海水的奇特性质,像海洋不仅孕育了原始生命,而且充当了生物生成与进化的摇篮。人是由动物进化来的,人类的祖先,经过了鱼类的阶段,是从海洋爬上陆地的。
(一)海洋是生命成长的摇篮大约在38亿年前,地球在岩浆喷发、暴雨倾盆的剧痛中,在咆哮的海洋中,分娩出了最初的生命。生命在海洋里蔓延开来,它们爬上正在形成的陆地,又随着昆虫、鸟类飞上天空。
生命的历史经历了地壳的缓慢变化和激烈动荡。它的生成离不开海洋和陆地的形成、地壳的隆起以及地形的侵蚀。有时,地理、气候、生态和遗传方面某些微小的变化也会对生命整体进程产生连锁反应。
可以毫不夸张地说,没有水就没有生命。水在组成生物体卜,按重量讲是占首位的。水参与了生命物质的构成,水是良好的溶剂,除少数蛋白质、脂肪、碳水化合物之外,大部分物质都溶解」水。而表现生命特征的各种新陈代谢过程,如吸收、排泄及一切生物化学反应,都需要在水溶液中才能进行。
1953年,美国芝加哥大学的尤里·米勒突发奇想,在烧瓶里加满氨、甲烷、氢和沸水的混和物,然后,再加上高压电力,让烧瓶里产生耀眼电光,劈哩吧啦的声音,以便模拟出大气放电对原始海洋的轰击,产生形成生命的最初的有机物质,从而奠立了生命来源于海洋的现代研究基础。
然而40年后的今天,许多研究者认为,米勒的实验有些哗众取宠,它并没有真正再现生命形成年代的实际环境。这个理论最有力证据是地质学家的最新发现。他们从澳大利亚和南非的35亿年前的岩石中,发现了古老的菌类。哈佛大学古生物学家安德鲁·科诺尔说,化石中这些菌类,跟今天的标本相差无几。所以牛命一定是在35亿年前形成的。然而,在35亿年前,大气中主要成分是二氧化碳和氮,而非甲烷和氨。“氨和甲烷在大气中从来没有占过优势”-宾州大学的大气科学家詹姆士·卡斯汀如是说。雷电也不再作为催化剂,据他认为,生命是在冰箱里形成的,不是在沸腾的大锅里诞生的。
40亿年前,太阳比现在弱30%,地球上被这样苍白的阳光照射,海洋就会结冰,冰面虽然把大部分阳光反射掉,但却保证了冰面以下不再冰结。早期与生命有关的化学反应,可以在冰层下而的水中发生。每隔数百万年,就有一颗小行星或其他天体撞击地球,使冰融化。冰下层的生物才能重见天口。这个‘冰箱说’优点在于,当娇嫩的生命正在形成时,冰层为其提供一个厚厚的保护层。另外,比较寒冰的不境也可以保证初生的有机分子活得长久一些。至」哪种说法更科学,可能还要一段时间的研究。严格来说,真理无止境,研究也未有穷期。
自从原始生命在海洋中诞生之后,荒凉死寂的地球别开生面.成了宇宙间的一颗明珠。但是,地球上的那些极简单的原始生命,发展成为今日“万类霜天竞自由”的生物界,经过了漫长的次坷历程。海洋不仅孕育了原始生命,并且充当了生物成长与进化的摇篮。这是由于广漠的水域对初级生物有至关重要的作用。
从本质上讲,包括人类在内的一切生物,都是由单个细胞组成的。
生命形成之初,当时的环境条件显然是相当恶劣的。地球上基本没有氧气,生物在缺氧的环境中生存。在原始大气层中,也没有现今存在着的能够吸收紫外线的臭氧层。从太阳上射出的紫外线,可以长驱直入,一直射到地面和海面上来。在有机物向生命转化的过程中,紫外线曾起过积极的“催生”作用。“世界上一切事物无不具有两重性”,紫外线对已经形成的生命来说,却又具有严重的*伤作用。值得庆幸的是,海水能够吸收、散射紫外线。深深的海水构成了防护紫外线的可靠屏障,保护了地球上最初的极其脆弱的幼小生命。
但是,温室里长不出傲霜的青松,优越的环境里育不出形态机能更加高级的物种。在海洋中,水藻长不成参天大树,鱼类也变不成翔空越涧的飞禽走兽,更谈不上人类的诞生。它们必须从动荡、流动的水中登上陆地才行。可是,要生物脱离海洋这种优越的环境向陆空发展,又谈何容易!只是在地球发展史上,由海洋的沧桑之变,以及突然的灾难发生(如陨石击中地球),才会迫使植物、动物弃水登陆。此后,在与天斗,与地斗,与白己种群之间斗的过程中,逐步改变自己怀内的诸因素,使生物各项器官适应已经变化了的环境。经过几十亿年的千白折的历程,才演变成今日这样繁荣昌盛的生物世界。而人类的出现则是较近的事情。
(二)化石一地球历史的见证物大约在几十亿年前,第一个有生命的东西就出现在地球上,我们不能确切地知道它们是什么,但是我们可以肯定,它们是些单细胞生物,有记录可查的第一个有生命的东西可能是原始海藻一靠群体生长的单细胞植物,见前页之单细胞插图,很像今天的海藻。最早的动物是海绵、珊瑚和水母。所有这些东西都住在暖海中,覆盖着地球大部分表面。
通常,当一种生物死掉后,它的身体腐烂了,有机质消失了,变成了无机盐又回到大地中去。用文明的说法,即还归本原。但是,有时却会发生另一种特殊情况:它们变成了化石。化石这个词来源于拉丁文“挖”,通常表示从地底下挖出某种东西,或者表示以某种方法保存在地球中曾经是有生命的东西,而且这些东西都是非常古老的。由此可见,化石是史前植物和动物存在的最有力的见证。那么化石是怎么形成的?
让我们设想一下,一条鱼游戏在河口的水中,当它死后,就沉到海底并为一些沉积物覆盖,这通常是由河水带下来的泥沙完成。鱼的软组织部分腐烂了,但是骨头部分则长久地留在淤泥中。在漫长的年代里,更多的泥沙,一层叠一层地加到骨头上,越积越厚,越积越重,最后泥沙与鱼骨一道变成沉积岩石。几百万年过去了,地壳发生变动,从海底升到海面,海底变成了陆地。人们无意中挖开岩石,看到这条鱼所留下的骨头,从而知道古老的鱼是什么样子。有时这骨骼的外形非常清晰,甚至很容易看出,鱼的软组织是在什么位置。
也有的整个植物和动物因陷进某种物质中而与空气隔离,尸体不腐,从而变成活生生的化石。虢珀就是这种物质之一。琥珀看起来很像透明的黄色塑料,实际它是针叶树流出的粘粘的树脂。昆虫等有生命的东西,爬过树干或在树枝上玩耍,对这种闪光的东西产生好奇,靠近它而被树脂粘住。开始是作拼命的挣扎,然而树脂越滴越多,终因饥饿和疲劳而死,并被树脂包裹起来。树脂长期与空气接触而变硬,最后与死树一道被埋进泥土里,几百万年之后,就变成琥珀。
焦油沥青是另一种能保存动物躯体而不腐烂的物质。成千上万的动物骨骼在天然的焦油和沥青池中发现。原来这些黑色的怪物,竟是吞食生命的陷阱!这些池子最初是露天张口的,上面储存着天上下的雨水,动物渴了,看到这儿一汪清泉,就跑向这里喝水,有的因速度过快冲进池中,也有的因互相拥挤而掉进去。不管甚么情况,进去就再也出不来。可怜的动物们,两只流泪的眼睛,绝望地望着天空和惊慌失措的同伴,躯体慢慢沉到沥青下面,并永远埋葬在那里。加利福尼亚洛山矶附近发现的一座沥青池子就是这些美丽的东西陈尸所。从里而挖出的化石有马、猛犸、狼、剑齿虎和秃鹰等的。
冰是第四个可保存动植物的物质。在阿拉斯加和西伯利亚的冻土带,猛犸和犀牛都常有发现。它们像活着的一样,骨头、皮肤、毛发、趾甲、甚至腹中食物都保存完好。遗憾的是,冰化石只有2万年,与其他化石相比则太年轻了。
火山灰也可把动植物包装起来,使它们免于腐烂,而流传万年。俄勒冈和科罗拉多州一些山谷中多次发现这类化石。火山爆发的有毒气体先*死这些动植物,然后火山灰把它们埋起来。火山灰又变成凝灰岩,包裹的动植物都变成化石。美国黄石公园中有一段峭壁,其中保持17种森林的石化物,一个接着一个。
化石也可以在非常于燥的空气中或者被移动的沙丘埋葬而保存下来。但是,大多数化石是在岩石中形成。各种方法保存下来的化石是一部天书,是长长的历史画卷,它们能告诉我们一个个奇怪的故事,发生在那个年代的历史故事。
(三)化石告诉我们些什么?化石能告诉我们,今天的生物它们的祖先在几百万年、几千万、甚至几亿年前是什么样子,它也能给出一些现在早已绝迹的某些物种。但是,有许多东西我们绞尽脑汁仍然无法了解,只好用猜测去弥补了。
最大的空白出现在开始,因为第一个有生命的生物是软体的,它们死亡后,身体腐烂和消失。迄今所知的最原始的生物,是不久前在南非太古代岩层所发现的古杆菌和巴贝通古球藻化石。确凿无疑地证实了在30亿年前的地球上已经有了生命体的存在。1976年10月底,美国学者巴洪和诸尔报告说,在南非,他们在34亿年前的斯威土兰系的古老堆积岩中发现了200多个在显微镜下可以清楚分辨的与原核藻类非常相近的古细胞化石。这些微古生物化石多呈椭圆形,具有平滑的有机质膜,有的膜里还包藏着有机物。它们还保留着那些最原始的特征:细胞内还没有形成细胞核及色素体,也没有性繁殖的过程,其结构是极为简单的。
地球上的这批“初生儿”,一开始就受到严峻的考验:天上有紫外线照射,地下有地震和火山的喷发。在火山喷发的地方有时海水也会沸腾起来,不断地毁灭着生物的幼苗。但是,新生事物是不可战胜的。经过顽强的斗争,生物在海洋中终于发展壮大起来,形成了以细菌、海藻、单细胞动物、海绵、腔肠动物、软体动物、节足动物、腕足动物等原始生物。这大致是6亿年前生命世界的基本特征。
然后,出现了两组不同的动物——一组是在体内没有骨骼,但是具有硬的外壳。从这儿开始,我们就有化石可以证明。在6亿年前的岩石中,我们找到硬甲壳生物的始祖。它们又繁衍成好几千种生物:一些看起来像奇怪的蜗牛,另一些则像蛤,海百合,它们现在仍然生存于大洋中某些区域。大量的动物则是小虾、龙虾、蜘蛛和昆虫的祖先,海蟹子,具有可怕的夹钳,其中些体形很大。另外一组连人类都属于其中:脊椎动物,体内有骨骼,并且这些内部骨骼都留下了化石的记录。
第一个脊椎动物的化石是在4.8亿年前的岩石中发现的。岩石在海底形成,后来由于地壳运动海底升到海面上来,在这样的岩石中,人们发现一种特殊种类的鱼,这些鱼的长度约有十几厘米,它们头和身体为骨板所盖,大概这些骨板是用来对付那些可怕的海蟹子的。但更重要的是,它们内部已经有了软骨骨骼。
这些鱼没有上下颚,只有圆嘴,从海底泥巴中觅食。腮从海水中过滤并吸取氧气。有眼睛和鼻孔(可以闻味)。它们没有对边鳍,可能是不善于游泳的。但是,它们是脊椎动物的祖先,从而发展成庞大的脊椎动物家族。
几百万年又过去了,鱼有了上下颗和鳍,并从海面进人河中,在河中它们发现有更多植物和其它动物可吃。它们越来越会游泳,越来越能成功地逃脱敌人魔爪,并且越来越有能力获得更多食物。它们充满了地球上所有水域。在4,2~3.5亿年前的岩石中,有许多鱼化石。因此,人们把历史上这个时期称为鱼类世代。
在这时期,有两种鱼,一种已经失去骨板,只是体内保持着软骨骨骼,这些鱼就成为现在沙鱼的祖先。另一种鱼是硬骨鱼,它就是现今世界的所有其它鱼类的祖先—也是所有脊椎动物的祖先,其中包括人类。
在4~28亿年前,地球上的气候很像今天的赤道一带,温暖而又潮湿,有很多沼泽,植物繁茂,有大量的昆虫和蜘蛛,很多鱼生活在河流中。但是赤道地区的河流是不可靠的,有时候,河水泛濫,汹涌澎湃,有时又变得浅而见底,其中充满着腐烂的植物,这对鱼类呼吸是有害的。鱼要在这里生活就必需想法取得新鲜的氧气。用肺呼吸就是办法之一。肺开始是作为鱼的食管壁上一种囊状物出现,鱼吞食水、气和食物,空气就被囊状物吸收,并且这个囊状物成为游泳气泡,帮助鱼类浮起,后来就进化成肺,所以最早的鱼类的肺就是“鱼膘”。
不是所有“鱼膘”都可成为肺,在大约3.9~3.8亿年前硬骨鱼又为分成两组:辐肋鳍鱼和叶鳍鱼,叶鳍鱼类仍然保留“气隳”,这些鱼就是现代所有硬骨鱼的祖先。在辐肋鳍鱼中,肺出现了,肺鱼分布广泛,全世界都发现有它的化石。它的后代今天仍可见到,最著名的是非洲肺鱼,非洲人叫它卡蒙果。
卡蒙果生活在沼泽和河流中。丰水期,它们可以自由游泳,并且像一般鱼那样用腮吸收空气。当水干涸时,它钻进泥中,留一管口通入空气,以便呼吸。它住在这里,一小时呼吸一次。这泥在太阳烘烤下渐渐干燥了,肺鱼可以一直睡下去,如果必要可以睡几年以上。当雨季来到,丰水期到来时,肺鱼才醒来,钻出洞口,又活跃起来。
人们曾在泥块中把卡蒙果挖出来,装在罐子中运到欧洲和美国博物馆中。当打开罐子放进水时,鱼随即醒来,自由自在地遨游其间。
这些肺鱼被看成“活化石”,它们已经被大自然保留了3.5亿年以上,很难说这是一种“成功”还是失败。如果说,为活着而活着是一种成功,那么它们就是成功者。如果按锐意进取、知难而进来要求,它们则是一批浑浑噩噩的保守分子。
另一组鱼,是作为边鳍鱼(总鰆鱼)为人所知,它们也是呼吸空气的,但是这种鱼最显著的特征是它们的鳍已经变得像粗短的腿,在末端具有肉鳍,以许多根骨头连在身体上,可以承受身体的重量。它们是淡水鱼,有内壁孔,而不是大多数鱼所有的简单一个坑。这就意味着它们可以在水面用嘴一张一闭呼吸空气,而不要靠吞水取氧了。
在志留纪,好景不长,到了该纪的后期,寒冷的气候来临了,这对于两栖类来说,无疑是一种灭顶灾难。披着又薄又湿的外衣,很难生活在于燥而又严寒的空气中。在这样的困难面前,一些种类的两栖类动物知难而进,向更高的形态发展:皮加厚了,呼吸和循环系统比两栖类更加完善;蛋不再生在水中,而是埋在沙里或生在陆地上;孵化出来的幼崽也不需要回到水中去度过它们的幼年。于是,爬行类—一种新型的生物,在与大自然的搏斗中诞生了。从两栖类进化到爬行类之后,脊椎动物在更大的程度上摆脱了对于水的依赖,在征服陆地空间中取得了更大的自由:可以到离水更远的地方去繁殖,也不再像两栖类那样害怕干旱。到了中生代(距今大约2.3亿至7000万年间),气候又变得温和起来,成为爬行类大量繁殖的时代。最初,它们只是陆栖动物,然后发展成游动和飞行动物。从而在陆、海、空三界都占据统治地位。例如,水中有游动的鱼龙,空中有会飞的翼龙,陆地上则是蹒跚而行的巨大恐龙。那时候,一方面是巨大的恐龙统治着世界;另一方面,较小的爬行动物也同时存在。各种生物都以它们的独特形态和机能竞争适应当时的自然环境,同时,相互之间又展开着尖锐激烈的生存斗争。中生代末期,地球上又发生强烈的造山运动,许多新的山脉形成了。原来是湖泊广布的平原和洼地,隆起了山脉和高原。随着地形和水陆分布的改变,空气的气流方向也发生了变化,从而又引起一些地域雨量和温度的变化。新生代开始了。哺乳类和鸟类代替了爬行类的统治地位,这种具有恒温特征的鸟类和哺乳类能够适应反复无常的气候,并使自己的后代避开了有尖齿的野兽侵害。
从卵生变成胎生,爬行类,就变成哺乳类,卧亲哺乳幼儿,直到它们能独立生活为止。这和巨大的进步,终于有一大,哺乳类统治了地球。因为年轻的哺孚类动物在诞生之后,逐渐发展起最重要部分——大脑。因而,只有哺乳动物,具有广阔的发展前途,可以最终进化到人类。
(四)和谐的日—地—月之间的关系地球上的一切生物,需要许多生活条件,才会生长得好,太热必干枯而死,太冷必冻结而亡,没有水不能生存,没有阳光不能生长。太阳与地球距离1.5亿公里,如果乘坐每小时100公里的火车,夜以继日地行驶也得171年,这个距离对地球上生物是非常合适的。据计算,如果地球处于其轨道的内侧,现在的金星位置,那么地球上接受到的太阳能量,就为现在的1.91倍,在这样高能照耀下,海水要沸腾,陆地上白天温度要达到200℃以上,在这样高温下,生命诞生是不可能的;反之,地球若是处于其轨道外侧、现在火星位置上,接受太阳的能量只有现在的0.43倍,即不到现在的二分之一,在这样的低温下,海水要全部结冰,即使冰下能产生低等生物,但是要产生如花似锦的生物世界也是根本不可能的。同样,地球与月亮的距离为38万公里,如果这个距离缩短十分之二,那么引潮力就会是现在的引潮力二倍,那么,地球的海洋中,特别是近岸区域,潮涨潮落的高度可达十几米甚至几十米以上。这种猛烈潮汐的运动,是不利于原始生物在岸边的生长;反之,若距离增加十分之二,那么引潮力就减少到现在的0.58倍,如此一来,海洋就平静得多,许多地方就像一潭死水,水中缺少运动,生物不是死亡就是腐烂,水中就会充满有毒气体,也不利于生物的生长。如果地球的自转速度,每小时不是170公里(赤道附近),而是170公里的话,我们的山大和夜晚,必定比现在加长十倍。如果这样,那么白天炎热的太阳,连续晒在植物上,十天的时间,便会烧毁一切草木;并且漫长的黑夜中,乂必冻坏初生的嫩芽。冉看地球绕太阳旋转,轨道倾斜23.5°,才能产生春夏秋冬。如果没有这个斜度的话,地球上的景观也就不是那么卡多彩了。于是产生一个结论:太阳、地球、月亮三者的和请运动,对生物的生你至关重要;口照温度太低不行,太高也不行。地和口的距离,太近不行,太远也不行。地球不转不行,转快转慢了也不行。月球离地球太近不好,远了也不好。但是,日、地、月关系的和谐存在,并不是上帝的安排,而是宇宙形成之初的一种偶然的巧会。这就是为什么到今天,人类用了各种先进的技术手段,还没有发现除地球以外的有人类居住的星球。若上帝创造的话,以他的“仁慈”,我们的地球一定会有众多的兄弟的。