁有了RNA、DNA和蛋白質

演化出一個特別的生命混合體

進而從外部惡劣環境獨立出來

建立起一個獨特的「保護膜」

◤細胞膜示意圖

就這樣

在極端嚴酷的生存環境中

誕生了最早的細胞

形成了所有生命的共同祖先

統治了地球38億年

35億年前

能量工廠

共同祖先的後代繁衍了3億年

早期生存環境再次日趨惡化

或許是營養物質的日漸減少

原始生命再次面對命運的抉擇

面對每天迎面而來陽光

如何有效地獲取營養

成為每日勞作必備的技能

一些「智慧」的原始細菌(藍藻)

選擇陽光作為能量之源

合成生命所需的營養物質

演化出最早的生命工廠

光合作用

◤海水中生活的藻類進行光合作用、誘發赤潮@NASA

但是

早期光合作用僅僅提供能量

並不能直接生成氧氣

30~25億年前

氧氣有毒

光合作用又經過了數億年後

一些生活在海洋表層的藍藻

每天面對劇烈的陽光曝曬

痛定思痛、演化出新的生存戰略

仍然選擇太陽光作為能量來源

以水為還原劑

將二氧化碳轉化為兩個部分

一部分是糖類、為自身提供養分

另一部分是氧、作為副產品排放出去

在局部淺水地區形成含氧氣的小環境

類似於沙漠中綠洲

科學家稱之為「氧氣綠洲」。

(Oxygen Oasis)

這些氧氣悄悄改變著自然環境

長期習慣厭氧環境的原始生命

此時、氧氣卻是有毒的

24.5~22億年前

提高效率——有氧代謝

億億萬隻藍藻

經過億萬年孜孜不倦的光合作用

吸收二氧化碳、排出氧氣

終於結出累累碩果

氧氣開始充填早期大氣層

此時的大氣氧濃度

激增至現代大氣含氧量的1%

科學史稱「大氧化事件

生存環境發生了劇烈變化

在有氧環境的持續激發下

原始生命

由最初討厭氧氣

漸漸地愛上氧氣

畢竟

氧氣的加入能顯著提高生命效率

有氧代謝的能量利用效率

遠高於厭氧發酵生存方式

(大氣含氧量演化示意圖)

注釋:從有機體的代謝來看,有氧代謝的能量利用效率遠高於厭氧發酵,即氧化為食物鏈的延伸提供了能量學基礎。換言之,與無氧食物鏈相比,有氧食物鏈能支撐更多的營養級,於是,有氧食物鏈的延伸為生態系統食物網的複雜化提供了重要的能量學基礎。

24~21億年前

地球經歷了大冰河事件

◤大冰河事件想像圖@ESO

對於佔據海洋的原始生命來說

(細菌和藍藻)

這次嚴寒無疑是一場沉重的打擊

當溫度持續降低時

寒冷會凍結生命體

造成大批原始生命消亡

而一些堅強的藍藻

卻在惡劣的環境中

演化出新的生存技能

生成特殊的抗凍物質

來保證自身生命機能的運轉

還有一些細菌

學會了休眠

以求度過難關

◤河流被冰雪覆蓋@NASA

21億年前

真核細胞

自然環境開始轉好

大氣中含氧量較為穩定

原始生命

經歷過天寒地凍的磨礪後

一些貪婪的大體型原核細胞

開始放棄自我生產有機養分

轉而張開自身較大的細胞膜

悄悄包裹(捕食)其他小體型細胞

以這些細胞有機體作為食物

汲取營養、養肥自身

然而

小體型細胞亦不甘心束手就擒

為了防止被獵食

早已進化出一層「保護膜」。

直到某個陽光明媚的午後

大體型細胞再次捕獲到小體型細胞

但攝取小體型細胞的行動卻失敗

短暫的獵食演化為永恆的共生

捕食者與被捕食者發生了共生關係

一類小體型細胞

能夠進行光合作用

能為大體型細胞提供原料

漸漸演化為葉綠體

另一類細胞

能夠進行有氧呼吸

並為宿主細胞提供能量

慢慢演化為線粒體

(真核細胞演化示意圖)

注釋:內共生學說認為原始真核細胞吞噬後細菌後,兩者形成互利的共生關係,也既線粒體和葉綠體分別起源於原始真核細胞內共生的細菌和藍藻。

終於

經過無數次的「演習和實驗」

細胞核也開始形成發育

生命的一小步(第一步)

真核細胞

在激烈的生存環境中誕生了

它是組成高等級生命的基本單元

標註著生命演化進入新的階段

注釋:1.大氣含氧量是真核生物誕生的外在環境基礎。真核生物中有一種特有的細胞膜(類固醇)、這個細胞膜含有一定組分的氧酶(Oxygenases),氧酶在低於現今大氣含氧量0.001%就不起作用。也即,當時大氣含氧量必須高於這個水平。

2.基因證據也表明:真核生物可能是細菌與古菌的融合體,有研究證據顯示線粒體和葉綠體都有自己的DNA,但是,線粒體最近的親戚竟然是一種能引起傷寒的細菌——普氏立克次體,而葉綠體的DNA居然與藍細菌一樣。

也正是這一過程

大氣富氧環境

迫使一種特殊的厭氧細菌

也鑽入了寄主細胞中

演化後現今的癌症細胞

◤T淋巴細胞殺傷癌細胞想像圖

注釋:有證據表明,內共生作用使厭氧氨氧化菌的基因進入真核細胞的基因組,使它們分別獨立地進化為癌基因組。

21~18億年前

多細胞生物

當原始生命擁「核」之後

真核生物取得了顯著的生存優勢

原始生命迅速分化出個體大小差異

對於體型較小的真核生物來說

江湖依然在廝殺

生存壓力依然存在

生命繼續思考

「如何才能更好地生活?」

面對殺機四伏的江湖危局

某個小體型生命率先挺身而出

率先發出擲地有聲的呼聲

「天天瞎混是等死、團結起來抗爭或許有活路」

於是

它們為了追求美好的明天

團結起來、各司其職、共同生活

組建一個多細胞共同體

形成了早期的多細胞生物(如藻類)

◤綠藻在有無捕食壓力下的對比試驗

注釋:單細胞生物如何進化為多細胞生物的機制?由於化石記錄很難有效記錄這關鍵一步,科學家便通過一組有趣的實驗來系統地揭示這一過程。Herron et al.(2019)將大量單細胞綠藻萊茵衣藻列為實驗對象,分為兩組。其中一組引入捕食者、一種捕食綠藻的草履蟲、向這些可憐的綠藻施加生存壓力;另一組沒有捕食者、只有綠藻本身,並用延時顯微鏡進行長時間的跟蹤拍攝,期望觀察到究竟會發生些什麼?實驗結果驗證了此前的假說「捕食會對單細胞生物產生選擇性壓力、促使其變得更強大」。

如上圖A-單細胞綠藻在沒有捕食者壓力下渾渾噩噩了卻一生。B~D-單細胞綠藻在捕食者壓力下抱團過日子,演化為多細胞生命結構;僅個別單細胞綠藻在捕食者面前無動於衷、依然保持單細胞狀態。

多細胞生物

是生命演化史上重大事件之一

為後續更複雜的生命演化邁出了關鍵一步

生命的一大步(第二步)

◤多細胞團藻顯微照片@Armin Hallmann

但是

邁出第二步、走向第三步

卻持續了10億年

◤多細胞生命世界

18~8億年前

無聊十億年

當時大氣層含氧量

長期保持現代大氣含氧量的0.1%

低的含氧量抑制了生命演化的步伐

因而推遲了生命多樣化進程

多細胞生命並沒有進一步發展壯大

特別是沒有演化出典型的多細胞動物

(後生動物)

被學界戲稱「無聊十億年」

(BoringBillion)

但是

這段時間或許並不是真正的無聊

15億年前

有性生殖

在「無聊十億年」中

生命演化步伐並沒有停止

原始生命追求活著的意義

一是為了美好的明天

二是為了繁育更多的後代

早期繁育後代的方式簡單明快

比如有絲分裂的方式

直接把身體分裂開來

每一部分單獨發育成長

但是隨著生存環境的變遷

這種繁殖方式的進化速率很低

致使物種多樣性發展十分緩慢

偶然之間

兩種相同類型的生殖細胞

經過簡單的融合後

充分交換DNA等遺傳物質後分開

孕育出生命力較為強大的後代

形成了早期有性生殖模式

◤有性生殖(精子奔向卵子)想像圖

注釋:有性生殖的天性就是求變。不管這變有用沒用,先存起來再說。有性生殖促進了後代基因多樣化,有利於優良基因的遺傳和發育,增加了生物的多樣性,加快了生命的演化步伐。

8億年前

動植物分家

生命演化到這一刻為止

一直屬於原始菌藻類的範疇

從細胞的形成到真核細胞

從真核細胞到多細胞生物

並沒有出現演化出多細胞動物

當時間的步伐邁向8億年前

光合作用持續積累

大氣含氧量已經達到現今氧氣水平的6~7%

氧氣在高空中形成臭氧層

臭氧層如同生命的保護傘

抵擋所有有害的紫外線輻射

正是有了這道防護傘

生命演化出多細胞動物

原始後生動物應運而生

早期類似於蠕蟲和海綿

動植物「分家」後

迅速分異出生產者和消費者

演化出捕食者與被捕食者

動物的出現

這是生命走向高級的第三步

現存的纖毛蟲與動物的先祖相似

◤纖毛蟲顯微照片

注釋:1.原生動物是單細胞動物;後生動物(真後生動物)特徵是具有細胞組織的多細胞動物。在此之前的早期多細胞生物屬於植物範疇。2.屬於領鞭毛目的原綿蟲或許是目前仍舊存活的生物中與動物的祖先最相似的。它們按群而居,並且細胞已開始有了不同的分工。

7.5~5.8億年前

有生存壓力才有演化動力

陸地帝國——羅迪尼亞大陸解體

潘諾西亞大陸的形成

◤潘諾西亞大陸想像圖(從南極俯瞰)

增加了大陸邊緣海的範圍

增強了大陸風化作用

促進了多種生物的原始生產率

加大了全球範圍內有機碳埋藏

導致大氣二氧化碳的急劇下降

致使地球表面溫度大大降低

原始地球遭受了一次嚴重的冰凍

以至於全球陸地全部被冰川覆蓋

地球上的海洋也幾乎被完全凍結

整個地球就像一個巨大的「雪球」

科學界形象地稱之為

雪球地球」(Snowball Earth)

◤國際空間站俯瞰北半球冬天@NASA

環境災變

再次重創生命的演化進程

但是

生命從未因挫折而屈服

將嚴酷的生存壓力

演化為前進的動力

事實上

原始生命

在雪球地球發生之前

大多數個體微小、肉眼不可見

◤早期的疑源類化石顯微照片拼圖

在雪球地球發生之後

經歷了天寒地凍的壓力測試之後

一旦環境轉好、身材迅速增長

5.8~5.4億年前

左右對稱

地球從冰雪世界走出後

大氣含氧量也達到了現今數值的10%

海洋中漂浮著巨量微體生物(食物)

海水中含氧量也顯著提升了

於是

生命的蟄伏是為了更好地綻放

迅速演化出個體更大的生物

絕大多數是肉眼可見的生物

再也不是細微的早期生命

一部分動物為了更好獲取氧氣和食物

身體迅速橫向或縱向發展

發育為扁平的薄餅狀

一部分動物開始張牙舞爪

生長出附肢、並呈兩側對稱

(節肢動物)

形成了著名的埃迪卡拉生物群

首次出現大量兩側對稱的原始生命

◤埃迪卡拉生物復原圖

那麼

原始生命為什麼要兩側對稱呢?

原來

早期的埃迪卡拉動物群

生活在伊甸樂園

海水中的營養物質異常豐盛

它們不需要刻意捕食

亦不需要躲避別人的捕食

只要擺好姿勢、躺著過濾海水

就可以汲取營養、活的有滋有味

◤當時的查恩盤蟲類似現今海筆家族

然而

生命個體之間的社會環境開始惡化

總有一些貪婪的傢伙

習慣於吃「肉」之後

再也不願意吃齋飯了

迅速演化身強力壯的捕食者

但是

其他生命亦不願坐以待斃

紛紛開始練就快速逃避的能力

演化出在水體中運動最優化的體形

這就是兩側對稱的流線形

可以大大減少摩擦力

於是

被捕食者由於需要逃命

捕食者由於需要快速出擊

身體紛紛演化為兩側對稱

雖然生命表現出欣欣向榮的盛世

而一場天災卻悄悄降臨

◤湖北夷陵蟲復原圖@Chen Z

注釋:夷陵蟲生活在5.5億年前的湖北,總體呈鏈狀,身體寬7~25 mm,體長76~608mm,身體三分、兩側對稱,不僅有體環,還有體節,分節數可超過50節。

當自然環境再次發生惡化

多數埃迪卡拉生物就消失了

這是生命第一次朝向宏體化發展

也是一次不成功的嘗試

卻為後續成功的嘗試積累經驗

環境災變

再次改變生命演化的軌跡

難道

生命就這麼不堪一擊?

注釋:埃迪卡拉生物群(5.8~5.41億年前)是寒武紀大爆發前夕最為獨特的宏體生物,主要為一大群軟體軀的多細胞無脊椎動物。包括腔腸動物門、節肢動物門和環節動物門等8科22屬31種低等無脊椎動物。

生命的崛起

5.41億年以來

地球進入新時代

◤寒武紀以來地質時代示意圖

見證了生命的頑強

血腥與屠戮

爆發與滅絕

原始生命歷經多次環境災難

承受了五次大滅絕

開啟螺旋式演化之路

@World Science Festival

5.41~4.85億年前

生命大爆發

地球邁入了寒武紀

全球陸地四分五裂

海岸線大大增加

氣候轉暖、冰川融化

海平面升高、淹沒大片低地

形成了分布廣泛的淺海地帶

特別是這一時期的淺水瀉湖

是原始生命的「伊甸園」

原始生命不再囿於少數種群

◤動物生命樹@Leonad Eisenberg

內心開始迅速膨脹

在短短2000萬年內

進化出20個現生動物門類

(現生後生動物門類共38個)

以及6個已滅絕的門類

◤澄江動物群門類物種豐度餅狀圖(n=228物種)@趙方臣

其中就包括人類遠祖的祖先

(海口魚或豐嬌昆明魚)。

◤豐嬌昆明魚復原圖

遠處黑影為大名鼎鼎的奇蝦@Nobu Tamura

注釋:寒武紀(Cambrian)時間跨度介於5.41~4.85億年前,這一時期最為著名的原始生物棲息地就是位於我國雲南省昆明市東南方向的玉溪市澂江縣的「澄江動物群」。

眼觀六路

大氣成分的變化

改變了太陽到達地球的光量

視覺進化所需的外在環境悄然改變

那些「先知先覺」的原始動物

迅速進化出眼睛

視覺為一日三餐帶來便利

誘發了自然界的捕食與防禦

由於捕食者能夠看到、追捕、殺死獵物

進而為後期裝備各種「捕食套裝」奠定基礎

比如牙齒和頜骨

作為回應

一些體型較小的原始動物

裝備諸如貝殼之類的保護性硬體

以保護較小的軀體免受捕食者的侵害

三葉蟲

是第一批進化出真正眼睛的原始動物

頭部兩側有一對複眼

每個複眼都是由許多個透鏡組成

(有些超過15000個)

4.85~4.43億年前

向陸地進軍

隨著岡瓦納陸地王國的裂解

分裂成多個不同的島嶼

原始生命自寒武紀大爆發後

多數生活在陸地周緣的淺海中

便隨著洋流漂向不同陸地的周邊

◤4.5億年前的全球海陸分布圖

氣候適宜、淺海廣布

同一祖先的後代在不同的海域演化

環境的差異導致物種的分異

最終演化為不同的新物種

形成了奧陶紀生物大輻射

從此生命群體開始枝繁葉茂

◤奧陶紀時期的海洋盛景@Masato Hattori

植物登陸

隨著不同物種的不斷湧現

淺海區域開始變得擁擠不堪

面對這一困境

生命又將如何應對?

終於

海水中一粒藻類

漸漸孕育了探索陸地的「初心」

每天遙望著幅員遼闊的陸地

在一個月黑風高的夜晚

原始植物率先向陸地進軍

最初沿河流與陸地交界的水邊生長

◤植物沿河岸帶生長@NASA

注釋:早期植物登陸、分布在河口兩側的植被。若能拍攝一幅植物登錄的衛星影像,或許就是圖中情景。該圖是現今澳大利亞西北部的聖喬治貝森海灣衛星影像。

動物登陸

一些節肢動物尾隨其後

類似於蜈蚣或者馬陸

開始踏入萬籟俱寂的陸地

在苔蘚叢下的泥土中掘穴生活

以苔蘚植株和孢子為食

搭建了最早的陸地生態系統

從此

原始生命在陸地上開闢新的領地

◤早期的節肢動物在陸地活動

4.43~4.19億年前

有下巴的感覺真好

原始生命佔據陸地之際

此時的海洋才是生命的主戰場

早期的生命進食方式一直比較原始

用嘴巴直接「吸入式」進食

生命個體之間生存環境的競爭

迫使一些「有遠見」的魚類

厭倦了這種效率低下的進食方式

迫切需要更高效的方式

以求在激烈的生存競爭中佔據一席之地

◤志留紀時期海蠍子和有頜魚類

於是開始冥思苦想、勤加鍛鍊

終於進化出「下巴」(頜)

在覓食中可以迅速張開大嘴

然後快速抬升下頜、把獵物吞下

以求獲取更多的食物

這些魚演化為盾皮魚綱

(Placodermi)

◤有頜類盾皮魚綱鄧氏魚在捕食@Karen Carr

頜的出現

標誌著脊椎動物

由被動的濾食向主動的捕食過渡

大大提高了脊椎動物的捕食與適應能力

從而使脊椎動物成為「頂級捕食者」

爬上了整個食物鏈的最頂端

有頜類脊椎動物迅速登上地球大舞臺

注釋:從魚類演化出兩棲類、爬行類、鳥類和哺乳類,乃至包括我們人類自身在內的各類有頜脊椎動物。如此波瀾壯闊的動物演化史,頜的出現功不可沒

4.19~3.59億年前

一條探索陸地的魚

隨著早期節肢動物的登錄

陸地上生態系統已經多樣化

有這樣一種魚類

提塔利克魚(Tiktaalik)

經常穿梭於溪流的淺水岸邊

抬頭遙望遼闊的陸地盛景

勃勃生機、食物充沛

低頭審視這淺水區的環境

生活逼仄、食物匱乏

按捺不住內心勇往直前的衝動

「陸地那麼大、它想去看看」

終於在一個風和日麗的清晨

嘗試著登上陸地、探索新生活

◤提塔利克魚復原圖@Wikipedia

提塔利克魚具有強大的肉鰭

類似於現今的彈塗魚

在水中用鰓進行呼吸

水體乾涸時、用肉鰭在泥砂中追捕獵物

變得十分適應陸地生活

它在成年時成功登陸

然後回到水中產卵、孵化後代

演化為四足動物

這就是兩棲類動物的起源

其實

我們人類

就是一種超級改良版的「魚」

用「胸鰭」揮動工具

用「腹鰭」四處行走

3.59~2.99億年前

先有蛋、後有雞

第一條魚登陸以後

迅速演化為兩棲類爬行動物

兩棲類只能在在水體中繁衍後代

通過類似現今青蛙產卵的方式繁衍後代

面對陸地缺水且炎熱的自然環境

這種生殖方式嚴重製約了其生存半徑

生命演化再一次受到環境的約束

難道

生命前進的腳步會就此而止嗎?

到了3.4億年前

生存環境迫使生命再次進行改進

一種新型爬行動物橫空出世

它外表類似於現今蜥蜴

◤林蜥(Hylonomus)復原圖@John Sibbick

在陸地上產出具有一層羊膜覆蓋的卵(蛋)

然後直接孵化後代

進而擺脫了對水的依賴

演化為羊膜動物

這種最早期的「蛋」

◤蛋(羊膜卵)的結構示意圖@Wikipedia

開啟生命機制的創新

從此開啟向內陸進軍的步伐

佔領陸地上更廣闊的生態領域

打造出一片新天地

而真正的雞

還要在2.5億年之後才來到地球上

注釋:雖然最初的羊膜卵並不含有硬殼,但是羊膜卵的進化使得蛋可以在陸地上誕下,這是四足動物胚胎的生存優勢,也使得羊膜動物從兩棲類動物分離出來。又經過3000萬年之後,蜥形類(包含了鳥類與非鳥類、非哺乳類爬行動物)裡分離出合弓綱(包含了哺乳動物)。1.5億年前,才進化出始祖鳥,8500萬年前,才進化出類似於雞的動物——雞形目。從這個角度來說,石炭紀已有蛋的存在、而雞還要在2億多年之後才出現。

2.99~2.52億年前

生命大滅絕

地球陸地王國為了爭搶地盤

紛紛吸納海洋中各大島嶼

開始「擁抱-擠壓-碰撞」模式

火山噴發、巖漿四溢、硝煙四起

終於在2.52億年前

巨量火山噴發導致環境巨災

很多生命還沒來得及做出應對

在家園中突然被謀殺了

◤2.6億年前海陸格局

注釋:五角星代表二疊紀三個重要的大火成巖省,分別為塔裡木、峨眉山和西伯利亞。二疊紀時期,泛大洋的面積是現今太平洋面積的兩倍(塔斯肯等,2014).

這次環境災難從地球上抹去了

約95%的海洋生物物種

約75%的陸地生物物種

是歷史時期最慘烈的生物大滅絕事件

◤二疊紀海洋生物大滅絕想像圖@Julio Lacerda

這就是二疊紀生物大滅絕

在地球上留下了巨大的生態空間

然而

生命就會這麼容易離場嗎?

2.52~2.01億年前

飛向藍天

二疊紀生物大滅絕過後

又經過3000萬年

地球生態系統才完全復原

殘存的生命經受了環境的嚴酷考驗

就開始以更加迅猛的步伐前進

開始迅速復甦、佔據陸地和海洋

而陸地上卻是一場血腥與屠戮

古鱷魚是這一時期的陸地霸主

有一種類似蜥蜴的爬行動物

為了生存、躲避追捕

每天奔跑、疲於自保

閒暇時刻都在仰望天空

看到昆蟲類在天空中飛來飛去

開始按奈不住「蠢蠢欲動」的初心

在一個旭日東升的清晨

發出一聲怒吼「再也不能這麼活!」

終身一躍、飛向藍天

探索天空的浩渺與深邃

演化為會飛行的翼龍

◤早期翼龍復原圖 @HombreDHojalata

幾乎同一時期

恐龍也來到了地球上

最初只有一條小狗般大小

哺乳動物亦開始出現

體型更為細小

或許只有曲別針大小

瑟瑟發抖地生活捕食者的魔爪下

◤吳氏巨顱獸復原圖@Wikipedia

2.01億年~6600萬年前

當吃成為最大樂趣

「胖」就是一種必然

全球氣溫開始升高

陸地的植被開始出現顯著變化

蕨類植物逐漸被松柏類植物取代

◤馬門溪龍在覓食、前景是蘇鐵

這些裸子植物屬於碳三植物(C3)

葉肉細胞較分散、木質化程度低

對於植食性恐龍來說

無疑是一道易於消化吸收的佳餚

◤腕龍

注釋:依據光合作用的固碳方式分為碳三植物(C3Plant)和碳四植物(C4Plant)。碳三植物是光合作用中形成三碳化合物的一類植物,碳三植物細胞分工較碳三植物,光合作用效率更低,在一定程度上可認為碳三植物是植物中的「原核生物」,碳四植物則更像」真核生物」。

這一時期

對於恐龍來說

環境優美、缺少天敵、食物豐盛

這裡就是天堂

於是

「吃」就成為一種愛好和享受

植食性恐龍為了提升吃的效率

更大範圍咬食樹葉

直接演化出長度驚人的脖子

它們竟然還放棄了咀嚼功能

嘴巴咬取樹葉後

直接通過長脖子進入肚子

身體朝向巨型化道路發展

個頭可以達到30~40米長

◤腕龍

而肉食性恐龍也不甘示弱

為了捕食到獵物

能吃到更多的肉

紛紛演化為體型巨大的獵手

它們努力維持著當時的生態環境

共同統治著當時的地球

注釋:恐龍巨型化的原因還應包括當時的氣溫、以及身體為了適應環境進行各種機能創新,比如高效率的呼吸系統。

而這一時期的哺乳動物

體型類似於一隻老鼠

長期生活在恐龍統治的陰影中

耐心地等待著環境的變遷

它們

需要一個機會

◤1.25億年前的始祖獸復原圖

環境改變命運

公元前6600萬年

福兮禍之所伏

或許是某個月明星稀的夜晚

當一條霸王龍在北美某地

饕餮大餐之後

發現夜幕中一顆星星閃爍

正變得越來越亮

霸王龍起初並沒有在意

只是用眼角微微瞄了一下

或許在它的記憶裡

它才是這片陸地王者

可以無懼任何風險

於是就漫不經心地躺下了

或許到了黎明時分

這顆直徑約為10千米的小行星

掀起驚天一顆「巨雷」

把大氣層炸開一個巨洞

撞向了墨西哥的尤卡坦半島

相當於70億顆投向廣島的原子彈

釋放出100萬億噸TNT炸彈爆炸的威力

霸王龍來沒來得及做出反應

便和其他恐龍一道

掩埋在厚厚的灰塵中

整個地球如同一個火球

環境劇變卻改變了哺乳動物的命運

從此

地球生命史開始改寫

禍兮福之所倚

一部分哺乳動物因身姿嬌小

或潛伏於地下而免遭厄運

它們熬過這場大厄運之後

迅速佔據了恐龍遺留下的生態空位

翻身農奴把歌唱

開啟了崛起之路

迅速演化出靈長動物

5500萬年前

阿喀琉斯基猴

穿梭於湖北的江漢平原叢林

◤阿喀琉斯基猴復原圖@倪喜軍

1800萬年前

非洲原康修爾猿

成為了長臂猿、猩猩和人的共同祖先

1300萬年前

人亞科從猩猩亞科分離出來

加泰隆尼亞皮爾老爾猿

是人和各種猩猩的共同祖先

1000萬年前

人族從大猩猩族分離出來

700萬年前

當氣候開始變得寒冷乾燥

連綿不斷的森林漸漸消失

草原開始大面積分布

一隻不安於現狀的黑猩猩

縱身一躍、跳向地面

非洲查德沙赫人誕生

從此

人亞族從黑猩猩亞族分離出來

開啟了人類接管地球的時代

◤人類先祖迎接光明@RodolfoNogueira

至此

生命

在自然環境中選擇適應與創新

在社會環境中開啟競爭與協作

用40億年的艱辛歷程

告知我們芸芸眾生

當你身陷逆境之時

請不要屈服、學會革新

當你順風順水之際

請不忘初心、砥礪前行

簡而言之

環境改變命運

創新引領未來

新的一年

祝願諸位

如6600萬年前的哺乳動物遠祖

長期的蟄伏拿到屬於自己的舞臺

或者像700萬年前的先祖

努力一躍開啟華麗的人生

主要參考文獻:

1. 戎嘉餘. 2018. 生物演化與環境. 合肥: 中國科技大學出版社.

2. 徐桂榮等, 2006. 生物與環境的協同進化. 武漢: 中國地質大學出版社.

3. Ohashi et al., 2011. The Impact of Natural Selection on an ABCC11 SNP Determining Earwax Type.

●宇宙138億年

●地球46億年

●中國38億年(2.0)

●人類700萬年

●火山之美

●天下的「坑」

●地球玩自拍:一段64億公裡的旅程

●氣候創造歷史

環球地理志

Earth-Sci

專注地球科學

探索宇宙星空

後記

諸位新年好,首先向大家說聲對不起、讓大家久等。自從上一篇文章「氣候創造歷史」更新至今已一年有餘,才開始更新這一篇文章,實在對不住大家。究其原因就是時間有限,自從去年十月以來,工作繁忙,同時又在編寫一本科普書,長期開啟996工作模式,縱然有很多下筆的想法、苦於實在抽不出時間更新。這篇文章從今年十一期間就開始著手,一直持續至今,直到今天終於能發給大家審閱。在這裡,希望大家一如既往支持,我個人亦會加倍努力、持續更新,歡迎大家常來坐坐、後臺留言、溝通交流。

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