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| 編輯推薦： |
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纸上博物馆，让孩子沉浸式学习人类历史。上百幅精美插图，图文并茂，阅读体验更好！人类祖上进化细节揭秘，妙趣横生，孩子更爱看！Zui早的鱼类是从哪里来的？恐龙是如何生活的？随着沙漠的到来，原始雷兽为何都纷纷倒下了呢？页边注释的版式设计，孩子看着不累！随文注释，兼顾美观，人性化版式设计，亲子阅读更方便！高品质装帧设计，高质量印刷工艺，带来轻松愉悦的阅读体验。和孩子一起在纸上博物馆里漫游，轻松学习，孩子更喜欢！
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| 內容簡介： |
宇宙是如何开始的？生命是如何出现的？早的鱼类是从哪里来的？恐龙是如何生活的？它们又是如何毁灭的？随着沙漠的到来，原始雷兽为何都纷纷倒下了呢？
这些迷人的问题在这本书里都可以找到答案。本书主要讲述了生命从微尘到人类的全部进化历程。首先，结合化石、太阳、植物的进化、大地等与生命的关系为我们总结历届学人对生命的看法与研究。其次，还原中世纪时期大地的面貌，探讨各种各样的恐龙在地球上的生活，中生代海洋生物、空中生命的发展过程。后，讲述生命的艰难、生命繁衍的秘密，介绍地球上的生命是如何靠着自己的智慧生存，以及对人类和其他生命未来发展的预测。
《从微尘到人类：35亿年的生命小史》图文并茂，生动再现生命从微尘到人类的全部进化历程，语言通俗，趣味性强，是一本很好的青少年科普读物。
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| 關於作者： |
约翰·H.布瑞德雷（John H. Bradley ），1898―1962，美国著名的历史学家、人类学家、社会学家。其曾经致力于地球科学、史前文明的研究和考察。主要著作有Farewell Thou Busy World，Parade of the Living，a History of Life on Earth等。
译者简介: 田琳，热爱英语、科普、跑步，自由译者。
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| 內容試閱：
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部分?洪荒时代
地球的生命史不仅是博物馆展览柜中收藏的贝壳和骨骸的演进过程，也不仅是生物形式和功能的变化过程，它更是史诗般的壮观场面。在人类所有荒谬至极的信念里，奇怪的一条便是坚持认为低等动物缺乏意识、无力自主，只有人类才是生命的主宰。
章
太阳之子
没有目光能触及它的边际，也没有仪器能测量出它的广度，更没有科学家能分析明白它的“水体”——它便是宇宙之海。没有什么东西能像它一样空虚、寒冷，但正是这片浩瀚的星空孕育了我们的生命。在恒星世界里，有的和我们的太阳系一样大，有的则比太阳系大上无数倍。在这片虚无里，恒星像鱼群一般游荡着，但它们和鱼群不同，鱼群可能因为头鱼一时兴起而改变方向，或是因天敌的突袭而被消灭殆尽——它们的命运完全掌握在变幻莫测的环境手中。而在宇宙里，恒星的运行遵守着完美的秩序——从围绕小小行星公转的微小的卫星，到整个宇宙里的超星系世界，一切都遵守着这个自然界的法则。在这里，混沌和突变是不存在的。
如今，利用先进的天文望远镜已经能看到数亿个星系。这些星系聚成薄薄的表盘状，这个“表盘”的直径是其厚度的10 ～15 倍。若沿着这个“表盘”的赤道轴从一端走到另一端，恐怕要花10 万光年之久——要知道光速是每秒约30 万千米，人类脉搏每跳动一次，光就能绕地球转7圈了。星系是恒星聚集的地方，我们也处在这样一个星系之中，它就是我们所熟知的银河。现在，我们已经知道自己在这个星系中所处的位置——接近银河系的外侧边缘。当我们遥望银河轻纱般的光晕时，视线所穿越的正是这个星系的长轴。无论是太阳，还是种类繁多的恒星——由炽热气体构成的恒星，已经燃烧成灰烬的黑暗死亡恒星，疏散星团和球状星团里的单颗恒星，广大的不规则星云中的恒星，还有许多性质尚不确定的星云中许许多多的恒星，所有这一切都在运动——不仅是星系整体，也包括星系中的各个小成员。
太阳和它忠实的随从一起，在群星云集的星系里走着自己的路，路线是由某种神秘的作用力决定的，这种作用力让我们的宇宙协调如一，也让太阳和它的随从更紧密地结合在一起。几百年前，哥白尼抛弃了人类的虚荣心，证明地球不过是太阳的附庸之一。现代天文学则在这条道路上走得更远，彻底关闭了人类妄想的空间：太阳不过是亿万颗恒星中的一颗，而现在目之所及的诸多耀眼的恒星，很可能也并非全部。就像亡者比活人更多一样，死去的恒星很可能比亮着的恒星多得多。在银河系之外，还有其他星系，它们的形状和大小都与银河系类似，但距离我们却非常远，以至于它们的星光传到我们这里至少要花100 万年。
太阳和它的小小家族在宇宙里游荡，就像被抛弃的货物在洋流里随波逐流一样。人类则像这块漂流的碎片上的一个细菌，如无限时空中的一个分子，似永恒一日里的一刹那。他们迷失在宇宙当中，对自己的存在意义和终归宿全然无知。幸运的是，为了心灵平静起见，人类的哲学思考也很少上升到天文学的高度。人类在意的就是天上的那颗恒星有朝一日或许会消失，除此之外，他们担忧的不过是人世间的问题而已。但是他们仍然会对身外的宇宙产生某些兴趣。毕竟，很可能正是宇宙中的某次突变给了他们生命，而未来一次类似的突变却可能终结他们的生命。
现代的科学家从不怀疑，太阳系中的行星、卫星、流星、彗星原本都源自太阳。分光镜（光谱仪）已经证明地球与太阳的亲戚关系：这种仪器能把太阳射出的白光分解成一系列光带，每条光带对应着一种确定的化学元素。我们从中得知，太阳的组成元素和地球的组成元素非常相似，地球上的已知元素基本都能在太阳上找到，在其他行星和它们的卫星及彗星上，我们也没有发现与地球上化学元素不同的元素。显然，太阳系的所有成员之间都存在着亲缘关系。
地球和它的“姊妹”们是如何诞生的呢？对此人们提出了好几种猜想。其中，法国天文学家拉普拉斯的星云假说一度被普遍接受。他认为，太阳系的母恒星是一团炙热气体星云，直径超过80 亿千米，足以把太阳系外侧的行星——海王星的轨道也包括进来。这团母星云缓慢旋转，不断收缩。由于温度不断降低，它的旋转速度逐渐增大，终有一环气体与星云分离开来，自行凝固成一团气体，并围绕太阳旋转，这便是母恒星产下的个子女——海王星。随后，这团不断收缩的气体星云不断分离出一环又一环的气体，天王星、土星、木星、火星、地球、金星和水星便依次产生。行星们也用类似的方式分离出各自的气体环，这些气体环终凝固成卫星，围绕着生成它们的行星公转，就像行星围绕着太阳进行公转一样。
星云假说初步回答了太阳系形成的问题，当然这个说法还有缺陷。它太简单，无法解释太阳系中的复杂运动。对母星云在收缩到内侧行星——水星轨道之内以前能否分离出气体环这一点也有诸多怀疑。如果拉普拉斯的假说是正确的，那么卫星应该都沿着行星自转的方向进行公转。但土星的一颗卫星、木星的两颗卫星的公转方向却与其行星的自转方向相反。同样，按照拉普拉斯的假说，行星的自转速度应该比各自的卫星的公转速度快，而太阳应该是太阳系所有成员中自转速度快的，因为降温和收缩过程会增加自转速度。但实际上，靠近火星的卫星福波斯围绕火星公转的速度是火星自转速度的3倍。木星占太阳系的总质量比例不到千分之一，自转速度却是整个太阳系中快的，要知道，按照拉普拉斯的理论，这一速度本应属于太阳。
因此，星云假说在现代物理学和现代天文学的事实面前只能甘拜下风。但这却促进了新一代科学家的成长，旧理论会不断被新理论取代，是新理论成长的催化剂。星云假说之所以会在科学发展史上占有一席之地，一是因为它的某些错误促进了新理论的发展，二是因为人类必须具备某种宇宙进化论的观点，即便是错误的宇宙进化论观点，也会像伪神一样，敦促思想者们去不断探究宇宙的终极真理。
在达尔文提出生物进化论之后，理论科学界重要的贡献可能就是由芝加哥大学的张伯伦教授和摩耳顿教授提出的星子假说。和之前的学者一样，他们也相信地球是太阳的子孙。但与拉普拉斯不同的是，他们认为太阳不仅是地球的母亲，还是它的父亲。他们认为，在远古时期曾有一颗恒星运行到距离太阳足够近的区域，它的引力足以对太阳产生影响。要知道，即使到了现在，太阳表面依旧不断喷发白热物质，喷发高度接近30 万英里，速度则超过每秒300 英里。当然，喷发出来的物质通常都会落回到太阳中去。但在当时，太阳系还在形成当中，喷发出来的物质很可能被经过的恒星用强大的引力从太阳的某一侧拉了出来，形成一条螺旋状旋臂。在恒星远去之后，太阳的引力不足以将这些物质拉回去。于是，旋臂中的喷发物质就被分离出来。在寒冷的宇宙空间中，这些气体状物质迅速凝固成块状固体，有的大，有的小，还有无数微小的颗粒分散其间。所有这些星体都沿着椭圆形轨道围绕太阳进行公转。
随着时间的推移，旋臂里的大块物质和小颗粒之间由于椭圆轨道的偏心率不同而发生碰撞。大的固体块利用自身较强的引力，一边公转，一边不断吸收体积较小的物质，从而越长越大。它们通过扫荡较小的物质，终成长为一颗行星。卫星成长的方式也相同，只不过它们体积比较小，终无法长到行星的体积。同时，每一次碰撞都会使行星轨道发生少许修正，使之从椭圆形越来越接近圆形。需要注意的一个事实是：一般认为大行星（如木星、土星、天王星、海王星）吸收的星子物质数量多，它们的轨道也确实接近圆形；而那些无关紧要的小行星（太阳系形成的副产品）围绕太阳公转的轨道偏心率确实都相当高。各颗行星吸收星子物质的方式和速率并不相同，这一点可以用来解释为什么各颗行星的自转速度不同，也能解释为什么那3颗卫星会沿着与行星自转相反的方向进行公转。
星子假说很好地解释了当时有关太阳系的所有已知事实。但人们也对它的某些细节提出了修改意见。比如，巴雷尔认为，必定曾有相当大的星子物质坠入固态地核，其冲击力和速度足以熔化成长中的行星；金斯和杰弗里则坚信行星和它们的卫星从形成伊始就是气液混合状态；星子假说的拥护者坚持认为地球的成长十分缓慢，它绝大部分时间是既寒冷又坚固的。
很遗憾，无论想要证明这些假说里的哪一个，所需要的关键证据都被深埋在后世不断加厚的岩石碎片之下。如果地球是由液体凝固而来，那么应该能发现在它冷凝过程中形成的原始地壳的遗迹，就像能在高温熔炉里找到矿渣一样，但科学家至今还没有类似的发现。同样，如果地球是由寒冷的星子物质缓慢积累起来的，那么我们也应该能找到这类物质的踪迹，但大自然不会轻易让我们得逞。自然界的各种变化要么把这类踪迹隐藏起来，要么已经让它们消失了。就我们目前所知，只有一件事是确定的：过去的地球不可能同时呈现液体和固体两种状态。我们现在还很难在各种假说里找到真理之路，但时间和未来的发现有朝一日或许会为我们指引出这条道路。
现在，对地球的早期历史有两种说法，对这一点我们应该感到满意。二者之一后可能会被证明是正确的，但两种都错也不是不可能的。有些人相信地球从诞生之日起就是固体，他们认为它初是块状，大小大概是现在的十分之一。这个固体核在运行路径上慢慢聚集星尘。它吸收的星子物质体积都不太大，不足以让地球变成液体，但它们带来的热量又能够让它释放出一些气体。随着地球不断变大，它自身的引力足以阻止这些气体扩散，这样便开始形成大气层。与此同时，放射性矿物的衰变也产生了热量，这使成长中的地球内部压力不断增加，从而产生更多的热量，易熔的岩石因而熔化成了液体，火山开始形成，更多的气体被释放到大气层中。水蒸气在大气里不断聚积，终凝结成雨。这样，地球岩石累累的表面就出现了水洼，低地终被水淹没，海洋就此开始了漫漫生涯。
生命的诞生是各种适宜条件下的自然结果。它过去曾在泥泞中长期挣扎，未来却可能比过去的梦想更加辉煌。即便到了未来，所有现在的适宜条件都不复存在，生命体也会继续挣扎求生存。
那些相信地球曾是液体状态的人讲的故事更加悲哀。在他们的故事里，地球昨天还在地狱般的高温里蒸烤，明天又将如月亮一般冰冷死寂。整个太阳系都在走下坡路，生命不过是混乱暗夜里的一道闪电，待白日降临便将消失得无影无踪。我们现在拥有生存所必需的特殊条件：充足的空气和水、适宜的温度。但地球注定是要灭亡的，它的气温会降到宇宙空间的零度，无论人类还是低等生物都将无法生存。太阳和它的孩子们会继续在时空里游荡，过去不过是记忆里一段失落的片段，未来又全无希望。现在，我们不可能知道哪种说法是正确的，但时间会揭示真相。在那之前，就让情人们继续谈情说爱、政治家继续唇枪舌剑、科学家继续为他们的理论添砖加瓦吧！
第二章
奇妙的无机物
生命是一系列特殊条件风云际会的产物，这种存在很可能是独一无二的。在一片死寂的荒凉世界里，生命显得那么渺小、虚弱、孤立无援。残酷的环境一有机会就要打击它。不管生命的诞生有多么不可思议，它毁灭的悲剧却每天都在发生。生命的存在是那么脆弱：如果我们从15米高的地方摔下来，肯定会一命呜呼。同样，要是自然界发生大的变化，或是地球上的热量、空气和水的含量发生大的变化，一切生命也就都结束了。就我们所知，如果温度高于水的沸点或低于水的凝固点，多数生命是不能长期生存的。实际上，大多数动植物生存所需的温度要求更严格。地球距离太阳恰好够近，能获得维持生命所需的热量，它又恰好够大，能吸引住保存这些热量的大气层。空气和水也一样，要是它们的含量或成分发生较大变化，生命的脉搏就无法继续跳动了。很多天文学家认为：在另一个星球上重现这些适宜条件的可能性非常小。大自然孕育了一切，有朝一日它也可能将一切全部摧毁。
在死寂的宇宙里，我们的存在显得既不合理，又无比独特。生命与它诞生所需的土壤之间的联系实在太密切了，让我们无法对生命本身给出一个令人满意的定义。亚里士多德说：“生命是能够自我营养并独立生长和衰败的力量。”?2000多年后，斯宾塞认为：“生命是为了适应外在关系而对内在关系的不断调整。”我们还可以引用许多定义，但都不能让人满意，因为它们描述的都不是生命本身，只是生物的性质而已。我们对生命的了解并不比对声、光、热、电的了解更多，只是对它有何表现略知一二罢了。
另外，只有浪漫主义者才会认为生命是无法理解的神秘存在。他们坚信生命是不可知的，有不可知的力量凌驾于现实世界的物质和能量之上。这些人并不怎么关心真理，他们更在乎自己的希望和幻想。但我们所知的生命却并非某种理论，它是一种过程。
20 世纪所有的科学研究都支持这样一个结论：自然界没有什么东西是完全静止的。“迟钝的地球”只是对那些视而不见的人才显得迟钝罢了：地球表面的模样始终在缓慢地改变着，动植物在时间的长河里也是不断地生长变化着，千姿百态，华美壮观。拉马克、达尔文和他们的继承者曾经清楚地展示了生物世界的进化过程，现代物理学家和化学家同样清楚地说明了物质的基本组成单元。物质和能量是不灭的。在一段短暂的时间里，某些特定的动植物会以某些特定的形式占有一定的物质和能量。随着生物的死亡，这些特定的形式也会随之消亡，但物质和能量本身并没有完全消亡，换个时间，换种生物，它们依旧存在，之后还会继续被其他生物占有——如此循环，生生不息。通过这些形式，生命获得了永生。
人类的错误观念可以构成一座地狱，无生源说的幽灵曾经从中悄悄升起，并困扰着探究生命起源的科学家。当然，它只是偶尔出现，出现时也很少受到欢迎。尽管它已过去多年，但人们都还记得它曾经是怎么作恶的。它蒙蔽了古代社会全知全能的心灵：亚里士多德、卢克莱修、维吉尔、奥维德、老普林尼；它导致中世纪的诗人、哲学家、博物学家纷纷误入歧途；它让冯·赫尔蒙特构想出了那个著名的“制造老鼠的配方”——往装着脏亚麻布的罐子里加几颗麦粒或一块奶酪，你想要的老鼠就会出现。由于当时缺乏可以进行精密观测的仪器，更缺少精密观测的意愿，人们都相信生命可以由无机物自动产生。腐朽的骨架可以繁殖昆虫，腐肉可以生蛆，雨水能产生微生物，采石场里新敲裂的石块能孕育癞蛤蟆，把马鬃放进一杯水里就能生出线虫。有一个中世纪的意大利人曾严肃地发表他的研究结果：海水里腐烂的木材能产生蠕虫，然后蠕虫会变成蝴蝶，蝴蝶终会长成夜莺。
直到17 世纪晚期，才有人认真质疑起无生源说的正确性。当时弗朗切斯科·雷迪发现，只有苍蝇在腐肉上产卵之后，蛆才会出现。因此，蛆并不像之前人们所认为的那样，是无父无母自动产生的，它的根源在蝇卵。随后，借助显微镜，斯帕兰扎尼、巴斯德、丁达尔和其他科学家证明：之前被广泛接受的那些无生源说的实例不过是粗糙观察得出的结论。科学界逐渐开始相信：由于无法证明生命能够从无机物中直接产生，所以所有生物都有祖先。这一假说可以用那句著名的格言“万物皆有源”来描述，它也是当代生物科学的圭臬。
但无生源说的幽灵又出现了，因为生命总有开始，亡者必曾生存。人们都相信地球上并不是一直像现在这样栖息着各种生物，只有在地表进化出适宜的条件之后，生命才可能存在。同样，大部分科学家都承认，无论在地球上，还是其他行星上，生命必须首先由无机物直接进化而来。那么，“万物皆有源”这句话至少曾有过这个初的例外。于是人们自然要问：曾经发生过的事，会不会再发生？即便到了现在，生命是不是还可能从无机物的泥沼中孕育出来？当然，这个过程可能已经变得极其缓慢或进展甚微，让人无法察觉。光合细菌是游荡于生物与无机物之间的卫士，严格守护着这两个世界的分界线。但就算是它恐怕也无法压抑大自然的创造力。虽然现在没有人知道这些问题的答案，但理性的科学家不会因为没有亲眼观察到这一过程，也没有在实验室中实验出来，就假定它不可能存在，毕竟这个过程在过去曾经发生过。科学家会努力寻找事实来说明——即便不能证明——这个过程在今天的地球上依旧可能存在。
大部分教科书对生物和无机物之间的相似性都轻描淡写，或略过不谈。它们满足于强调两者的区别，尽量不谈及它们的相似性。确实，在绝大多数情况下，无机物——如原子、大海和太阳——的大小几乎没有限制，而动植物在这方面是有严格限制的。它们的存在形式也是如此：无机物有各种各样的存在形式。但所有生物都必须严格遵循遗传学原理。家猫可能会哭着想长出狮子的肌肉和利爪，但它们永远也长不出来。无机物世界的组成材料是地球上已知的92 种化学元素，而生物世界对这些元素千变万化的组合显然已经感到满意了。绝大部分无机物在结构上缺乏组织，而绝大部分生物都有着精密的组织结构——细胞构成组织，组织形成器官，它们彼此完全不同，却相互依存，有机地结合在一起。此外，人们通常认为维持生命重要的现象是生长、适应环境和繁殖，但在“矿物王国”里却找不到它们的对应现象。
以上便是有关生物与无机物区别的主要观点，两者之间被人为划出了一道不可逾越的鸿沟。但是，和大部分概而论之的观点一样，它们也忽略了例外现象，而在这个比较中，这些例外显然才是有意思的，很可能也是重要的。很久以前，赫拉克利特曾把生命比作火焰。首先，生物重要的特征之一是能从环境中获取物质和能量来维持自身运转。在这一点上，蜡烛的燃烧方式和生物体颇为相似：火焰从空气中吸收氧气，发生化学变化，放出光和热。动植物用相同的方式从环境中获取食物，吸收营养，并以各种形式散发出能量。就人类的成长来说，在婴儿出生以前，卵子中的物质发生了变化；而在孩童成人之前，他的骨骼和肌肉也填充了一些新的物质，但他始终是同一个个体。从某种意义上说，我们不再是童年的自己；但从另一种意义上说，我们和童年时又毫无区别：火焰始终以相同的方式保持着个性。
比火焰的营养来源更重要的两个值得关注的现象是扩散和渗透，它们在无机物和生物中都很常见。在一杯水中加入一些盐，盐会渐渐溶解，慢慢通过扩散过程均匀分布到整杯水中。扩散是由杯中的分子浓度分布不均匀导致的。盐分子会从浓度高的地方移向浓度低的地方；相反，水分子会从浓度低的地方移向浓度高的地方，终导致杯中的液体浓度重新达到平衡：盐均匀地溶解、分散在水中，而不会受重力影响导致浓度不均。
渗透现象是阿贝·诺雷在1748 年发现的，当时他把一个装满酒精的猪尿脬浸在水里，观察到水渗透进猪尿脬的速度要比酒精渗透到水里的速度快得多，结果是猪尿脬涨大了。这种浓度较低的溶液通过薄膜向浓度较高的溶液移动的过程叫作渗透。正是渗透压让土壤里的水分上升到了树冠上的小树枝里。动物的消化主要是将食物大分子粉碎成小分子的过程。这些小分子在肠道中可以经扩散和渗透等物理过程被吸收。实际上，以这两个过程为基础，生物构造了一系列至关重要的精细结构。
有些矿物质在高浓度溶液中会与其他溶液接触，形成薄膜，这些薄膜能阻碍水和溶液中的其他物质通过。比如，把可溶性钙盐放进碱金属碳酸盐或磷酸盐的溶液中，钙盐表面会形成一层渗透膜。膜内溶解的物质会对有限的表面施压，致使渗透膜膨胀，膜内体积增大，这样就会有更多的水涌进渗透膜，使矿物结构发生改变。动植物生长的原理与之非常类似。
法国南特的斯蒂芬·勒杜克 博士为渗透生长现象的研究作出了杰出的贡献。渗透生长中的物质会从它所在的培养液中吸收营养，但和晶体生长不同的是，新物质的吸收不是用外加方式来实现的，而是通过套叠过程实现的。换句话说，是通过在原有物质的分子之间加入新分子来实现的。这样会慢慢形成比初的矿物“晶核”重许多倍的物质，而培养液会减少相应的重量。生长中吸收的物质在被吸收的过程中经历了化学变化，这也和动植物生长过程中吸收的物质一样。渗透生长吸收了特定的某些矿物“食物”，拒绝了其他“食物”，随后还排泄出废物。
许多渗透生长物质会因为周围环境中微小的刺激而在母液中四处游动，很多物质会进行与营养状况相关的周期性运动，还有些会通过出芽进行繁殖。在特定的条件下，某些衰退的个体会重获生命力，伤口也会像生物组织一样愈合。随着时间的推移，渗透生长的渗透膜会变厚，生长减慢，终由于膜内外的渗透压平衡停止生长。就像孩子的细胞年轻充满活力一样，渗透生长初期渗透压高，长出的细胞丰满，形状优美；而随着年岁渐长，人的细胞变得干瘪衰老；终将面临死亡，躯体和结构终将不复存在。
现在，我们回到初的假设中，即我们所知的生命只是一种过程，那么很显然，生物与无机物之间的界线并不像绝大部分人认为的那么清晰。渗透生长现象成功地模拟了营养、生长、形式、结构和感觉等维持生命所必需的现象。它已经非常接近这两个世界的分界线。此外，尽管我们还不能人工制造原生质——所有生物发源的土壤，但在实验室里已经可以制造包括尿素在内的许多有机物，完全不需要任何动植物的辅助。这些现象和许多类似的事实表明，生物与无机物之间并无天壤之别，它们在本质上源出同门。
因此，勒杜克博士和其他科学家再次提出了无生源说的问题。尽管矿物渗透生长中不包括蛋白质，而且还无法和生物的化学复杂程度相提并论，但它确实让无机物在形式和结构上都达到了动植物标志性的复杂程度。它们通过渗透压和扩散物理作用，完成了和生物同样的过程。现代化学家和生物学家还无法制造生物，但他们已经在矿物世界里成功复制出许多生物生长过程和结构，包括某些在不久之前还被认为是生物特有的物质。回溯生命诞生的远古时代，大自然完全可能在它的实验室里重复相同的实验，只不过它走得更远，更进一步创造出了生物。这样的过程现在也完全可能在深海中存在。没有人了解远古时代到现在大洋深处的情况。合成生物学家还没能发现生命的配方，但它在生命诞生时必定存在，现在也依旧可能存在。
关于生命有一种新概念，认为元素、化合物、矿物、岩石、植物、动物可能都是某个巨大生物体的一部分。当代研究正慢慢为这种信念奠定基础：物质从简单的形式到复杂的形式，其进化的过程是连续的。植物王国和动物王国之间模糊的界线正在融合，没人会拿奶牛做卷心菜沙拉，或是用卷心菜挤牛奶。因为奶牛和卷心菜具有明显的界线，没人会混淆它们。但有些单细胞生物同时结合了动物和植物的特征，植物学家和动物学家都把它们归入自己的研究范畴。生物与无机物的世界在逐渐融合，生死之间的沟壑曾是妨碍科学泛神论形成完美教义的后障碍，而它正在消失。人类和石头并不相像，但人类维持生命所需的过程却和矿物的渗透生长过程几乎一模一样，这种相似性意味着生死之门或许可以通往其中任何一个世界。
第三章
生命的起源
没人知道生命初是如何诞生的，又是在何时何地诞生的。由于无法确认生命是从无机物的混沌中破茧而出的，我们对35 亿年前那天日落之后、个生命诞生之时的一切，很可能永远无从知晓。初，无论是植物还是动物，也可能只是几块原生质，它们被埋葬在海底的泥土里，不太可能留下任何可以察觉的痕迹。即便真的留下了记录，在受苦受难的地球上，35 亿年的混乱也足以毁灭它们那些卑微的墓志铭了。
我们并不了解生命史的初阶段，就像不了解地球进化史的初阶段一样。爱默生曾说：“自然界的一切都在书写自己的历史。”这句话说得没错，但时间洪流会摧毁许多记录。地球在宇宙中的历史初用火焰写在原始的夜空中，直到多年以后，当它成为太阳系中的一个独立存在，有了自己的大气层和海洋，它才开始书写人们可以阅读的、确定无疑的历史。地球已经存在约46 亿年，但它写在岩石上准确可查的历史大约有35 亿年。生物初的记录写在水里，但直到它们长到能被人类肉眼和显微镜观察到的尺寸，直到它们进化出能够抗拒腐蚀的骨骼，能随着坟墓的石化变成化石，它们才留下可靠的记录。生物在时光中的大游行是以一种我们永远无法理解的方式开始的。那个年代我们可能永远无法了解，就像它结束的方式没人能够预见一样，生物游行结束的日子将永远消逝在过去黑暗的地平线下。
地表上裸露的古老的岩石讲述着关于变化的故事，它们记录的事件发生在大气层和海洋形成之后，相对平静的时代建立之前。广为人知的记录来自苏必利尔湖周围，人们大量研究了那里在这个早期时代形成的岩石。这段时期被称作“太古宙”，事实也和它的名字一样悠远漫长，几乎占了有史以来全部时间的三分之一。我们对它几乎一无所知，一个原因是那段时期的各种混乱让历史记录变得复杂模糊，另一个原因则是后来的时光依旧混乱，模糊并消除了更多的记录。
年轻的地球内部发生了频繁的缩张和动乱。大量灰烬和熔岩从地表裂缝和火山口喷发到地表。花岗岩像溃疡一般，在地壳上杀出一条血路。地面上偶尔也会有短暂的间歇期，平静的波涛会轻轻拍打宁静的海岸线。不过在绝大部分时间里，在地球的绝大部分地区，地下世界里的魔鬼们不断地把地狱搬上地球表面。但就在这段时期里的某个时候，没人知道具体是哪一天，纷扰的世界突然盛日降临，大自然所有不安分的能量终于知天顺命，物理世界里盲目的奋斗终于有了意义。有什么东西在太古宙的废墟里骚动不安——个造物终于诞生。
尽管我们对生命的原始形态不尽了解，但想象力并不会受事实束缚。初的生物不太可能像现存的任何动植物。构成地球骨肉的是岩浆，而形成所有生物身体基础的则是原生质，二者在化学和动力学方面存在着巨大区别。生命在获得可以与现存的任何生物媲美的身体形态以前，很可能经历过前细胞化学阶段，这更增加了它的复杂性。但这一点没人了解。幸而这个问题基本上只是学术性的，无关紧要。
我们有理由相信，早的生物更像是植物，而不是动物，但在这里我们也遇到了如何明确区分两大王国界线的问题。现存的许多生物都结合了动物和植物一些典型的特征。通常而言，植物有叶绿素，动物没有，但有些植物也缺少叶绿素，如蘑菇和毒蕈；而有些动物却有叶绿素，如某些原生动物、无脊椎动物和水螅类等。不是所有的植物都扎根大地，也不是所有的动物都能自由行走。有些植物像猫儿一样敏捷，也有一些动物如卷心菜一般迟钝。大部分植物能从周围的空气、土壤和水中获取气体和液体养分，并以此维生，但也有些植物像嗜血的动物一般残暴无情。大部分动物以植物为生，因为它们缺了某些只在植物体内存在的物质就活不下去，但也有少数动物摆脱了这种限制，它们显然天赋异禀。早的生物和植物一样，直接从周围的无机环境里获取营养物质。因为它们没有别的可吃的，除非自相残杀，但要是它们当时选择了自相残杀，现在我们就不用在这里讨论这些问题了。
早的生物很可能以亚细胞或单细胞形式生存了数百万年，吃的是泥土，喝的是原始海洋里的海水。因为它们必须生活在海洋或是大湖里，只有这些地方才能始终保持足够的湿度，保护它们娇小的身躯不被地面上的强风烈日吹干、烤干，保证羸弱的生命不会瞬间被扼杀。
终，生命必定进化到了和现在的细菌近似的复杂程度。除了一些滤过性病毒，细菌是已知生物中小、简单的一类，它们把生存标准降得极低。人类无法用肉眼看到任何细菌，所有细菌都是靠一个变成两个的简单分裂方式来繁殖的，但只有在它们获得充足的食物、长到一定大小才会繁殖。它们在其他任何生物生存的地方都能生存：水中、陆地上、空气中的尘埃里，甚至在某些从未发现过的地方，比如，在地下几百米深处的石油层中。有些细菌生存离不开氧气，有些则只能在缺乏氧气的条件下生存，还有些会以铁、硫和其他物质为食。
如果细菌确实是早期生命形态的遗留产物，那我们就很难理解，为什么在时间洪流从它们身边滚过了几十亿年，亲属都进化得更高之后，它们还依旧保持着原始形态？命运变幻或口味怪癖是无法解释的，细菌看过那些比它们更强大、更睿智的物种的崛起，也看过那些物种的覆灭。或许，它们由此甘心保持简单状态——即便一无所获，至少获得了长存。
我们从未在古老的岩石里发现过确定无疑的细菌化石，之所以推断它们在太古宙已经存在，是由于当时存在着大量的石灰石、花岗岩和铁矿石。有些人认为，现存的某些细菌能从海水中吸收碳酸钙，再把它们以石灰石的形态在海底排泄出来。某些早的石灰石可能也是通过类似的方式制造出来的。当然，许多石灰石还是在之后的年代里通过纯化学方式产生的。石灰石和煤一样，也是碳的一种存在形式，它不仅意味着细菌的存在，还意味着可供细菌活动的更高级植物的存在。铁矿石也是同样的情况，某些铁矿石也许同样是由嗜铁菌制造出来的。它们从海水中吸收铁元素，再以某种形式把铁沉淀到海底。
直到多年以后，元古宙的黎明期过完，生命才开始留下更多直接的存在证据。当时地球已经慢慢进入更为平静的状态，火山咆哮不再那么频繁，河流安静地将水送进海洋。当然，在加拿大古老的土地上还游走着巨大的冰川，海底的无数熔岩流仍然将全世界储藏丰富的铜矿送往密歇根州北部，但总体而言，元古宙的世界平静安宁，对生命亲切友好。
生命正是从这时开始用大量化石记录自己的存在的。这些记录模糊不清，甚至有些还存疑，但某些元古宙遗迹的真实性不容置疑。在经历了数十亿年与疾风大浪的搏斗之后，生命面对前所未有的良机，取得了巨大的胜利：面对恶劣环境的打击，某种简单生物长出了石灰质的骨骼，有了脆弱的肌肉。在目前已知的化石记录里，古老的化石是在与安大略省亚瑟港相距不远的陡岩湖的元古宙地层底部发现的。这些化石呈号角状，直径从几厘米到几十厘米不等。有些专家将它们归为海绵类，另一些专家则认为它们与元古宙后期的石灰藻有关。到元古宙末期，蒙大拿州的条件特别适宜石灰藻的生长，它们在内陆湖里长到巨大的尺寸，后来甚至耗尽了湖水，为落基山脉腾出了地盘。除了这些化石，还有很多蠕虫在远古海岸的泥土里留下了洞穴。也有些人表示发现了其他所谓的化石，包括甲壳类动物、原生动物和细菌等，但这些发现都经不起推敲。近年来，约翰·W. 格鲁纳博士利用显微镜，对密歇根州发现的元古宙岩石进行了一些有趣的研究。他认为，它们是细菌和蓝绿藻的化石遗迹。但其他科学家并不承认这些化石的真实性，因为它们经历了太多变化，历史无法确定。这些化石可能确实是原始植物的遗骸，也可能是来自矿物世界的冒牌货。
对于从生命诞生到长得足够大、足够强壮、足以留下化石记录这一时期的情况，是一片空白，这也是人类地质大的空白。生物在地球的历史上留下不可磨灭的痕迹之前，有超过三分之一的时间默默消逝了。初的生物出现时已经是成熟的石灰藻和蠕虫，同现存的石灰藻和蠕虫区别不大。但我们只能猜测它们的历史，实际上，即便是从原始细菌开始推测，到石灰藻也有漫长的路要走。在从前者到后者的进化之中，必须出现叶绿素——植物中的绿色有机酸。除了原生质，叶绿素是自然界奇妙、神秘的物质。有了它，植物可以利用太阳能，用二氧化碳和水制造出淀粉，进而制造出蛋白质。只有植物体内有了淀粉和蛋白质，动物才能出现。动物需要淀粉和蛋白质，所以只能依靠植物过活，植物是营养的终来源。元古宙泥土里的蠕虫吃植物，并把植物体内死亡的原生质转化成自己活的原生质。它们用蛋白质构造自己的身体，在这个过程里深入探索化学的复杂性。就连伟大的化学家也无法重复它们的成就，他们甚至无法理解。
在难以计算的漫长时光里只出现了简单的海藻和蠕虫，这似乎不是什么值得炫耀的事，但若把有史以来的时间分成两半，这些生物便是生命在前一半历史里辉煌的胜利，就像人类的存在是后一半历史里的辉煌一样。此时，它们还只不过是黑暗中的形体，但命中注定，它们将很快作为游行队伍的排头兵，走进更光明的时光之中，而且这支队伍终将遍布整个地球，取得一个又一个辉煌胜利。
第四章
早的化石
莱伊尔和达尔文把地质记录看成粗心的历史学家用一种不断变化的方言写成的历史。这部史书我们只有一卷，这一卷只讲了地球一部分区域的历史，而其中更是只有寥寥几章被保存下来，每页只有几行字。地球的岩石记录就像它的居民一样稀里糊涂，一样受过严重伤害。
在过去的岁月里，大陆海拔反复升高又反复被侵蚀。数不胜数的百万吨级岩石碎片和数百万种生物都被埋进海沟深处，它们很可能永远被埋在那里，永远不会被人类发现。另外，地球上肯定生存过无数动物和植物，但命运甚至无法满足它们卑微的不朽愿望——保留骨骼。很多过去的生物没有骨骼，只是一团容易腐烂的肉而已。当生命逝去时，腐败就降临了，时光不仅吞噬了它们的身体，也抹杀了它们曾存在过的记录。就算那些身体长有抗腐蚀的坚硬部分的生物，也只有少数躲过了腐败对外壳、骨骼和原生质的侵蚀，更何况很多幸免于被腐蚀的生物后来在地球的翻滚中被摧毁了。
能留下过去的化石遗迹是极其罕见的偶然事件，这使生命之书里失落的书页远不如留下来的重要。每年我们都会发现新的化石，证明我们对现有的化石记录远没有研究透彻。其中，值得注意的一点可能是，尽管大自然里简单的事物表面上看起来无比复杂，但科学已经大为进步，可以把地球历史这团乱麻理出一个头绪了。
尽管我们对太古宙和元古宙的了解支离破碎，但比起对随后时代的了解，已经算是极为丰富了。元古宙行将结束之时，整个地球上大陆的海拔都被抬升得很高。它们承受了后世漫长岁月的侵蚀磨损，一直屹立到今天。当时的动植物没有留下任何化石记录，所有不愿意被风吹雨打侵蚀的岩石都被河流冲进了海沟深处，一起被冲走的还有所有生物的外壳和骨头，当时，它们有些生活在陆地上的湖里或溪流中，还有些生活在海岸线上。它们是古往今来沉没到海洋里的宝藏中有价值的一批。
于是，当一部分大陆被侵蚀到海拔足够低之后，浅海便悄悄潜入陆地，这些浅海和今天的哈得孙湾颇为相似，它们还带来一大批奇怪的生物。我们对海洋初侵入的区域及它们开始侵入的方式一无所知，但海水从北到南涌进了现在被落基山脉和阿巴拉契亚高地占据的地方，然后积满了北美的低洼地区。它们慢慢占据了一部分内陆盆地， 所到之处蜂拥着各种生物，这些生物的外壳被埋在沙地和泥土里，后来这些沙土变干结块，形成了坚固的岩石。
这些沉积地层与它们下方的元古宙地层形成了鲜明对比。相对而言，它们的裂缝和扭曲更少，因为地球终于摆脱了早期的激烈动荡，并获得了平静。新地层中到处都有大量化石遗迹存在，这成了区分新旧岩石层的标志。事实上，随着海洋的入侵，一个新纪元——古生代——也开始了，在这个时代地球对生命很友好，而生命也在这个时代赢得了一些重要的胜利。
实际上，在元古宙和古生代之间那个失落的黑暗年代里，生命已经获得了许多优势。在某处不知名的海洋里，海水用海藻和蠕虫贫瘠的身体变出了精妙的魔术。在那些未知的时代里——除了靠推测，那些时代很可能将永远保持未知——刚出现不久的简单生物已经培养出了许多新品种，其多样性几乎可以与今天的海洋生物相比较。后来的时代留下的证据清楚表明，只有无法想象的漫长时光才能造就这样的多样性。它们是如何出现，又是通过什么方式完成的？目前依旧是进化史上的一个不解之谜。
植物化石在早古生代水域的沉积地层中十分罕见，这可能是由于很多原始植物结构十分简单，缺少木质组织，因此无法保存下来。但由于植物在所有动物生命中都不可或缺，所以当时必定曾有过大量植物，只有这样才能维持为数众多、种类丰富的动物的生存。当时，有些植物甚至可能已经到陆地上来探险了，而动物还只是满足于待在水里，毕竟植物才是生物大进军中的开路先锋。我们无法确定这一点，因为这段时期的大陆历史已经失落了。直到很久以后，才有植物在栖息地留下了明显的痕迹。历史初的舞台都被动物强占了。
除了脊椎动物，其他所有类型的动物在早古生代的大海里已经存在。它们是为数众多却不起眼的种群（包括蠕虫、软体动物、甲壳动物和其他亲缘类型）的祖先。它们命中注定要在队尾走完大部分游行路程，并一直走到今天。鱼类、两栖类、爬行类、哺乳类（包括终的人类）依次崛起，引领着这支游行队伍一直向前，每一种都比前辈走得更远一些。现在，人类已经走得那么靠前，他们甚至只把那些低等兄弟看成海鲜大餐里的原料，根本不屑于假客气地对它们表示出一点儿友好，所以科学家说起它们时很难被大众理解。但在任何类人生物还没有诞生时，这些低等动物就已经是生命斗争中的老兵了。人类和之前的地球霸主们并无不同，他们身体的某些基本机能也拜低等动物所赐，他们的动脉里也流淌着低等动物的血液，而人类却轻易忘却了这些谦逊的先辈的辛劳。
尽管这些低等动物已经度过了黄金年代，但地球在相当长的一段时期内无疑曾是属于它们的。远古的海洋富饶温暖，它们蜂拥其间，直到海角天涯。它们沿着海岛海岸线的浅水航道在海陆之间漂流。在北美洲、南美洲，斯堪的纳维亚，俄罗斯的西伯利亚，中国、印度、澳大利亚，乃至格陵兰和南极洲的岩石里都发现了它们的遗迹。但它们之所以声名远播，并不是因为数量丰富或分布广泛，值得纪念的其实是这样一个事实：早在遥远的年代之前，它们就已经解决了在地球上谋生的一些基础也困难的问题。
这些过去的生物只有少数几种留下了存在过的记录，但当时它们的多样性和复杂程度远远超出这些记录所显示的。在古老的海洋里，长有石灰质和玻璃纤维的纤细外壳的单细胞动物肯定也像今天的海洋里的动物一样种类丰富。但我们却很少找到它们的骨殖，这可能是因为它们体形太小了。海绵是迟钝、像植物的动物，但它们却在世界上赢得了安全又宁静的一隅，在之后的漫长日子里再也不用操心挪动身体。珊瑚不在出现早的生物之列，但它们在古生代过后不久就出现了，而它们的姐妹——水母则出现得早得多。由于地质史上一桩罕见的偶然事件，它们的记录一直保留至今。水母骨骼的99% 都是水，但由于某种奇迹，它们中有些成员不仅逃过了饥饿的同代生物的攻击，而且被埋进泥土后还熬过了3个地质年代里地球上所有的动荡不安。水母是少数几种身体缺乏坚硬部分却留下了化石记录的动物之一。
当时昆虫的种类也很丰富，但我们对它们的了解很少。因为它们除了足迹和洞穴，什么都没留下。棘皮动物是个兴旺的种群，现存的代表动物包括海胆和海星，它们当时刚刚开始发展起来。其中的一种——贝类，分布广泛，为数众多，如腕足动物或灯笼贝（得名的原因是有些后期的种类长得像罗马灯）。这些动物突然出现之后不久，就完善了身体上的两个器官，从而确保了后代子孙繁荣兴旺。和大部分无脊椎动物一样，灯笼贝的骨骼套在体外，而非长在体内，这和有脊椎鱼类、两栖类、爬行类、鸟类的骨骼相反。起初，它们靠身体肌肉的力量把骨骼的两半部分连在一起，后来进化出了接合部位，通过它把两半接合起来，这样，肌肉除了负责开合外壳，就不需要再做什么了。早期的磷酸盐外壳也被抛弃了，取而代之的是耐用得多的石灰质外壳。这些“发明”很快被进化中的所有灯笼贝采用，这个种族成了古生代海洋里的统治者，在与时间及更高级的生物的竞争中存活下来，一直活到今天。
种类繁多的软体动物当时也开始出现，有些动物表面看上去还颇像灯笼贝，而长得像蛤蜊或牡蛎的贝类还未出现，后来占据统治地位的类鹦鹉螺生物当时也很罕见。那时的蜗牛还背着小小的圆锥形外壳或简单的圈状外壳，为数也不多。它们的亲缘翼足螺（又称海蝴蝶）则长着简单的圆锥形外壳，从壳里伸出一个翼状肉瓣器官。靠着它，这种动物能在水里迅速移动。这无疑让那些更为安静、更热爱和平的同侪惊愕不已。翼足螺是当时为数多也成功的软体动物，但它们的黄金时代早已过去。和诸多生物一样，它们的过去远比未来更加灿烂。
如果和之前存在过的简单生物做比较，那么这些动物中有很多都足够优秀；但要和当时的一个巨大种群——早期甲壳类动物做比较的话，很多动物就不值一提了。那些甲壳类动物与现存的虾和龙虾有着遥远的亲缘关系，它们是那个时代里的生物学奇迹。在整个早古生代，它们都是地球上迅速、强壮、敏锐、的居民。其中，占统治地位的一类软体动物身体被分成3节，因此叫作三叶虫。
三叶虫在古老的古生代岩石中种类丰富。这引起了早期博物学家的注意，他们就这种动物的样子展开了广泛的猜测。有一个博物学家说它们是甲虫的翅膀，另一个说是毛虫，第三个则跳出来说这些是蝴蝶化石。三叶虫以亡者特有的、令人羡慕的耐心默默忍受学者们对它们的误解，直到瑞典植物学家林耐准确说明了它们与现存的甲壳类动物之间的亲缘关系。
和虾或螃蟹比起来，三叶虫是一种简单的甲壳类动物。但要和蠕虫、软体动物或当时的其他无脊椎动物做比较，三叶虫则是一种高级复杂的动物。有些早期的三叶虫还很原始，长着分成多节的身体、小脑袋和尾巴，说明它们的祖先和蠕虫很相像。人们相信，这些蠕虫祖先的后代还包括后世巨大的海蝎子和与之有亲缘关系的鲎（hòu），后者现在还在许多海滩上徘徊。因此，尽管三叶虫只在进化学家、鸟类和拿着钓鱼竿的男孩子中间有名气，但它们的确是生物早的一块丰碑。有些进化学家坚信，昆虫、蜘蛛和人类都是从三叶虫进化而来的。如果时间能证明这种观点是正确的，那这些虫子终将咸鱼翻身。
三叶虫的祖先完全是人们推测出来的，因为三叶虫在古生代早的海洋里出现时便已经羽翼丰满，有些甚至在留下化石记录之前就已经达到了，之后便退化了。它们中绝大部分都擅长游泳，但也有些靠爬行来移动。退化的三叶虫藏身在泥土中，终失去了眼睛。三叶虫身体分节，体表上裹着一层类似牛角和哺乳动物毛发的物质。绝大部分的三叶虫能像犰狳一样把身体蜷曲起来，把柔软的重要器官裹进背上的硬壳里。这种习惯让三叶虫在漫长的岁月里抵挡住了恶劣天气和天敌的攻击，也让一些个体在种族灭绝后还能生存在地球上。
尽管三叶虫只是一种小动物，但在整个早古生代，即寒武纪、奥陶纪和志留纪，它们在原始海洋生物里占据着统治地位。大部分三叶虫长约七八厘米，但也发现过超过30厘米的三叶虫巨怪。它们在自己的时代里是统治性的肉食者和清道夫，在数不清的漫长岁月里曾是生物世界的主宰。遗憾的是，衰退和灭亡同样被写进了它们的命运当中。
在地球生物早的一批种类丰富的化石遗迹里，我们看到了许多证据，证明三叶虫通过追求安全的生活方式，已经获得了普遍的优势。即便是等的海绵也进化出了多种不同的身体形态来适应各种不同的环境，同时完善了一种简单却实用的腔肠系统，以此来获取食物，排出废物。它们尝试过有性繁殖和无性繁殖，尝试过群居生活和个体独立生活，还进化出了简单的神经系统和骨骼。
水母家族则长出了触须、嘴巴和消化腔来获取食物，还进化出了有效的刺细胞阵列，以避免成为其他生物的食物。有些虫子长出了分成多节的身体，一端有口，另一端是肛门。它们是种同时具有分化神经系统、消化和排泄废物的专属器官、心脏及类似高级动物的左右对称特征的动物，也是这些动物里简单的一类。人体和虫子的躯干都可以沿长轴分成互为镜像的两部分；而低等动物则像轮子，长着轴心和辐条。灯笼贝综合了比它低级的生物的所有优点，还进化出了单独的雄性和雌性器官、专属的呼吸器官和更强壮的骨骼。蜗牛有独立的头部，头上长有眼睛和触角，还有用于运动的肉足和将内脏包裹保护起来的肉质覆盖物。
但三叶虫集中体现并超越了其他生物获得的所有优势。它们有分节的身体，有角质层骨骼保护身体，有复杂的肌肉系统来控制身体。它们有嘴巴、牙齿、喉咙、胃、消化腺、肠和肛门。由肌肉构成的心脏将血液泵入静脉、毛细血管和净化血液的鳃。它们还有简单的大脑、神经链、触觉和视觉器官，很可能也有了嗅觉和听觉器官，这些器官能够指导它们的活动。同时，它们也已经完整进化出了用于爬行和游泳的专属附属器官和用于有性繁殖的器官。
在地球生命史连续记录的初阶段，大自然在三叶虫身上展示了无脊椎动物身体的完美形态。在这样的身体里，消化道位于神经系统之上，骨骼则覆盖在体外。这对于在静水中久坐的生物而言足够了，但对于生活在溪流里和陆地上的生机勃勃的动物而言，这样的身体显然太过弱小，不够使用。当原始鱼类的祖先次迫切想做更多的运动时，原先的无脊椎身体便彻底变革了。没有人知道大自然到底是如何交换了消化道和神经系统的位置，或者它到底是如何把骨骼从体外转移到体内的。但我们确实知道一点：当无脊椎动物还在享受早古生代海洋的温暖惬意时，它们中的进步分子就已经试验了一种全新的身体，以适应更严苛的环境的要求。即便在初的地球霸主的鼎盛时代，它们的末日也在酝酿之中。
第五章
从三叶虫到无脊椎海洋动物
安全状况是如此捉摸不定。尽管从早的生物开始，所有的生物都在努力追求着安全，却没有谁做到过。即使在三叶虫力量的期，也有天敌折磨着它们。有无数张嘴要吃饭，它们在直接对峙时不敢有所行动，但面对公共食品橱时就肆无忌惮了。大自然母亲生育了无数子女，却从不会为它们提供充足的食物。它让大部分孩子过得颇为艰难，勉强为继。大部分生物一辈子盼望的不过是吃掉别的生物，同时不要被别的生物吃掉。在生物变得足智多谋之前，杀戮是竞争胜利的主要手段。当时也和现在一样，生物不可能只靠自己活下来。那时弱小的生物也总有办法从形式简陋却十分重要的食物来源中获得养料，也有办法用要么不引起注意、要么导致味道不佳的形式储存它们。它们总能用这样或那样的方法活下来，单单这样就让强者的生活变得更艰难了。
我们无从知道比三叶虫弱小的那些同时代生物对它们的衰落作出了多大贡献。但我们确实知道，在奥陶纪——古生代的第二阶段，有一种软体动物进化成了三叶虫强大、危险的对手。实际上，它们在寒武纪时的海洋沉积里还不存在，随后却迅速崛起，取得了统治地位，在之后的许多个时代也没有放弃这一权力。如今，三叶虫已经绝迹多年，但这些软体动物仍然生存在地球上。这个积极进取的物种留下的一种可敬的幸存者，便是南方海洋里凶残嗜血的鹦鹉螺。
初，鹦鹉螺的祖先（它们也是乌贼和章鱼的远祖）生活在长长的圆锥形外壳里。随着时间的推移，它们的壳逐渐变弯，形成了螺旋状。但在开始阶段，直壳类为数多，也强大。栖息在这些外壳里的动物具有高度组织化的身体结构。它们有独立的头部，头上有眼睛和触角。触角不仅用于进食，还用于爬行和游泳。所以，头部也承担了足部的作用。这种经济适用性至今在种类繁多的生物里依旧十分常见。由于这一特性，这些动物被称作头足纲动物。这个词在希腊语里指的就是它们引人注目的特征——头脚并用。
头足纲动物诞生后不久，就长出了圆锥形的小外壳来保护柔软的躯体。随着生长，它们的外壳也不断延长，新长出的外壳与废弃的外壳之间还建起了“墙壁”。有些化石长达几十厘米，包括数十个小室。动物死亡时住在外面的那个小室里。换句话说，这些动物不光背着自己的房子，还把住过的所有房子都背在背上。它们的外壳很薄，空的小室里装满有浮力的气体。它们中很多都非常擅长游泳。
早期的直壳头足纲动物不仅与三叶虫争夺食物，也吞噬了大量的三叶虫。它们到志留纪才达到力量的，当时三叶虫已经开始衰落。它们的出现很可能加快了三叶虫衰落的速度。
但是，一种伟大的生物不可能因为存在竞争者、天敌或外部影响就彻底灭绝。死亡终是从内部导致的。三叶虫没能与时俱进，它们没能长出骨骼来保护虚弱的内部器官，也没有进化出进攻性武器。比如，后来它们的亲缘动物长出的钳子。当别的生物进化出效率更高的身体时，三叶虫仍然固守着自己的生活方式不能自拔。到后，它们像玫瑰一样开出花来，三叶虫“陛下”身上长满了尖刺和脓疱。但这种改良是在物种衰落过程中产生的，对一种已经腐朽的文明而言，它过分奢侈了。总之，三叶虫的末日即将到来。
生命在许多方面都无与伦比，但其中独特的一点便是让生命永远向前的探索精神。在头足纲动物和三叶虫争夺海洋霸权时，志留纪的一块海滩上静静地诞生了一只蝎子。据我们所知，它是种呼吸空气的动物。随后不久，几种海绵状植物从海洋故乡里爬了出来，试着到陆地上生活。在所有尝试里，重要的就是当时在大陆河流中生活的鱼类祖先所尝试的新身体。一进入海洋，这种身体立刻就发挥了作用。原始鱼类是早的脊椎动物，它们扫荡了当时的整个世界。脊椎动物从此势不可当。
没人知道早的鱼类是从哪里、以什么方式起源的。地球对此缄口不语。我们尚未发现它们祖先的任何踪迹。这是生命史上极富纪念意义的一章，但我们很可能永远找不到它们的化石记录。因为早的脊椎动物很可能不仅体形微小，而且没有任何能保留下来的结构。
我们梳理了整个生物世界，寻找一种能说明脊椎动物原型的生物。现存简单的脊椎动物之一是文昌鱼。这是一种懒惰的小型海洋生物，小半生都埋在温暖的沙滩里。尽管它们长着简陋的脊椎，脊椎顶部有神经索，还长有许多鳃裂，但它们缺少真正的鱼类身上的许多装饰品。它们设法活了下来，但却没有四肢，没有头盖骨，没有下颚，没有脾脏，没有生殖管，也没有心脏、眼睛或大脑。由于种种缺陷，它们被叫作鱼类的预言——这个称呼充满希望，但却并无道理。因为它们的简单是退化而非原始造成的。它们的希望就是不要再继续退化下去。
被囊动物（或者叫海鞘）的情况在某种程度上和文昌鱼类似，它们是小型的吸附或漂浮型的水生动物，种群庞大。背囊动物的胚胎尾部有进化完好的简陋脊椎，脊椎顶部有一条明显的神经索，但在成体中，脊椎和神经索都消失了。成体与脊椎动物的联系就是精巧的鳃系统。穴居的囊舌虫也是这种情况，它们的鳃裂、脊椎残余和背部神经索都明显是退化的表现。这类动物很可能处在物种的第二个孩童期。它们的身体在某种程度上可能类似于原始的祖先，但对我们探明脊椎动物的起源毫无帮助。
人类曾多次尝试在身体分节的无脊椎动物中寻找脊椎动物的祖先，但至今也没有成功。简单的脊椎动物必须具备3个特征：鳃裂、脊椎、背部神经索，但目前还没有发现任何一种无脊椎动物具备其中任何一个特征。有些无脊椎动物腹部围绕着长神经索，很多理论抓住这一事实，把这些动物的头和脚倒过来。遗憾的是，这样它们的嘴就非得长到头顶上不可了。但持有这种理论的人是不会因为这样的小细节而放弃的，他们只会假定之前的嘴闭合了，在正确的地方又长出了一张新的嘴。其他理论不会这么把动物翻过来，而是假设这条神经索会围着肠子继续长下去，在它的下方再长出一个新的消化器官。这些理论之所以有趣，主要是因为它们说明了一点：所有人对脊椎动物的起源实际上都一无所知。
对早期鱼类起源有价值的证据，或许是典型的现代鱼类在水中推动身体前进的方法。它们靠左右摆动前进，就像旗帜在微风里飘动一样。这一点很重要，因为海洋中的无脊椎动物没有一个是用完全相同的方式前进的。很多无脊椎动物根本不动，而是像植物一样扎根海底：它们中包括所有海绵和珊瑚的成体，以及海百合、已经绝种的海林檎和海蕾，还有很多软体动物。有些无脊椎动物可以慢慢移动，如海葵。水母能游泳，但游得很糟，会受风、潮汐和水流的限制。它们就像许多年后汤姆林森看见它们时一样：深邃透明的蓝色大海像沉没的月亮一样暗淡。甲壳类动物和它们的亲缘动物主要靠类似腿的附肢来游泳和爬行。乌贼能用嘴强力喷水，把自己向后冲。只有某些类似虫子的动物会用鱼类般的起伏动作游泳。但它们的游泳方式和鱼类不一样，而是和真实性成疑的大海蛇的方式类似：它们扭动的方式是上下摆动，而不是左右摆动。
无脊椎海洋动物是它们所处的海洋的造物。它们和大海一样，即便不是完全静止，至少也很懒惰。和其他生物一样，它们也是环境的产物。它们从来不需要高度进化的运动方式，而鱼类确实进化出了这样的运动方式。因此，很多权威理论认为，鱼类如此运动是对完全不同的环境所作出的反应。
溪流里的岩石如果缠上了漂浮物，那么漂浮物的游离端就会随着水流左右摇摆，这是阻力小的表现，是在流水和重力的共同作用下可能的折中结果。对于一端抓在岩石上的虫子来说，它们懒惰的身体也学会了同样的摇摆运动。张伯伦坚信，脊椎动物的祖先必定曾这样生活过。在充满活力的溪水里，这些祖先——不管它们是谁——受到刺激，进化出了把脊椎动物和低等亲戚区别开来的特征。
它们要想在溪流中改变位置，只要加强水对它们的推动作用就行了。没人知道大自然是如何让这些早的先行者适应新环境和新的生活方式的。我们不知道它们怎么能够在任何时间、任何地点都找到一种方式，让它们的造物适应自己的生活。它们很可能经历过无数次失败，才制造出这样一种身体，足以完成在流水中生存的困难动作。这样的身体两侧必须进化出分节的肌肉，才可以通过这些复杂的肌肉发出收缩波。无脊椎动物身体松弛，必须设法变硬，才能支撑这些肌肉。理查德·斯旺·鲁尔 提出，早的支撑物可能是被水压缩从而变硬的膜，后来出现了轴向的支撑软骨，终则出现了由小骨头联结而成的支柱，这种支柱既强壮又灵活。身体背部和侧面的皮肤褶皱则长成了用于保持平衡的鳍。但这一理论还无法解释鱼类终获得的其他特征。
在元古宙后期，有些无脊椎动物漫游到河口和缓慢的溪流外，却发现自己游进了某种两难境地：到元古宙结束时，低地海拔升高了。溪水流得更快，把弱者冲回了海洋。无疑，它们的很多让自己适应新环境的努力都失败了。但鱼类的诞生证明，其中有些还是成功了。
很多鱼类在河流里完善了身体，之后又回到了大海，那里的生活更轻松。它们中有些进化出了纺锤形的身体，可以在水里迅速而轻松地游动。后来，有些海洋爬行动物也有了同样的身体形态。后，海豚之类的哺乳动物也采用了这种形态。据我们所知，这样的身体是适合水中生活的。当你看到一群海豚在船的尾波间优雅地掠过水面时，你会被它们的美丽所折服。
由于海洋的影响减小，很多早期鱼类退化了。在条件更艰苦的陆地水域，它们提高了心智，增强了体魄。而大海里缺乏这样的艰苦条件，它们便陷入了所有生物的天生倾向——退化。不过，尽管有些回归大海的鱼类出现了退化现象，鱼类这个物种整体却能更轻松地掌握自己的生活。后来出现的海洋爬行动物和海洋哺乳动物也是如此，它们都是陆地环境的产物。重要的是，这些动物都没能孕育出更高级的形态。尽管荣耀满身，但它们终究只是幕后角色，只有在大陆上，在更凶猛的斗争中，才能取得进步。
鱼类终于丰富起来时，地球也为它们做好了准备。无脊椎动物已经度过了时代，但它们的成就绝非无足轻重。它们的身体对自己的生活环境而言足够了，石灰质骨架增强了这些身体，让它们能更好地应对世界动荡。它们孕育出了头足纲动物和三叶虫这样具有高度组织的动物。但对于无脊椎动物，我们能说的差不多也就是这么多。除了昆虫在晚古生代崛起是个例外，其他的无脊椎动物的进化之路本质上都在早古生代停滞不前。它们的后代现在依旧在海洋中生存，形态和结构细节已然迥异，进化程度并不比祖先们更高。它们代表了大自然保守的一面。另外，种鱼类充满了生命的动力，代表着大自然的进步一面。它们在懒惰者的世界里几乎是特立独行。但它们仅仅是开启更伟大日子的先驱者，在被遗忘之前还有漫长的时光要经历。而它们死前还将给后代留下一件无价之宝——脊椎。如果没有脊椎，无论两栖动物、爬行动物、鸟类、哺乳动物，还是人类，都将永远不会出现。
第六章
从水生脊椎动物到陆生爬行动物
100 多年前的一天，一位化石挖掘者在科罗拉多州坎宁城附近用锤子敲碎了一块石头。这块石头曾是奥陶纪海洋的沉积泥沙，早已硬化，在落基山脉的形成过程中被挤出了地面。它被锤子敲碎时，突然露出了一片贝壳。之前从奥陶纪的海洋沉积地层里曾挖出过不计其数的贝壳，但它不一样，它很显然是某种类似鱼类的生物的甲骨，是一种脊椎动物的存在证据。此前从未在这么古老的岩石中发现过比甲壳动物更高级的动物。这位挖掘者继续努力，又发现了更多的同类碎片。这些碎片至今仍是可靠的脊椎动物遗迹中古老的化石。
这些化石，以及后来在怀俄明州和南达科他州的同时代地层中发现的类似化石，一起揭开了一群奇怪鱼类的故事。在奥陶纪之后的志留纪的岩层里，还发现了保存更好的遗迹。如果继续讲述这个故事，泥盆纪的标本则标志着故事的高潮和黯然收场。这是一个关于失败的故事，一群鱼向着错误的进化方向，游进了淤塞的永无之乡。尽管从许多地点找到了大量遗迹，但对于这些我们所知的古老的脊椎动物的来龙去脉，依旧疑云重重。它们从未暴露自己与鱼类祖先的关系，或是与那些更为成功的同胞之间的关系，后者想方设法一直游到了今天。
这样，甲胄鱼——又叫作“硬壳鱼”——就因其孤立和神秘赢得了一丝尚不确定的荣耀。它们身体的一部分包裹在骨骼外壳里，这种方式在当时非常流行。被包住的是它们的头部和胸部，后肢像鱼一样无拘无束地伸出来。这种新旧创意的奇怪组合，意味着无脊椎的身体和有脊椎的身体之间的相互妥协，但却带有欺骗性。现在，我们对这种奇怪的生物已经知之甚多。比起无脊椎动物，它们更接近脊椎动物。实际上，它们已经被我们列入脊椎动物的行列，但是它们依旧没有进入鱼类进化的主流。它们中的绝大多数都在泥里懒洋洋地趴着，身体并不是从无脊椎的祖先那里继承而来的，而更可能是来自长有甲胄、迅捷灵活、类似鱼类的祖先。这些祖先的身体缺少能保留下来的坚硬部分，它们把甲胄传给了甲胄鱼。作为企图逃避无法摆脱的命运的后一件无用的武器，就像之前那么多失败的动物一样。早的甲胄鱼化石都支离破碎，出土之处又都是沉积地貌，两者结合起来，说明这些动物当时生活在河里。大自然与人类的理论常常背道而驰，有时是把我们想要的信息藏起来，有时则只给些自相矛盾的零碎信息。在甲胄鱼的问题上，它两者都做到了。科学家无法把这些鱼类纳入脊椎动物进化的主流，但从它们的栖息地和化石遗迹来看，大自然又必须通过某种方式把它们和主流联系起来。我们相信，外部的硬壳只不过是过去时代的残留，而初步形成的脊椎，则昭示着它们发展的方向。只不过，它们终失败了，并退出了历史的舞台。当时的环境刺激着甲胄鱼的亲缘动物取得了许多重要的进步，而它们却没能设法取得同样的进步。这真是古生物记录里一处令人迷惑的矛盾。
在志留纪和泥盆纪的海洋里漫游的另一种鱼是节颈鱼——脖子有节的鱼。它们同样被鱼类的主流进化方向所忽略了。和甲胄鱼一样，它们也在进化的道路上徘徊。如果把能否生存下去作为是否优秀的判断标准，它们显然是个错误。但在它们身上没有任何类似甲胄鱼的明显退化迹象。相反，它们在自己的时代里是强大的动物。在某种意义上，这也是有趣的。
没人知道节颈鱼是从哪里出现的，也没人知道为什么到了泥盆纪结束时，它们突然就消失了。解剖学家还在争论它们到底应该和甲胄鱼、鲨鱼，还是肺鱼归在同一类。它们长着可以活动的脖子，这一点让它们引以为傲，因为任何时代的任何其他鱼类都做不到。在被死亡的黑暗之水吞没以前，它们长出了被甲胄包裹的巨大身体，长度超过6米，下巴长满了善于撕肉的利齿，用来对付同伴。它们在所有方面都完美适应了海洋生活，俨然藐视众生、唯我独尊，但它们就在这时灭绝了。节颈鱼是早反映出命运的讽刺性的范例之一，至今依旧是好的一个范例。
在这些古老的海洋里的鲨鱼是现存鲨鱼的祖先。它们中绝大部分很原始，一些在背部和腹部长着许多匕首状的刺；另一些的皮肤则像小羊皮手套一样平滑。除了比现代的鲨鱼简单得多，并无更多区别。和其他很多靠鳍运动的掠食者一样，鲨鱼的起源也不为人知。它们后来在古生代海洋里的数目非常多，种类也变得十分丰富，并且挨过了漫长岁月的种种苦难，一直活到今天。
鲨鱼种族在雄性雄风犹存之时孕育出了硬鳞鱼。硬鳞鱼浑身包满鳞片，并进化出了许多种类，后来更孕育出了真正的有骨鱼类，为现代贸易和体育运动作出了巨大贡献。但它们的原型却不肯轻易说再见，尽管濒临绝种命运，但它们依旧紧紧抓住生命不放。目前在欧亚大陆和北美洲尚存有雀鳝和鲟鱼，在非洲也存活着两种原始鱼类。但它们的日子也屈指可数了。
在所有原始鱼类里，重要的是原始的叶翅硬鳞鱼和它们的近亲——肺鱼。它们和原始的鲨鱼源自同一个祖先，骨骼则主要是软骨。叶翅硬鳞鱼坚硬的鱼鳍很容易让人想起高等陆生脊椎动物的四肢。早期的肺鱼和它们现存的后代一样，身体里有鱼鳔，在水源枯竭时可以代替鳃，起到简单的肺的作用。这些等的绝种鱼类身体里的优点，即将传给其他种族，并征服一个新世界。
从动物首次长出脊椎开始，海洋显然就无法留住这些不安分的孩子了。大陆此前一直是风和雨的游乐场，但它如今即将成为动物和植物奋斗的主舞台。其中的领导者开拓了通往新国度的条道路。但在海岸线以上，在干燥的岩石之间，它们面临着严峻的考验：在能做到快速运动或长途跋涉之前，它们必须先发明新的呼吸器官和运动器官。没有人知道那些鱼类探险家的真实模样，我们只知道它们初肯定长有叶翅硬鳞鱼的简单四肢和肺鱼的原始肺。也许有朝一日，某位化石挖掘者会发现这些鱼类的祖先，很可能证明它们也是批四足陆地动物的祖先。
如今，生活在澳大利亚、非洲和南美洲的肺鱼，重新书写了早的陆地脊椎动物的奋斗史。在水中家园因旱灾而干涸时，它们用泥巴做成了茧，在茧上留出小洞，从洞里把空气吞进原始的肺部。靠这种方式，它们在不吃不喝的情况下能活8个月。当水回到它们生活的河口和沼泽，它们就爬出溶解了的烂泥屋，重新用鳃呼吸，在所有方面都继续过着一条鱼的普通日子。
陆生脊椎动物的祖先很可能同样长着原始的肺，但它们当时肯定还长出了强壮的鳍。当水干涸时，它们的鳍可以当作四肢使用。它们没有缩在“茧”里消极抵抗，而是划着水越过了浅滩，寻找着更清洁、更深的水域，那里生活会更轻松。其中有些动物不可避免地走向了高地。如果我们认为是冒险精神驱使它们离开水面的，那就太拟人化了。干旱会周期性地到来，导致它们面临着窒息而亡的威胁。周围的水太浅了，无法让它们继续漂浮，也无法阻挡从那些弱小同伴的腐尸上散发出来的臭气，它们若不能振作就要灭亡。生物的所有进步都是这种迫切需要所驱使的结果。
在原始的肺和四肢被改造到能胜任陆地生活之前，可能已经过去了数百万年，同时也湮灭了数以百万计的生物。到底有多少岁月和多少种鱼投入了种两栖动物的制造中，我们永远无法知晓。我们知道的是，大约在志留纪晚期，在叶翅硬鳞鱼和肺鱼未被发现的祖先身上，肯定已经具有两栖动物的潜在基因。我们知道，它们生活在周期性干旱的压力之下，这种刺激足以鼓励它们离开水面。我们也知道，在泥盆纪结束之后不久，就已经存在真正的陆生脊椎动物，它们在此之前可能已经存在了。我们甚至曾经认为，它们中的一个在泥盆纪沼泽的淤泥里留下过一个脚印。这个脚印无视后来地球变动造成的一切威胁，终安静地躺进了耶鲁大学的博物馆。但是，仔细研究后发现，留下这个脚印的并非沼泽，而是典型的海相沉积。沉积中还留下了生活在距离海岸十分遥远的地方的海洋贝类的遗迹。两栖动物不可能把脚踩到这种地方。尽管这块化石在耶鲁大学备受推崇，也被不少教科书提及，但它可能是无机世界施加的骗术。它的名气正是斯蒂芬森所谓“标准化的错误”的绝好例子。正如名字所示，两栖动物过着双重生活。它们在水中产卵，用鱼类的生活方式度过年少时光。然后，它们中大多数在成熟期到来时爬出水面，长出适合陆地生活的腿和肺。从一开始，它们就对水中和陆地上的生活做了折中，从未彻底投身于其中任何一种环境。虽然它们为后来者开辟了道路，但自己却从未达到本应达到的卓越程度。几百万年过去了，它们还是没能下定决心，依旧在两个“爱人”之间徘徊不定。
早期两栖类动物的辉煌并没有反映在微不足道的蝾螈、青蛙和火蜥蜴身上，它们至今还延续着双重生活的传统。它们的先驱——坚头类两栖动物——很可能是在地球地质年代前四分之三的时间里迸发出的精美的进化火花。它们占据了晚古生代的沼泽和森林，是新领域里不容置疑的霸主。它们中的大多数表面看起来像蜥蜴，只是整个头都包着硬骨，只在鼻孔和眼睛处开口。和其他大多数四足动物不一样的是，坚头类两栖动物长着3只眼睛。它们的第三只眼和波吕斐摩斯的独眼一样，生在额头正中央。虽然这只眼睛对它扩张视野很可能作用不大，但它却经由不计其数的生物代代相传，一直传到今天，并极大地拓宽了进化论者的视野。第三只眼在新西兰一种现代蜥蜴的身上完整地保存了下来，而退化的第三只眼更是埋藏在现存的所有脊椎动物的大脑里，也包括人类。
除头部外，坚头类两栖动物身体的其他部分也或多或少被盔甲和鳞片保护着。它们中有些长得过于肥胖，只能费力地把肚子拖在地上行走。另一些外表则长得像蛇，擅长奔跑和游泳。还有一种看起来像一只吃得太多的蝌蚪。几乎所有的坚头类两栖动物都长着又扁又宽的头部和令人难以置信的阔口，阔口在头骨允许的范围内，尽量长得很大。它们肯定能冲着自己的耳朵窃窃私语。其中，大多数都比身体缺乏保护的小动物个头更大，武装得更强，但后者却比它们活得更长久。有些坚头类两栖动物的长度甚至超过了150厘米。但是，古来材大难为用，它们中的大部分在中生代开始迈向黎明时，就退出了历史舞台。
但在谢幕之前，它们仍然给后世留下了比它们的遗骨更重要的东西。在早期两栖类动物从水里获得解放的斗争中诞生了爬行动物。它们现存的代表包括蜥蜴、蛇、龟、短吻鳄和鳄鱼等。在其他所有脊椎动物中，与它们的外表接近的还是两栖动物。在初的时候，它们和两栖动物是如此相似，甚至有时连专家都无法区分。
在古生代的大部分时间里，两栖动物都明显表现出鱼类的特征，就像之后的大多数时候一样。它们都长着黏糊糊的皮肤，只有湿润时才健康。和鱼类一样，雌性两栖动物也会在水中产很多卵，之后这些卵由雄性受精，再孵化成幼体。幼体用鳃呼吸，在水里生活，而它们的父母在水里很快就会被淹死。为了从水中解放出来，两栖动物必须产出更大的卵，这样才能存储足够的营养物质，以保证在孵化前能养育幼体更长时间。只有通过这种方式才能摆脱水中生活，使幼体从出生起就能呼吸空气。
那些孕育出爬行动物的两栖动物解决了这个问题。它们的卵不仅更大，外部还包裹着硬壳，保护它们不被陆地上的空气风干。同样的原因，受精过程是在雌性湿润的体内进行的，精子细胞在这里能一直活到完成使命。早期爬行动物建立了体内受精的习惯，这个习惯从此成了高等脊椎动物与低等脊椎动物的分界线。在遥远的古生代大陆上，个经历了风雨考验的爬行动物的卵子里孕育着希望。它意味着在新环境里决定性的胜利。
一旦从水中解放出来，爬行动物便能够随心所欲地探索世界。随着时间的推移，它们进化出了独特的结构，让以后所有的爬行动物都能很容易地与两栖动物区别开来。甚至在古生代结束之前，其中一些区别就已经出现了。在早期的爬行动物中，很多足上长着4个指头，而不是两栖动物的5个。但是，整体而言，它们的解剖结构与现存的两栖动物只是稍有不同。当时，爬行动物表现出的一些优点将很快让它们成为地球上强大的动物。
在古生代的后阶段，两栖动物和爬行动物并肩追逐着自己的命运。在美国西南部的河流和池塘里，它们同生共死。早的爬行动物大部分都生活在水边。在得克萨斯州一个已经干涸的湖底沉积中挖出了许多不同年代的标本。大部分都是肥胖而无趣的动物，有些保留了坚头类两栖动物的甲胄头骨，另一些则长有适合游泳的长脖子和长尾巴。有少数几种还长着适合爬树的爪子，但它们是例外情况，而且并不成功。
这些动物的身体里蕴含着未来重大事件的希望。以过去当背景，它们足够光荣了，但面对未来时，它们并不出色。和它们一起在新环境中冒险的还有另一种生活方式完全不同的生物。植物在生命的大游行里通常都是不起眼的“跟班”，但这一次它们走在了队伍的前列。这是生命史上次，也是的一次。和动物的优势地位相比，植物便显得有些黯然失色，但这一次它们终于获得了承认。晚古生代的草木长得如此葱茏茂盛，以至于那些微不足道的动物和它们微不足道的活动，都从我们的视野里消失了。
第七章
植物的进化
随着时间的推移，在寒武纪之前曾束缚着所有生物的单调性慢慢烟消云散。两种不同的生存哲学在原生质中酝酿成型：一种通过植物形式寻找天堂，另一种则通过动物形式做到这一点。因为植物生存所需的营养水平始终比能够运动的动物的低，所以这两种哲学一种孕育了树木，另一种则孕育了人类。
动植物在饮食问题上早早便分道扬镳了。植物继续依赖初那些养育了所有生物的物质过活，空气、土壤和水为它们提供了充足的气体和液体，几乎没有植物向往过比这更好的东西。阳光通过叶绿素，把这些简单的物质转化成复杂的淀粉、糖类和其他植物成分。另外，动物很早就厌倦了只有气体和液体的食谱。它们通过互相残杀——但归根结底是通过残杀它们的植物邻居——得到了固体食物。单靠这些固体食物就能满足它们的新胃口。从那时起，动物一直在植物界偷窃。如果它们一直诚实面对同伴，就不可能像现在这样成功。当然，人类自身的存在也要归功于这种可怕的谋杀和盗窃制度。
动物和植物之间所有的显著差异都是从食物中产生的。不同的食物需要不同的消化和吸收器官，从而形成不同的食性。有些动物长着复杂的消化道，任何植物都未进化出这样的消化道，因为它们从不需要。由于植物的食物几乎随处可得，所以它们大部分都固定在一个地方。由于动物不可或缺的固体食物在任何地方都消耗得飞快，所以大多数动物都成了行动敏捷的窃贼。大部分植物吃下的食物在身体里变成了叶绿素和纤维素，而动物的食物则变成了肌肉和骨头。对生物来说，吃什么就是什么。所以，植物被动而原始的饮食习惯让它们始终迟钝而简单，动物积极而复杂的饮食习惯则让它们对刺激更为敏感，身体结构也更加精细。
在早期的海洋中，简单的细菌和藻类用自己的方式摸索着向更高的阶段前进。它们是水的孩子，初完全依靠父母。水给了它们生命的种子，养育它们走向成熟，保护它们对抗强大的敌人——干燥，水也让它们缺少脊椎的身体漂浮起来。只要停留在水分充足的地方，它们就十分安全，但也绝无进步。而它们中总有些闲不住的家伙酷爱旅游，去了陌生的地方。结果，这些家伙不仅学会了在盐水和淡水里生存，而且在沼泽、湖泊和潮汐潟湖里也能生存。在那里，它们听到了土地的欢歌。和动物一样，它们也被迫对此作出回应。
这些植物居住的水域年年遭受旱灾。它们面临着和两栖动物一样的问题，必须武装起来保护自己，才不至于在空气中干燥死亡，保证身体器官在生命之水回归之前能维持它们的生命。苔藓和苔类植物在现存植物中的位置类似于两栖动物在现存动物中的位置，它们很可能是那些原始植物的幸存后裔。它们的祖先针对周期性干旱不仅强化了自己的身体，而且这种做法也让它们开辟了一条通往旱地之路。
随着早古生代的湖泊或沼泽中的水渐渐蒸发，简单的植物慢慢窒息，但它们的死亡成了植物迈向卓越的步。这种卓越后来在陆生开花植物身上达到了。这些简单植物的身体和其他所有简单生物一样是柔软的，但成功存活下来的植物却长出了小小的肉质突起物。植物用它们穿透潮湿的土壤，去吸收逐渐消失的后几滴水。太阳在它们头顶上发出灼热的光芒，空气充满酷热。许多植物都不幸枯萎了，但终有几种植物长出了角质层来保护自己娇嫩的身体，对抗新环境中令它们枯萎的热气。同时，它们的身体也变硬了，可以支撑自身的重量不至于完全垮掉。在空气中，一切生物都必须做到这一点。另外，它们的小根也有所变化，不仅可以从土壤中吸收水分，还可以获取食物。同时，身体的其他部分为了呼吸空气而不是水，也有所改变。原始植物很早就取得了这些成就。当时，它们甚至还没长出足够的木本组织。只有木本组织才能为它们这些成就留下化石记录。
植物到泥盆纪时期才明显地出现在地质记录中，但早古生代的大地上很可能不是完全没有植被。因为当时的环境和现在一样，对生命十分友好，今天植物几乎无处不在。不是所有的植物都长在容易生存的地方。有些会执着于北国的冻原，在干燥的沙漠中挑战死神；有些则无惧阿尔卑斯山顶被风撕出的巨大裂缝，无惧广阔的海洋中翻滚的波浪；就连在地狱般的油井中和人的肠道里也有它们的身影。这种适应性并非一日之功，很可能也不是地球上的任何新情况造成的。毋庸置疑，在植物长出足够强壮的骨骼、能以化石的形式保留下来的多年之前，它们就已经开拓了你能想到的所有栖息地。
苏格兰莱尼的泥盆纪岩石中保存了许多植物化石。这些化石显示出植物从水生到陆生的过渡过程。它们的茎在地下蜿蜒，在地面上则高一二十厘米。它们的枝条又平又细，表面上覆了一层角质层，以对抗干燥的空气，原始的小根则从土壤里吸收营养。到古生代结束时，因为经常遭到海洋的冲积，许多陆地都变低了。这样一来，广大区域轮流被海水淹没，后来，河水从高处带来了淡水和废石，把它们变成了半咸水的沼泽。在这些沼泽里，原始的陆生植物迎来了它们的黄金时代。有不计其数的植物世世代代在这里生活和死亡，后来把这里变成了地球上值钱的煤矿。
虽然这些森林里的蕨类和类蕨植物还很原始，但它们已经有了许多优点。这些优点后来导致了植物王国的进化。就像爬行动物与两栖动物分道扬镳一样，蕨类植物的祖先抛弃了苔藓和苔类植物。和爬行动物不同的是，蕨类植物始终没能完全成功地成为陆地公民。但是只要和动物做比较，植物总是比后者要弱一点的。植物是生物家庭里弱小的弟弟，它们的光芒就像月亮：太阳一出来，月光就显得暗淡了。
人们常常用性适应的成功来衡量人生的成功程度。实际上，这只不过是繁殖与性适应变得密不可分之后获得的一种生存条件而已。无论动物还是植物，它们的进化就算不完全是性适应进步的结果，至少也是与后者同步进行的。植物在性适应上一直不如动物幸运，大概这就是树木比人类低级的原因之一吧（当然，有些树木是出类拔萃的，而很多人却糟透了）。
有些晚古生代的植物极其壮观，但实际上它们的结构简单，功能有限。性生活把它们束缚在水中。它们大多数还通过孢子——而不是种子——进行繁殖。直到今天，我们还能在蕨叶的小羽片背面看到孢子，它们只有落在湿地上才会发芽。蕨类植物的孢子长出来的植物看起来一点儿也不像蕨类。它们只是一些小平叶片，长度不超过0.6厘米，每片叶子都长有用于繁殖的性器官，能产生卵子和精子细胞。精子细胞成熟时，会利用一切水体游向卵子，让后者受精。每个受精卵都会长成一株有孢子的蕨类，然后它再继续重复这个过程。
因此，所有的孢子植物都包括相互依存的两代植物。其中一代具备性功能，能有性繁殖，而另一代则不具备，只能采用无性繁殖。所有孢子植物的有性阶段都依赖水。直到古生代结束之后，大部分植物对性阶段才有了足够的控制，摆脱了繁殖过程中对大量水的需求。说到底，煤矿森林里那些壮美的“巨人”不过处于从海藻到绿荫树进化的中途阶段罢了。对它们而言，前路依旧漫漫。
无论种族还是个体，生命都是由漂泊在永恒中的瞬间构成的。在上石炭纪的北美洲，蕨类植物进入了它们漫长生命的光辉岁月。其中一种长成了高耸入云的大树，高度超过18米。这样的“巨人”之所以会出现，是因为它们生活的世界就具有适宜它们生存的条件。沼泽潮湿温暖，全年气候极少变化，蕨类植物每天都在生长。它们不像那些生活在气候季节性变化地区的树木，会长出年轮。
它们如今的身体结构比祖先松弛的结构要优越得多。有些蕨类植物体形微小，结构是典型的杂乱无章，而带有孢子的蕨类植物细胞则与之完全不同。它们的细胞变长了，并连接起来形成管道。这样，养料就能更容易地从树根传到树叶，而且整个身体都因此大大增强了。虽然它们的木质还是海绵状的，不如现代树木的木质坚硬，但已经够强大，足以支持18米高的躯干的重量，使这些树木密布在森林里，驯服了凶猛的大风。
上石炭纪森林中的蕨类植物并非都是“巨人”。小树聚集在大树脚下，它们还在大树树干的裂缝里找到避风港。这一时期的大多数植物都长着类蕨植物的叶子。在不久之前，它们还都被认为是真正的蕨类植物。但现在我们已经知道，它们中有一些生产的是种子，而不是孢子，但在其他方面，它们很像蕨类植物。也许这些“种子蕨”就是原始植物与现代植物之间的关联。因为它们的化石遗迹很难与真正的蕨类植物的化石遗迹区别开来，所以科学家还没有发现它们的确切身份。
蕨类植物所有的荣耀都无法与巨大的石松类植物相提并论。这种曾经辉煌的植物如今已经血脉稀薄。它们的后代退化得身材矮小，几乎完全被高大的现代沼泽植物和森林植物所遮蔽。但在整个晚古生代，却没有植物能在种类和高度上超越它们。高大的鳞木像箭头一样直指天空，它们挺拔而修长，高度超过30米。树干顶部是由许多枝条组成的树冠，上面到处挂着棒状的松果，其中含有孢子体。许多细长的禾草状叶片直接从树干长出来，排列成螺旋状。当树叶脱落时，在树皮上会留下它们标志性的菱形疤痕。每片叶子背面有两排孔，用来吸收空气中的二氧化碳。在地下，长茎水平分叉，细根向各个方向伸展出去，寻找食物和水。
和鳞木高度相仿的是封印木，即“密封的树”。有些种类的封印木叶子可以长到90厘米长，但并不排成螺旋状的行列，而是纵向生长在树干上，树冠像个巨大的菠萝。许多封印木又矮又粗，但也有些虽然直径只有2米左右，高度却达到30米。如今我们所知的已经灭绝的石松类植物品种达数百种。它们的遗体被压紧之后，变成了现在有价值的几处煤矿的主体。许多年之后，它们还放射着来自天空的热量，而天空却早就变冷了。随着这些热量进入人体，它们也在人类的记忆里占据了一小块空间。比起大多数其他生物，石松的灭绝似乎显得没那么残酷。
巨大的木贼也曾与它们几乎同样威严，它们呈分节的细长尖状，能长到二三十米高。每节都长着一圈叶子，像项圈一样围着树干。它们在整个晚古生代都极其兴盛，但渐渐地越长越小。到今天，它们只能与蕨类和石松一道分担着苟延残喘的耻辱了。
对植物学而言，在任何一片古生代森林里，好的树都是科达树。它们的高度超过30米，树冠由巨剑形的叶子构成，令人炫目。它们的木质和那些比它们更高的树木十分类似，并通过现代的种子传播方式进行繁殖。它们很可能有助于缩小蕨类植物和现代常绿植物之间的差距，但在古生代结束后不久，它们却消失不见了。
千百万年间，在千万平方千米的土地上，都是这样的树木占据了大地。在它们广阔的领土中，单调的绿海上从未出现过一朵花的身影。只有风儿偶尔欢乐地翻卷起黄色和褐色的孢子尘埃，来驱散丛林中的阴暗和忧郁。在黑暗的深处，既没有鸟儿的啁啾，也没有虫儿的鸣叫。只有两栖动物或爬行动物忧郁的牢骚声和落枝的咔嚓声，偶尔会打破长久的沉默。在古生代，大自然还没有学会发出笑声。
这个时代是属于巨大生物的时代。这个时代孕育了我们所熟悉的“无法变好就变大”的哲学。不光是植物，当时的许多昆虫也是“巨人”。它们的祖先可能是三叶虫，因为它们都长着小脑袋、6条腿、翅膀和用于呼吸空气的10 段腹节。这种原始类型昆虫衍生出了很多其他种类的昆虫，后来它们又衍生出了蜻蜓、蜉蝣、蚱蜢、蟋蟀、蟑螂、虱子和甲虫等，所有这些昆虫都很大。一只上石炭纪的蜻蜓翼展可以达到76厘米；巨型蟑螂则长达120厘米，足以让肮脏厨房里的现代子孙惭愧得无地自容。尽管这些动物生活在多汁植物的世界，但它们却都是肉食者。它们彼此相食，也吃那些同样尝试在陆地上生活的较小无脊椎动物。而它们自己又成了嗜血的蝎子、蜘蛛和千足虫的食物。后者要么住在陆地上，要么住在森林地表上腐烂的原木当中。
在生命史上，连接低等生物与高等生物之间的桥梁，通常要么模糊不清，要么尚未被人知晓，但晚古生代的森林显然是这条规则的例外。它们的动植物几乎都是普通的过渡类型。它们的荣耀展现了有史以来生物界怪异的组合。今天，它们几乎已经完全销声匿迹，只留下一些化石记录。
如果这些动植物不是生活在酝酿巨变的时代，它们当中的很多生物可能会充满尊严地一路走到今天。遗憾的是，尘世的天堂永远只是暂时的天堂。到古生代结束时，对生命极其友好的环境已经不复存在。很多生物因此消失了，其他许多生物的数目也都不幸地大量减少。在理解生物命运的风云变幻之前，我们必须深入地球内部，去采访地下世界的霸主。正是它们在漫长的时光里改变了地表上所有生物的命运。
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