桂图登字：20-2019-049

    HAISHA NO SEIMEISHI 38 OKUNEN

    Copyright ? 2019 by Hidehiro INAGAKI

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    图书在版编目(CIP)数据

    弱者的逆袭：38亿年生命进化史(日)稻垣荣洋著；宋刚译.——

    南宁：接力出版社, 2020.6

    (万物新知)

    ISBN 978-7-5448-6638-5

    Ⅰ.①弱… Ⅱ.①稻… ②宋… Ⅲ.①生物-进化-普及读物

    Ⅳ.①Q11-49

    中国版本图书馆CIP数据核字(2020)第057876号

    责任编辑：刘佳娣 美术编辑：许继云

    责任校对：杨少坤 责任监印：刘冬 版权联络：闫安琪

    社长：黄俭 总编辑：白冰

    出版发行：接力出版社 社址：广西南宁市园湖南路9号 邮编：

    530022

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    开本：710毫米×1000毫米 116 印张：12 字数：125千字

    版次：2020年6月第1版 印次：2020年6月第1次印刷

    定价：49.00元

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    调换。

    服务电话：010-65545440自序

    弱者，大家对这个词的印象是什么？战争中溃不成军的战败者，大家可能

    认为他们弱小，凄惨，可怜。然而，事实果真如此吗？

    回顾生命的进化史，我们就会发现这个想法太过短浅。生命进化史，也是

    一部战争史，在生存竞争中灭绝的物种数不胜数。强者更有优势吗？事实却是，在38亿年悠久的生命进化史中，最终生存下来的物种往往看似都是弱者，是它们

    谱写了生命进化史重要的篇章。令人不可思议的是，在生命进化史中销声匿迹

    的，反而是所谓的强者。

    而我们人类，处在进化链的顶端，这样说来，那我们人类就属于弱者中的

    弱者。那么，进化中的弱者是如何谋得生存，开拓新时代的呢？

    这，就是本书的主题。

    生命是如何诞生的呢？故事的开始是一个巨大的谜题。

    大概138亿年前，宇宙就在一片混沌的世界中诞生了。很久很久之后，黑暗

    的宇宙空间内又诞生了太阳和围绕太阳运转的小行星—地球。这是46亿年前的事

    情。

    大约在38亿年前，甚至更早些时候，在一无所有的地球上，出现了生命的

    跃动。

    “在很久很久以前，在银河系的一个角落……”这是电影《星球大战》开

    头的片段。

    地球上生命的诞生，其实也只是银河系角落里一件微不足道的小事。

    生物是从没有生物的世界中诞生的，是从无的世界中诞生了有。从零到

    一，究竟是在什么时候？从无到有，究竟又发生了什么？

    生命的起源充满谜团。

    世界上从零到一的变化凤毛麟角。生命的诞生，恰好是从零到一，是开天

    辟地的大事件。但遗憾的是，究竟如何实现了从零到一，目前还无从知晓。

    生命的基础是DNA，因此，没有DNA就无法形成蛋白质。但是，合成蛋白质的时候，又需要蛋白酶发挥作用。也就是说，没有蛋白

    质，DNA就无法正常工作。那么生命的起源究竟是DNA在先，还是蛋白质在先呢？

    这是一个巨大的未解之谜。

    从零到一，是一件难于登天的事情。但是有了一之后，从一到十，从十到

    百，就变得轻而易举了。

    地球上诞生的小生命，在不断进化，逐渐进化出了驰骋大地的猛兽，遨游

    天空的小鸟。然后，进化出了具有喜怒哀乐、能够创作动人乐曲和美丽画作的人

    类。

    但是，这之间的变化都远远不及从零到一来得震撼，哪怕是前所未有的新

    物种，但其实所有的进化都是在既有物种基础上的改良和重新组合。

    完成了从零到一之后，要从一到十，从十到百，需要什么呢？关键在

    于“错误”。

    生命是复制的循环往复，但如果只是机械地复制，就不会产生任何变化。

    在复制的重复过程中，经常出现错误。错误的日积月累，才让生命变得多姿多

    彩。

    但是，从错误产生到发生变化，需要经历漫长的岁月。

    为什么这样一个单纯的机制能够持续38亿年之久呢？为什么这个单纯的机

    制能够使各种生物不断进化呢？

    错误只是错误，但是生命会不断重复错误。直到有一天，错误中就会产生

    全新的价值。生命的进化，就是这一过程的循环往复。

    出现错误的生命究竟有没有价值呢？有一点可以肯定，在38亿年的生命进

    化史中，能够适应残酷的环境，完成生命接力的物种，一定是出现过某种错误

    的。至少对于目前食物链顶端的人类来讲，生命进化史证明了错误是具有重要意

    义的。

    延续至今的生命进化史中，存在着一个真相。本书的目的就是透过真相，探寻现代社会的生存之道。

    生命诞生已经有38亿年之久，这是一段漫长的历史。要想象远古时期生命

    诞生时候的景象，可能并不容易。但是，今天我们人类的存在，已然证明很久之

    前人类的祖先曾经存在过，人类的基因连绵不断地遗传到了今天，于是才有了我

    们的父母。才有了我们。我们的基因遗传了我们的父母。

    那么，就让我们一起来回顾一下38亿年的生命进化史，这也是我们体内的

    DNA所走过的征途。本书记述的是38亿年前至400万年前的生命史，记述过程中年代

    时常颠倒，是因为这种记述方式更加便于读者理解。请各位知悉。?

    第一章 从竞争到共生—22亿年前

    第二章 单细胞的团队合作—距今10亿—6亿年

    第三章 没有需要便不移动—22亿年前

    第四章 破坏者还是创造者？—27亿年前

    第五章 死亡的发明—10亿年前

    第六章 逆境后的飞跃—7亿年前

    第七章 卷土重来的大爆发—5.5亿年前

    第八章 失败者的乐园—4亿年前

    第九章 入驻新大陆—5亿年前

    第十章 向干燥的陆地发起挑战—5亿年前

    第十一章 下一幕，恐龙灭绝—1.4亿年前

    第十二章 使恐龙走向死亡的花—2亿年前

    第十三章 花与虫的共生关系—2亿年前

    第十四章 古老物种的生存之道—1亿年前

    第十五章 哺乳动物的生态位战略—1亿年前

    第十六章 广阔无垠的天空—2亿年前

    第十七章 猿类的起源—2600万年前

    第十八章 逆境中草的进化—600万年前

    第十九章 智人曾经是弱势群体—400万年前

    第二十章 进化给出的答案第一章 从竞争到共生—22亿年前

    发现充满谜团的DNA

    从原核生物到真核生物

    弱肉强食的起源

    共生之道

    真核生物的出现

    吞噬和共生

    舍竞争，求共生

    我们的祖先原核生物

    跨越时代的细菌发现充满谜团的DNA

    细胞中有各种各样的细胞器。细胞器各司其职，细胞才得以维持

    生命活动。

    比如，核糖体负责的是合成蛋白质，高尔基体负责加工并分泌蛋

    白质，完成“蛋白质的修饰”。如果把核糖体比作生产产品的工厂，那么高尔基体就相当于负责打包产品并发货的部门。除此之外，溶酶

    体发挥着分解并处理异物的功能。

    细胞器中最重要的是线粒体，它会进行有氧呼吸，为细胞制造能

    量。一个细胞中有数百个线粒体，负责生产生命活动所需要的能量。

    另外，细胞中还有细胞核，细胞核中有DNA，保存着生物需要的所

    有遗传信息。

    1963年，瑞典生物学家纳斯发现细胞器线粒体中也有DNA，并且线

    粒体中的DNA与细胞核中的DNA明显不同，是线粒体所独有的。这一DNA

    被称为“线粒体DNA”。

    细胞会复制DNA，并进行细胞分裂，不断增殖。

    线粒体会在细胞中增殖，随着细胞分裂，分散到各个细胞中，好

    像线粒体就是寄生在细胞中的生物。

    同样的DNA，同样在1963年，也被哥伦比亚大学的石田正弘博士在

    植物细胞的叶绿体中发现。叶绿体拥有叶绿素，是进行光合作用的细

    胞器，对植物来说至关重要。叶绿体也具有不同于细胞核DNA的叶绿体

    DNA，在细胞内增殖。

    线粒体、叶绿体只是细胞器，为什么会具有独立的DNA呢？

    1967年，美国生物学家马古利斯提出了“内共生学说”，认为线

    粒体和叶绿体原本是独立的生物，被细胞吞噬后演变成了叶绿体和线

    粒体。细胞将其他生物吞噬，在当时是一个异想天开的学说，但现在已

    经是妇孺皆知的常识了。

    那么，线粒体和叶绿体究竟是怎样成为细胞器的呢？从原核生物到真核生物

    生物由没有细胞核储存DNA的原核生物进化成有细胞核的真核生

    物。

    广义的细菌，如大肠杆菌、乳酸菌等细菌都是原核生物。而由一

    个细胞构成的单细胞生物，如变形虫、草履虫等，都是有细胞核的真

    核生物。

    具有细胞核的优点是将DNA储存在细胞核中，就可以拥有更多的

    DNA。就好比把家里的零散的物件放进收纳盒中，就可以节省出更多的

    储物空间。将DNA储存在细胞核中之后，细胞核外面就可以用来容纳各

    种各样的细胞器。

    原核生物向真核生物进化的过程中，真核生物创造出了各种各样

    的细胞器，形成了极其复杂的细胞结构。那么原核生物向真核生物进

    化的过程中究竟发生了什么呢？这一直是一个未解之谜。

    后来，“内共生学说”对原核生物和真核生物的差异做出了解

    释。弱肉强食的起源

    弱肉强食，是自然界的法则。

    “草原之王”狮子会捕食斑马，鹰会捕食老鼠，大鱼吃小鱼，小

    鱼吃虾米。当然，大鱼会被更大的鱼吃掉，更大的鱼又会成为鳄鱼、虎鲸的美餐。强者会抢夺弱者的食物，这就是自然的法则。

    弱肉强食的法则，究竟是什么时候产生的呢？

    在遥远的恐龙时代，肉食性恐龙就会捕食植食性恐龙。

    在更加古老的时代，生物还没有来到陆地，鱼类还栖息在海洋中

    的时候，弱肉强食的现象就已经出现了。之后，弱小的鱼类通过铠甲

    一样坚硬的外壳来抵御敌人的攻击。在距今5亿年前的古生代，海洋中

    最强大的肉食性生物是奇虾，它会捕食力量相对弱小的鱼类。

    弱肉强食永远是世界的常态。

    生命的历史，究竟是何时变成了一部生杀抢夺的历史？

    生命的起源非常古老。令人惊讶的是，从单细胞生物的时代开

    始，生命进化就已经出现弱肉强食的迹象。共生之道

    大的单细胞生物吞食小的单细胞生物，大的单细胞生物又被更大

    的单细胞生物吞食，弱肉强食无处不在。而且，像变形虫这样的单细

    胞生物仍然会将其他单细胞生物吞进体内并消化。一个偶然的机会，吞进体内的单细胞生物没有被消化，反而在细胞中生存了下来，恐怕

    线粒体、叶绿体的祖先曾经就是这样被吞噬并生存下来的。

    线粒体的祖先是进行有氧呼吸的细菌。而线粒体的祖先被细胞吞

    噬之后，没有被消化，反而开始在细胞中进行光合作用，并释放出了

    能量。因此，单细胞生物将线粒体或叶绿体的祖先吞噬之后，得到了

    更多的能量。另一方面，对于线粒体或叶绿体来说，这也不是一件坏

    事。寄居在大的单细胞生物体内，可以抵御其他单细胞生物的攻击。

    这样一来，大的单细胞生物就与线粒体或叶绿体的祖先开始了共

    生生活。这就是现在公认的“内共生学说”。真核生物的出现

    细胞内如果生活着DNA不同的共生生物，就不能再让自己的DNA四

    处散落，所以，细胞创造了细胞核，用来储存自己的DNA。这就是真核

    生物。还有一种可能，真核生物原本就有细胞核，所以才将拥有DNA的

    其他单细胞生物强行吞入了体内。

    总而言之，原核生物向真核生物的进化，就在于拥有了细胞核。

    最重要的不是拥有细胞核，而是有了细胞核之后，就能够吞噬其他生

    物。另外，产生能量的线粒体同时存在于动物细胞和植物细胞中，而

    叶绿体只存在于植物细胞中。

    由此可见，线粒体在很久以前就开始与细胞共生了，后来单细胞

    生物出现两个分支，分别是动物的祖先和植物的祖先，之后单细胞生

    物与叶绿体才开始共生。吞噬和共生

    但是，你一定还会心存疑惑：真的会有生物将食物吞噬进体内并

    与它共生吗？

    实际上，与“内共生学说”类似的现象，现在仍然能够观察到。

    例如，变形虫家族的成员绿眼虫将单细胞生物小球藻吞入体内，两者之间形成了共生关系，一种叫澳洲异尾涡虫的扁形动物与藻类共

    生，利用藻类光合作用产生的养分生存，等等。

    海牛家族的海天牛，也是一种奇妙的生物。海天牛通过吞食藻

    类，将藻类的叶绿体吸收进体内，然后通过叶绿体获得养分。将吞噬

    进体内的生物当作自己的器官加以利用，真是一个奇思妙想。

    但是，真的如此奇妙吗？

    其实，在我们的体内也有肠内细菌。肠内细菌寄居在我们的肠胃

    之中，可以防止病原菌入侵，分解顽固的膳食纤维，产生维生素等代

    谢物，发挥着多种多样的作用。

    虽然人类站在进化的顶端，看起来风光无限，但是如果没有肠内

    细菌的作用，也无法生存。并且，每个人拥有的肠内细菌数量多达100

    万亿个，甚至1000万亿个。而肠内细菌原本也是人类从外界摄入体内

    的。我们通过进食食物，使肠内细菌经口进入体内，与大肠杆菌共

    生。

    人类其实和远古时代的单细胞生物一样，依赖于共生。所以，与

    食物共生，并不是多么奇妙的事情。舍竞争，求共生

    共生加速了单细胞生物的进化过程。

    自然界是一个弱肉强食的世界，也是利益至上、竞争激烈的世

    界。但是，自然界既没有人类社会的规则和法律，也没有任何道德

    心，是一个发生任何事情都不足为奇的残酷世界。

    尽管在这样残酷的环境下，生物还是创造出了互帮互助的“共

    生”战略。

    现在的自然界，放眼望去，植物的花朵为昆虫产蜜，昆虫则负责

    搬运花粉；小鸟吃掉植物的果实，为植物散播种子；蚜虫会分泌甘甜

    的汁，而蚂蚁喝了蚜虫的汁之后会守护蚜虫……自然界中“互利共

    生”的现象随处可见。

    弱肉强食的世界，每天都上演着你死我活的搏斗。但是，在这个

    杀伐肆虐的自然界之中，生物在互相竞争的同时，也构建起了互利共

    赢的伙伴关系。比起竞争，不如互相帮助更有助于生存，增强实力。

    这就是生物在激烈的自然淘汰中得到的答案。而最初的尝试，就是线

    粒体及叶绿体的祖先与细胞的共生。

    看似连细胞核都没有的下等单细胞生物怎样学会了互帮互助的战

    略呢？答案无从知晓。

    但是，当某种单细胞生物开始共生，真核生物出现的时候，地球

    环境刚好经历了翻天覆地的变化—全球性冰期事件。

    全球性冰期事件,顾名思义，指的是地球完全被冰覆盖的状态，即“全球冻结”。大气温度低至零下40℃，地球变成漫无边际的冰

    原，遭遇了根本难以想象的环境巨变。全球性冰期事件使得地球上几

    乎所有的生命都遭遇了灭绝的灾难。但是，在多数生命灭绝的情况

    下，仍有极少数生命潜入海底或地层深处，顽强地存活了下来。

    在这一大事件之后，出现了真核生物，它们将线粒体吞食，选择

    了共生之路。那时究竟发生了什么呢？答案尚未可知。

    地球环境的恶劣，反而促使单细胞生物互相帮助。由此可见，在

    环境急剧变化的时候，拥有不同长处的生物携手同行，或许不失为一

    条可行之路。我们的祖先原核生物

    接下来我们详细看一下从原核生物到真核生物的进化过程。

    最早出现在地球上的生物是没有细胞核的原核生物。原核生物分

    为两种：一种是现在主流的细菌，叫作“真细菌”；另一种原核生物

    叫作“古细菌”。

    真细菌有乳酸菌、大肠杆菌、霍乱弧菌等，现在仍然活跃在我们

    身边。古细菌在我们人类看来是另类的，它们生活在类似古代地球的

    极端特殊的环境中，所以称作古细菌。

    虽然原核生物被分成两类，但这两类并没有出现时间早晚之分。

    古细菌的家族成员，有潜居海底或地层深处，不断产生甲烷

    的“产甲烷菌”，有吞食铁元素的“铁细菌”，还有生活在热液喷口

    的“嗜热细菌”等，它们大多生活在我们看来极端特殊的残酷环境

    中。

    实际上，古细菌才是我们人类的祖先。

    古细菌的伙伴拥有了细胞核，成为真核生物，并吞噬了线粒体和

    叶绿体的祖先，实现了震撼地球的进化历程。

    古细菌不能自己制造养分，需要依靠吞食其他单细胞生物获得营

    养，属于异养生物。另一方面，被吞噬的线粒体和叶绿体的祖先是真

    细菌的同伴。我们的细胞其实是在古细菌和真细菌的合作之下诞生

    的。跨越时代的细菌

    从原核生物到真核生物，可以说生命进化迈出了卓越的一步。

    之后，真核生物实现了显著的进化，成为丰富多彩的动植物。真

    核生物在地球上风光无限，与之相比，连细胞核都没有的原核生物则

    显得十分陈旧落后。

    但是事实是这样吗？它们真的是失败者吗？

    在27亿年前就已经落后于时代的原核生物，直到现在仍然没有灭

    绝，并且跨越了地球漫长的历史，存活到了今天。它们拒绝进化成体

    形庞大、结构更复杂的生物，一直保持着简单的形态。它们的遗传信

    息也很少，可以将为数不多的遗传信息复制并快速增殖。同时，它们

    也可以使遗传信息快速地变异，以适应各种环境变化。

    在生命进化史中，有许多生物诞生，也有许多生物就此销声匿

    迹，但细菌永远保持着没有细胞核的单细胞生物形态。它们现在也没

    有面临灭绝的危机，甚至地球的各个角落都有它们在繁衍生息。

    从处于8千米高空的大气圈，到地下11000米的深海，细菌的身影

    无处不在。据说细菌种类多达几百万种，甚至几千万种，但究竟有多

    少种其实无人知晓。细菌的种类之多，分布之广，甚至超出了人类的

    想象。

    重要的是，细菌其实就在我们身边。

    制作酸奶和芝士的乳酸菌和制作纳豆的枯草杆菌全部都是细菌，霍乱弧菌、结核杆菌等威胁人类生命的病原菌中大多数是细菌，甚至

    人体内共生的肠内细菌也是细菌家族的成员。

    因此，它们绝不是进化过程中的落后者或失败者，而是选择了简

    单形态的成功者。

    如果现在拥有智慧的宇宙生命体在观察地球，或许就会发现地球

    上数量最多的成员莫过于细菌了。从这个角度讲，恐怕细菌才是进化最成功的物种。第二章 单细胞的团队合作—距今10亿—6亿年

    多细胞生物的起源

    群居的优点

    细胞聚集的原因

    海底城市的居民

    多细胞生物的分工

    复杂的单细胞生物

    多细胞生物产生的原因多细胞生物的起源

    一些单纯又缺乏理解能力的人会被戏谑地称为“单细胞生物”，但无论是多么一根筋的人，都一定是多细胞生物。据说人体是由37万

    亿个细胞构成的，也就是说，人体就是由细胞聚集而成的多细胞生

    物。

    多细胞生物是怎样诞生的呢？

    在很久以前，单细胞生物与线粒体等细菌共生，并且结构越发复

    杂，体形也日益庞大。细胞不可能无限变大，所以细胞开始聚集，形

    成更大的聚合体。细胞分裂之后如果不分离，而是聚集起来，那么哪

    怕单个细胞体积小，也可以使整体的体积变大。群居的优点

    现在生物大多数都是群居的，群居更有利于保护自己。

    “只有弱者才会抱团取暖”，抱团群居是弱势生物经常使用的手

    段。小小的沙丁鱼会聚集成群在海里遨游，以抵御大鱼的攻击；斑马

    群居就是为了提高抵御天敌的能力。斑马自己再怎么加强戒备也未免

    势单力薄，与众多同伴一起更容易发现敌人的行踪。另外，群居的

    话，没有吃草的同伴可以负责警戒，斑马就可以专心享用美食了。

    麝牛群在遭到狼群袭击的时候，会围成一个圆圈，把小牛围在中

    间，把牛角一致朝向外面。本来牛角只能抵御一个方向的进攻，这样

    围成圈，就可以360度无死角防守。

    除此之外，群居还可以降低自己被袭击的风险。如果形单影只，斑马吃草的时候更容易遭到袭击；而群居生活，就算狮子来袭击斑马

    群，被吃掉的也只有一匹。群居的斑马遭到袭击的时候，因为有很多

    同伴，所以可以大大降低自己被袭击的概率。细胞聚集的原因

    细胞聚集的原因，或许也是为了提高防御能力。

    一个细胞必须抵御来自四面八方的攻击，但两个细胞并成一排，每个细胞就只需要抵御一半的攻击。更多的细胞聚集起来，被包围在

    里面的细胞就越安全。细胞聚合体越大，被包围在内侧，安全系数越

    高。

    “鰯”(沙丁鱼—译者注)这个汉字是鱼字旁右边加一

    个“弱”字，从字面就可以看出沙丁鱼的实力非常弱小。弱小的沙丁

    鱼为了抵御天敌入侵，会由数万条沙丁鱼聚集成群。在有些水族馆可

    以见到沙丁鱼群。一起行动的“沙丁鱼团”蔚为壮观，尤其是喂食的

    时候，沙丁鱼群会形成旋涡，仿佛一阵“沙丁鱼龙卷风”，这是一些

    水族馆的招牌节目。

    并且，沙丁鱼群中一部分鱼移动，所有的沙丁鱼就会一起行动，整个鱼群浑然一体，看起来就好像一个庞大的生物在移动。这也是沙

    丁鱼聚集成群的效果之一。

    细胞也是如此。细胞一边分裂，一边形成集合体。其实质是一个

    细胞群。虽然是众多细胞构成的细胞团，但可以看作一个集合体。于

    是众多细胞聚集成群，就形成了一个生命体。这就是多细胞生物。海底城市的居民

    受到全世界人民喜爱的美国漫画《海绵宝宝》的主人公是黄色的

    海绵。漫画的故事背景是一座海底城市。住在那里的，除了海绵宝宝

    之外，还有他的同伴螃蟹、章鱼、海星等海洋生物。为什么海绵会混

    迹在海底生物中呢？

    很多人认为它是被扔在海底的垃圾，其实，海绵是大海中的一种

    生物。海绵因为结构非常柔软，所以被用来清洗餐具或擦洗身体。后

    来，人们还模仿天然的海绵，用合成树脂制成了人工海绵。

    海绵这种生物就是由众多细胞聚集成的细胞团，是一种原始的多

    细胞生物。海绵宝宝的身体上孔眼遍布，是因为它不是细胞形成的一

    个完整的身体，只是单纯的细胞集合。多细胞生物的分工

    细胞的集合叫作“群体”。细胞最初只是单纯地聚集在一起，但

    是聚集在一起之后，群体中的细胞逐渐出现了分工。

    例如，在细胞群外侧的细胞，自然就需要承担守卫的角色。反过

    来，在细胞群内侧的细胞，因为有外围细胞的保护，就无须再浪费劳

    动力在守卫方面，而是要给外侧细胞制造养分，发挥辅助作用，也更

    利于对自身的保护。

    随着分工越来越明确，细胞之间开始产生物质的交换，传递信

    号，使得分工协作更加顺畅。这样就产生了多个细胞合作完成一项生

    命活动的多细胞生物。

    几个生命分工合作，相得益彰，这种思想早就由真核生物通过与

    线粒体的共生过程得到了验证。复杂的单细胞生物

    我们人类就是多细胞生物。

    我们体内不断产生新的细胞，也不断有老的细胞死去。比如，皮

    肤细胞会陆续死去成为污垢；如果我们死去，无论是胃还是头发、指

    甲上的细胞，最终都会死去，都会与我们的身体分离。

    多细胞生物不断进化成了结构更复杂、体形更庞大的生物。但

    是，现在地球上也有许多生物仍然保持着单细胞生物的形态，例如，绿眼虫、草履虫等，虽然仍然是单细胞生物的形态，但有的生物演变

    出了十分复杂的器官，进行着高级的生命活动，如伞藻虽然是单细胞

    生物，但是具有10厘米的庞大身躯，还有像树叶一样的结构。

    生物为什么要变得复杂呢？为什么要增大体形呢？

    冷静下来想一想，如果仅仅需要生存下去，那只要一个细胞就足

    够了。

    古人说“知足常乐”。要舍弃名利，从生存的意义上来讲，既不

    需要高能力，也不需要高智慧，只要一个细胞不就足够了吗？所以，不要把“单细胞”看作愚笨的体现。单细胞生物才是顿悟了生命真理

    的豁达的生物。多细胞生物产生的原因

    地球上究竟是什么时候出现多细胞生物的呢？具体时间无从知

    晓，但是一般认为多细胞生物的出现和地球冰期有着密切的联系。

    冰期在地球历史上出现了数次。第一次冰期发生在23亿年前。在

    前文已经介绍过，这一次冰期出现之后，地球上出现了真核生物。接

    下来是7.2亿年前的斯图尔特冰期和6.3亿年前的马里诺冰期，古生物

    学家就在两次冰期发生不久之后的地层中发现了多细胞生物的化石。

    在千里冰封的恶劣环境中，生物到底经历了什么呢？生物又是如

    何在残酷的环境中生存下来的呢？我们可以想象出很多种场景，但有

    一点是毫无疑问的：天翻地覆的变化和残酷恶劣的环境推动了生命的

    进化，环境越是残酷，生命越能够进化。第三章 没有需要便不移动—22亿年前

    超乎想象的奇妙生物——植物

    寻根

    来自共同祖先的动物和植物

    固定不动的植物细胞获得的神秘武器

    生物选择的三种道路

    叶绿体的魅力超乎想象的奇妙生物——植物

    现在请大家发挥自己的想象力，尽可能描绘出脑海中最奇妙的生

    物。可能有几个头，或者没有眼睛。

    有一种生物比我们能想象到的所有生物都要奇妙，那就是植物。

    植物既没有眼睛、嘴巴，也没有手、脚、脸，既不会移动，也不会吃

    饭，但它们却能利用太阳光制造能量。你还能想到比植物更奇妙的生

    物吗？

    植物实在是大自然的神来之笔。

    古希腊哲学家亚里士多德评价植物为“倒立的人”。我们用来摄

    取营养的嘴巴在头部，而植物用来摄取营养的部位是根。在某种程度

    上，植物的根和人类的大脑有相似之处：植物的根部有多达上百万的

    根尖，就好比人类大脑里数不清的神经元。因此，植物也可以被看作

    是“倒立的人”。植物将头扎进地下获取营养，虽然它不能走动，但

    它拥有的智慧并不亚于我们人类。

    植物就是这样的生物。植物的姿态和人类有着天壤之别，生活方

    式也截然不同。

    植物这样奇妙的生物究竟是怎样诞生的呢？寻根

    日本人在盂兰盆节和彼岸节都会去扫墓，供奉祖先。在中国，清

    明节也是祭祖和扫墓的日子。

    如果追寻自己的祖先，每个人能够向前数到多少代呢？或许有的

    人三代以前就已经无从知晓，或许有的族谱能够追溯到十代以前。不

    知道大家的祖先可以追溯到几代或几十代之前，但请大家尽可能地追

    溯看看。

    如果追溯到几十万年之前，我们就会发现人类拥有共同的祖先。

    追溯到200万年以前，我们就会发现包括猿人在内的人属。再往前追

    溯，我们还会发现人类和黑猩猩、猩猩等类人猿具有共同的祖先，可

    以说类人猿是人类的亲戚。类人猿属于哺乳动物，而哺乳动物是由一

    部分爬行动物进化而来的。继续向前追溯，我们还会发现爬行动物是

    由两栖动物进化而来，两栖动物则是由鱼类进化而来。追溯到古生

    代，人类以及所有的动物，无论鸟类、爬行类，还是两栖类，都具有

    共同的祖先。

    在此基础上，我们还要继续向前追溯。追溯到6亿年前，脊椎动物

    和昆虫等节肢动物也有共同的祖先。继续这样追溯下去，就会追溯到

    动物和植物共同的祖先—单细胞生物。植物和动物好像就是同一个祖

    先分化而来的远房亲戚。

    始祖或第一代祖先在家谱中的地位相当重要，这样想来，我们的

    祖先单细胞生物真的是非常优秀的生物。

    虽然具有共同的祖先，但是动物和植物的外形以及生活方式都存

    在着天壤之别。那么，动物和植物究竟是怎样分道扬镳，踏上不同的

    进化之路的呢？来自共同祖先的动物和植物

    我们再回到27亿年前。那时，细胞聚集而成的多细胞生物还没有

    出现，单细胞生物刚刚开始和细菌共生。

    我们的祖先单细胞生物，将线粒体的祖先吞噬，开始了与线粒体

    的共生生活。线粒体可以通过有氧呼吸，释放出大量的能量。我们的

    祖先通过和线粒体的共生，摇身一变成为可以进行有氧呼吸的生物。

    然后，发生了一件事情。

    和线粒体共生的单细胞生物中，有一个单细胞生物吞噬了叶绿体

    的祖先，开始了与叶绿体的共生生活。叶绿体和线粒体相同，都具有

    独立的DNA，这就是植物的祖先。

    开始和线粒体共生的时候，动物的祖先和植物的祖先是同一种生

    物。但是，和叶绿体共生之后，植物的祖先和动物的祖先就走上了截

    然不同的两条路：动物会四处移动，而植物则不会。

    植物不会像人类一样行走或跑动，不会吃饭。曾经有人问：“为

    什么植物不会移动呢？”如果带着这个问题去问植物，那么植物的回

    答一定是：“为什么人类一定要移动才能生存下去呢？”固定不动的植物细胞获得的神秘武器

    植物细胞获得了叶绿体之后，可以利用太阳光进行光合作用来制

    造养分。对于植物来说，只要有光就足够了，根本没有移动的必要。

    四处移动只会浪费能量，不如直接栖身于阳光充沛的地方。为了便于

    沐浴阳光，植物只要将细胞排列开来，改变自身的结构就可以了。植

    物细胞为了建立稳固的结构，形成了细胞壁。

    另外，植物不会移动，无法躲避病原菌，细胞壁还有利于提高防

    御能力。因此，动物细胞没有细胞壁，但植物细胞有。

    话说回来，与具有叶绿体的植物走上不同道路的生物中，也出现

    了具有细胞壁的生物，这就是菌类。菌类以固定不动的植物为食，抢

    夺了植物通过光合作用制造的养分，并以此为生。另外，菌类细胞也

    拥有细胞壁，因此菌类也选择了无法移动的生活。

    而动物的祖先，则采取了四处活动的积极战略。也就是说，不是

    被动地防御，而是积极地摄取身边的食物并消化。如果摄取了有害物

    质，动物就通过代谢、分解，最终把有害物质排出体外。所以，对动

    物来说，积极地和周边环境进行物质交流，就不需要细胞壁。

    虽然动物和菌类看似截然不同，但在无法自己制造养分，需要依

    靠其他生物这一点上却是共通的。生物选择的三种道路

    现在地球上的真核生物，分为动物、植物和菌类。曾经只分为动

    物和植物两大类，菇、霉等菌类都包括在植物中，现在认为菌类和植

    物是不同的物种。

    但是追根溯源，动物、植物、菌类都具有相同的祖先。真核生物

    的祖先都无法自己制造养分，依靠吞食其他生物获得营养，属于异养

    生物。后来将线粒体吞噬进细胞内，开始了共生生活。其中，和叶绿

    体共生的生物成为植物的祖先。然后，没有和叶绿体共生的生物中，选择了细胞壁的生物成为菌类的祖先，没有细胞壁的生物则成为动物

    的祖先。

    而植物、动物、菌类的基础都是真核生物，它们曾经急速进化，出现在地球上，这一现象叫作“物种大爆发”。这个时候出现的动

    物、植物、菌类，三者是怎样的关系呢？

    在现代生态系统中，植物通过光合作用制造养分，叫作“生产

    者”。而以植物为食的植食性动物，或以植食性动物为食的肉食性动

    物，需要依赖植物制造的养分，叫作“消费者”。

    除此之外，菌类分解植物和动物的尸体获得养分，叫作“分解

    者”。植物、动物、菌类各司其职，使有机物能够循环流通。

    几乎在真核生物出现的同一时期，构成现代生态系统的三种生物

    的祖先都已经现身地球，想来真是不可思议。叶绿体的魅力

    拥有叶绿体之后，植物不需要四处活动寻找食物就可以获得营

    养。因为不需要移动，所以植物会固定在一个地方，不断制造养分。

    并且，植物会使细胞不断增大，增加叶绿体，以便制造更多的养分。

    就好像城镇的小工厂摸索到适合的商业模式之后会不断扩大规

    模，同样，细胞拥有了叶绿体之后体积也不断增大。为了支撑体积变

    大的细胞，就必须增强细胞的边缘，所以，细胞壁就这样应运而生

    了。

    动物的祖先单细胞生物没有与叶绿体共生，为了觅食获得养分，需要四处活动，所以，动物的祖先大大提升了自身的运动能力。

    但是，和叶绿体共生确实十分便利，因此，有的生物在进化过程

    中，决定再次挑战和叶绿体共生。霉的同伴菌类没有叶绿体。部分菌

    类选择与具有叶绿体的细菌，例如绿藻共生，这就是地衣。

    并且，还有动物也将叶绿体吞入了体内。例如，在第7页介绍的海

    天牛，就吞噬了绿藻，将叶绿体吸入体内，以此获得养分。

    即便是在现代，吞噬叶绿体仍然是有些生物生存下去的上上策。第四章 破坏者还是创造者？—27亿年前

    科幻电影中的近未来世界

    氧气是剧毒？

    新物种的出现

    氧气的威胁

    后来，生命开始共生

    氧气创造的环境

    恢复地球的环境科幻电影中的近未来世界

    这是遭遇了核战争后的地球。

    原本富饶的大地被放射性物质污染，人类面临着灭亡的危机。仅

    剩的为数不多的人类，只得逃往放射性物质无法到达的地层深处，才

    能寻得一线生机。

    令人诧异的是，看起来陆地上所有生命已经荡然无存，但其实出

    现了新的生物，从遍布地球的放射性物质中获得能量，不断进化，并

    逐渐统治了整个地球……这听起来只可能存在于科幻电影中。

    但其实类似的故事曾经在地球上真的发生过。大家或许会想，难

    道古代文明就是人类逃往地下，栖居在地层深处的故事吗？

    实际上，这个故事与植物的诞生相关。让我们把时针稍稍回拨一

    下，倒回到植物的祖先单细胞生物吞食叶绿体的祖先之前。氧气是剧毒？

    维持我们的生命活动不可或缺的就是氧气，但其实氧气原本是剧

    毒。

    氧气会使所有物质氧化、生锈。即便是铁、铜等坚硬的金属，遇

    到氧气也会生锈，变得破烂不堪。当然，构成生命的物质会氧化、生

    锈，我们人类也是如此，我们的生命活动需要氧气，但一旦氧气过

    多，也会产生活性氧，然后加速老化。所以，氧气是能够威胁生命的

    有毒物质。

    古代的地球原本不存在氧这种物质，但是在27亿年前，具有强烈

    毒性的氧气突然大量出现在了地球上。这一事件被称为“大氧化事

    件”。

    为什么原本完全不存在氧气的地球上出现了氧气呢？这是一个巨

    大的谜团。氧气出现的原因之一，可能是“蓝细菌”这种怪物的出

    现。

    蓝细菌究竟是怎样的生物呢？新物种的出现

    38亿年前，地球上诞生了生命。

    当时地球上没有氧气，或许跟金星、火星等行星一样，大气的主

    要成分是二氧化碳。

    没有氧气的地球上最早诞生的微生物，通过分解硫化氢获得些许

    能量来维持生存。对于微生物来说，当时的环境非常宁静安详。

    但是，一件事情打破了当时的宁静。地球上出现了一种前所未有

    的微生物，会利用阳光制造能量，它们就是进行光合作用的细菌—蓝

    细菌。

    蓝细菌进行光合作用对地球环境造成了巨大的威胁。

    光合作用可以利用光的能量，与二氧化碳和水形成能量来源—糖

    分。光合作用产生的能量是巨大的，甚至相当于发生了一次划时代的

    技术革命。但是，光合作用也有缺点，就是一定会产生废弃物。通过

    光合作用合成糖分的同时，会产生多余的氧气。氧气就变成了废弃

    物，从蓝细菌体内排出。

    当然，那个时代没有污染管控，氧气随意排放。当时地球上虽然

    几乎没有氧气，但蓝细菌数量庞大，它们的生命活动导致大气中氧气

    浓度逐渐升高。氧气的威胁

    对于当时的生命来说，氧气原本是剧毒。

    原本在地球上繁衍生息的众多微生物都因为氧气而灭绝。氧气浓

    度上升导致地球上生物灭绝的事件被称为“大氧化事件”。虽然这一

    说法听起来非常可怕，但对于当时生活在地球上的微生物来说，氧气

    浓度升高就是这么惊悚可怕的事情。

    然后，生存下来的为数不多的微生物都逃往地下或深海那些没有

    氧气的环境中，被迫开始隐姓埋名的生活。后来，生命开始共生

    但是，当时出现了一种怪物，不仅没有死于氧气的剧毒，还将氧

    气吸入体内进行生命活动。正所谓“一不做，二不休”。

    氧气虽然具有毒性，但反过来也具有足够的威力，能够产生爆发

    性的能量。总结来说，氧气就是一把双刃剑。新出现的微生物，明知

    接触氧气就等于步入火海，但它还是把手伸向了这个危险事物，制造

    出了丰富的能量，它就是第5页中介绍的线粒体的祖先。

    后来，一种单细胞生物将这个怪物吞入体内，自己也成为怪物，在氧气中求生存。它利用丰富的氧气，成功制造出了结实的胶原蛋

    白，使体形增加，然后利用毒性剧烈的氧气产生的巨大能量，在地球

    上积极地活动。就好像科幻电影中描绘的核战争后的地球，具有巨大

    能量的放射性物质能够使生物体形增大，成为凶猛的怪兽。由于氧气

    的存在，我们人类体形也变得庞大，享受着地球上丰富的氧气。或许

    在已经灭绝的微生物眼中，我们就好像科幻电影中未来的怪物。

    不仅如此，这些怪物中的一部分甚至将制造氧气的蓝细菌吞进体

    内，成为能够进行光合作用产生能量的生物。之后，蓝细菌在细胞中

    变成叶绿体，获得叶绿体的单细胞生物之后成为植物。

    但想来还是后背发凉。

    原本和平共处的许多微生物因为无法适应充满氧气的地球环境而

    灭绝。后来充满氧气的地球被两种生物所统治：制造剧毒性氧气的怪

    物—植物的祖先和利用氧气的怪物—动物的祖先。氧气创造的环境

    生物进行光合作用释放出氧气，使地球环境发生了翻天覆地的变

    化。

    蓝细菌产生的氧气，与海水中溶解的铁离子发生反应，成为氧化

    铁。后来氧化铁逐渐沉积在海洋中。

    地壳运动使得氧化铁逐渐堆积成铁矿床，后来出现在地球表面。

    历经了漫长的岁月，地球历史上出现人类以后，人类几经摸索终于掌

    握了从铁矿床中提炼铁的技术。人类使用铁制造农具，提高了农业生

    产力。最终，用铁制成了武器，开始了争斗。这一切的一切，都源自

    蓝细菌。

    释放到大气中的氧气还使得地球环境逐渐改变。

    氧气遇到照射到地球上的紫外线之后会变成臭氧。蓝细菌排出的

    氧气一部分变成了臭氧，臭氧无路可走，被吹到高空中，形成了臭氧

    层。地球环境因此发生了巨大的变化。

    臭氧层在生命的进化过程中发挥了重要的作用。

    地球曾经受到大量紫外线的辐射。紫外线毒性强烈，是皮肤的大

    敌，甚至会破坏DNA，威胁生命。我们用紫外线杀菌灯杀菌就是利用了

    紫外线的毒性。

    实际上，臭氧具有吸收紫外线的作用。因此，在高空中形成的臭

    氧层，能够遮挡有害的紫外线，这样一来，地球上很多生命都可以免

    受紫外线的强烈辐射，地表环境发生了巨大的转变。

    后来，海洋中的蓝细菌与植物的祖先共生，才有了植物成功登上

    陆地。随着排放的氧气逐渐增多，地球就成了植物的乐园。恢复地球的环境

    植物释放氧气，使地球环境发生巨变。

    现在，地球环境正在经历一次新的巨变。这次巨变是由人类排放

    大量的二氧化碳所导致的。

    人类大规模地燃烧煤炭、石油等化石燃料，使得大气中二氧化碳

    浓度上升。然后我们排放出的氟利昂，正在破坏曾经形成的臭氧层，被遮挡住的紫外线再次照射到地表。不仅如此，人类还大量砍伐地球

    上丰富的森林，使得能够制造氧气的植物迅速减少。

    站在38亿年生命进化史的末端，人类正在创造一个充满二氧化

    碳、布满紫外线辐射、类似蓝细菌诞生以前的古代地球环境，受到氧

    气迫害的古代微生物，或许正在地层深处，为这一时代轮回而窃喜

    吧。

    在38亿年的地球历史中，地球环境经历了巨大的变化。相对而

    言，人类正在导致的环境破坏，或许也只是一段不值一提的小插曲。

    蓝细菌出现以前，地球历史上最早进行光合作用的微生物，据说

    诞生于35亿年前。从生命最早的光合作用，到古代海洋中诞生蓝细

    菌，不断释放氧气，再到形成臭氧层，共花费了6亿年的时间。

    而人类所引起的环境破坏，充其量也只需要百年的时间，这个速

    度是光合作用引起地球环境变化速度的100万倍以上。按照这一速度发

    展下去，生命的进化将无法追赶上环境变化的脚步，最终，许多生物

    将灭绝。就算有的生物能够存活下来，但人类应该无法适应地球环境

    的急剧变化。

    如果外星人此时正在遥远的星球上观察地球，他们会怎样看待人

    类呢？是不是会认为人类即便牺牲自己，也要恢复原本的古代地球环

    境，十分年少轻狂呢？第五章 死亡的发明—10亿年前

    男性和女性

    主持人的经典回答

    现有材料是有限的

    高效的交换方法

    大肠杆菌也有雌雄之分

    “多样性”产生的力量

    为什么性别只有两种

    雌雄两种性别创造的多样性

    生殖细胞的类型

    雄性的诞生

    死亡的发明

    生命的有限是无限男性和女性

    为什么世界上存在男性和女性呢？

    男性和女性的存在，使得我们浪费了许多精力和时间。

    我们从孩提时期就开始在意异性的看法，男孩会扮酷，女孩则会

    打扮自己。

    青春期的时候，我们想到自己喜欢的人，会彻夜难眠，会把情书

    修改一遍又一遍；到了圣诞节或白色情人节，也必定要花钱。一旦开

    始恋爱，我们可能会无暇顾及学习，在社团活动中也无法集中精神，也可能会沉迷于偶像的电视节目，参加音乐会，让自己的钱包空空如

    也。

    成年之后，男性约会需要花费大量的金钱，而女性则把金钱用在

    时尚潮流上。即便如此，失恋之后还是会消沉许多天，这都是源自男

    性和女性的存在。

    除了人类，鸟类、鱼类、昆虫等动物也有雌雄之分，就连植物也

    是有雌蕊和雄蕊的。

    那么为什么生物会存在性别呢？主持人的经典回答

    在广播节目《电话咨询室》中，专家对孩子们天真的问题给出浅

    显易懂的回答。但偶尔也会有专家面对孩子们提出的天真无邪的问题

    一筹莫展，这也着实有趣。

    有一次，一个小孩子问了这样一个问题：“为什么世界上有男孩

    和女孩呢？”

    世界上存在男性和女性，对于成年人来说可能是一件理所当然的

    事情。但仔细想来，也并不是万物都一定有雌雄之分，雄性和雌性这

    件事情，实在是不可思议。孩子们不断追问“为什么”，虽然听起来

    有点孩子气，但有时反而会直戳事情的本质。

    对于小孩子这个关于性别的问题，专家小心翼翼地回答道：“你

    知道X染色体和Y染色体吗？”可想而知，小孩子根本不可能知道，通

    过电话就可以感受到他满脸的困惑。

    气氛一度陷入尴尬。这时，主持人姐姐把话题接过来，说：“你

    觉得只和男孩子玩比较开心，还是男孩子女孩子大家一起玩比较开心

    呀？”

    “大家一起玩更开心……”

    “对呀，所以才要有男孩子和女孩子呀。”

    “嗯!”男孩用清脆的声音回答道，然后挂了电话。

    我对广播里主持人姐姐的回答感慨万千。

    “有男孩和女孩会更开心”，这才是生物进化过程中产生了雌雄

    之分的原因。现有材料是有限的

    大家可能会认为，生物分为雌性和雄性是为了繁衍子孙，但其实

    即便没有雌雄之分也可以繁衍后代。

    很久以前，地球上诞生的单细胞生物就没有雌雄之分，单纯地通

    过细胞分裂增殖，即使到现在单细胞生物仍然通过细胞分裂增殖。

    事实上，通过细胞分裂进行增殖只是对于原来个体的复制，因

    此，无论增加多少，增加的个体性质都与原来个体相同。如果环境发

    生变化，威胁到生存，整个物种就会全军覆没；如果存在性质不同的

    个体，即便环境发生变化，或许有的个体也能够生存下来。

    因此，千辛万苦克服了环境变化后，相比于增加性质相同的个

    体，增加不同的个体更有利于生存。

    那么，怎样才能拥有与自己性质不同的子孙后代呢？

    生命虽然是一边复制基因一边增殖，但无法保证一直能够正确地

    复制。

    生命一边特意试错，一边尝试不同的变化。错误引起的变化十分

    微小，并且几乎不可能是积极向好的变化。环境变化越大，就需要生

    物自身进行的改变越大。

    那么，怎样才能使自身产生巨大的改变呢？

    如果仅仅依靠自己现有的基因，只能产生性质与自己相同或相似

    的子孙后代。

    要产生与自己性质不同的后代，就需要拥有其他个体的基因。也

    就是说，只要将自己现有的基因和其他个体拥有的基因进行交换就可

    以了。

    例如，单细胞生物草履虫，通常会进行细胞分裂并增殖，但是这

    样只是对自己的复制。于是两只草履虫相遇之后，通过身体接触交换基因。这样一来，就可以改变基因。高效的交换方法

    既然是为了寻求不同才选择千辛万苦交换基因，如果是跟基因相

    同的个体交换，那反而是竹篮打水一场空。

    例如，大家可以联想一下为了增加人脉而参加跨行业交流会的场

    景。

    会场的参会者都西装革履，放眼望去，根本无法分清大家的行业

    和工作。积极主动地交换名片之后，你发现收集到的都是同行业的人

    的名片。虽然这样也可以积攒同行业的人脉，但参加跨行业交流会的

    目的是结识不同行业的人，这样一来也就没有意义了。

    那么，不如让大家通过外表进行分辨。例如，可以改变丝带的颜

    色，从事餐饮行业的佩戴红色丝带，从事建筑行业的佩戴黄色丝带，从事IT(信息技术)行业的佩戴绿色丝带。然后增加规定，必须跟佩

    戴不同颜色丝带的人交换名片。这样一来，就能够高效地实现与不同

    行业的人交换名片的目的了。

    也就是说，与其随机与其他个体交换，不如先分组，然后跨组交

    换，结果更加高效。

    雌性与雄性，也是同样的道理。生物分为雌性和雄性，可以使基

    因交换进行得更高效。雌雄性别之分，就是这样诞生的。大肠杆菌也有雌雄之分

    世界上的人类存在着男性和女性，其他生物也有雌雄之分。或许

    在大家看来，这个现象是理所当然的，但其实这是生物在进化过程中

    获得的优越系统。

    那么，雌性和雄性的分别是什么时候产生的呢？这个问题目前没

    有明确的答案。但是，可以确定的是早在远古时代，这个系统就已经

    产生了。

    前面介绍的草履虫也是这样，分组之后进行基因交换。虽然草履

    虫没有雌雄之分，但这种基因交换有些类似于雌性和雄性的起源。

    20世纪四五十年代，美国的莱德伯格博士发现大肠杆菌也有雌雄

    之分，这一发现震惊了全世界。此前，人们一直认为单细胞生物没有

    雌雄之分。

    生物与线粒体共生之后，进化成为具有细胞核的真核生物，大肠

    杆菌没有赶上这一进化浪潮。

    大肠杆菌结构简单，大小不足1微米(1微米是1毫米的千分之

    一)。

    虽然同为单细胞生物，草履虫大小为100微米左右，所以大肠杆菌

    只有草履虫的百分之一。草履虫虽然小，但是肉眼可以看到。如果我

    们认为草履虫与人类一样大小，长度有170厘米左右，那么大肠杆菌就

    只有1.7厘米左右。两者之间大小差距如此之大。而就是这样微小的大

    肠杆菌，竟然存在雌雄之分。

    大肠杆菌分为具有F因子的F+个体和没有F因子的F-个体，F+个体

    可以向F-个体转移叫作质粒的DNA分子。不是进行基因交换，只能单方

    向地输送基因，与动物的精子、植物的花粉相同。也就是说，大肠杆

    菌是具有雌雄之分的。“多样性”产生的力量

    大家或许还会心存疑惑。

    对于生物来说，最重要的是将自己的基因传递给下一代。

    通过细胞分裂复制自己的基因，就能够将自己的基因百分之百传

    递给后代；如果与其他个体交换基因，就只能将自己的基因和对方的

    基因各传递一半给后代。这样一来，自己的基因只有百分之五十能够

    传递下去。

    从传递自己基因的目的来看，与其他个体交换基因确实不是最划

    算的方法。但是，众多生物还是雌雄交配繁衍子孙，这就说明，即便

    只能将一半的基因传递给后代，也是利大于弊。

    与其他个体交换基因的优点之一，就是能够带来“多样性”。哪

    怕子孙后代能够继承自己百分之百的基因，如果它们无法适应环境的

    变化最终死亡，那还是什么也没有留下。与之相比，留下性质各异的

    个体，总有一个能够生存下去。即便子孙只能继承自己一半的基因，也好过什么都留不下。

    这就是生物进化过程中之所以产生雌性和雄性的原因。进化过程

    的尽头，便是我们人类在为男女之间的爱情而苦恼。为什么性别只有两种

    但是，新的疑问又出现了。

    只要分组就能够高效地交换基因，但是，为什么只有雌性和雄性

    两组呢？如果雌性和雄性之外还有更多分组，不是能够实现更广泛的

    基因交换吗？

    例如，前面讲到的草履虫只有两种基因组，只在两个分组之间进

    行交换，这就类似于雌性和雄性的关系。

    同一家族的双小核草履虫则有3种基因组，只要组别不同，都可以

    进行交换，这就可以看作有3种性别。

    单细胞生物变形菌有13种性别，纤毛虫足足有30种性别。

    由此可见，性别不是一定只有雌雄两种。其实，也有3种性别的多

    细胞生物。

    例如，蚌虾就有3种性别，分别用SS、Ss、ss表示。实际上，SS和

    Ss都是雌性，ss相当于雄性，SS和Ss同为雌性，不能产生后代，因

    此，也可以说蚌虾只有雌雄两种性别。

    因为只有雌雄两种性别，所以繁衍出的子孙后代中雌性雄性大约

    各占一半。如果存在3种分组呢？那么每个组之间如果不广泛进行基因

    交换，就很难使3个组别一直同时存在。如果杂交过程中出现组别偏

    向，那么无法进行杂交的组别就会逐渐消失。结果就是分组数量逐渐

    减少，最终还是会变成两组。

    实际上，只要有雌雄两组，就足够进行基因交换了，所以具有3种

    或以上性别并没有多大意义。雌雄两种性别创造的多样性

    那么，仅靠雌雄两种性别，能够维持足够的多样性吗？

    在日本历史上，丰臣秀吉曾经有一个家臣叫作曾吕利新左卫门。

    新左卫门索要了一粒米作为立功的褒奖，并且希望在100天之内，每过一天就将米粒的数量翻一倍。丰臣秀吉笑说：“你还真是没有追

    求呀!”欣然接受了他的请求。99天之后，新左卫门按照约定来领取

    奖赏的时候将米仓中的米全部搬了出来，让曾经嘲笑他的丰臣秀吉心

    服口服。

    我们试着算一下，第一天是1粒米，第二天是2粒，第三天就是4

    粒。这样持续下去，第十天就是512粒，第十一天就是1024粒，1个月

    之后就超过了10亿粒，100天之后就变成了一个天文数字。

    由此可见，2的n次方，绝对不能小觑。

    比如，人类有23对染色体，其排列形式取决于孩子从父母那里获

    得两个染色体中的哪一个，因为两个染色体中只能获得一个。这个看

    似简单的机制，会产生多少组合呢？这就是2的23次方，最终得到的结

    果令人大吃一惊—共有838万个组合。

    然后，同样的过程在父亲和母亲那里都会发生一次，所以就是838

    万×838万，最终会产生70多万亿个组合。

    并且染色体还会进行减数分裂，发生基因重组。实际上，人体内

    有7000个基因在进行着基因重组，也就是说，最终数值是2的7000次

    方。这样想来，哪怕只有雌雄两种性别，也能够产生无限的可能性。生殖细胞的类型

    为了增加多样性，不断保持变化，生物创造了雌性和雄性的性别

    体系。

    但是不可思议的事情是，雌性和雄性交换基因之后，繁衍子孙的

    只有雌性。为什么雄性生物不能繁衍后代呢？ 如果雌性和雌性交换基

    因，然后双方都能够繁衍后代，那么产生的后代数量就会是两倍。根

    据这种逻辑，再考虑到繁殖效率，总感觉雄性生物是一种浪费。既然

    如此，那为什么又要“创造”雄性呢？

    其实生物创造性别的时候，并不是最开始就产生了雌性个体和雄

    性个体，最开始诞生的是两种生殖细胞—雄配子和雌配子。通常雄配

    子叫作“精子”，雌配子叫作“卵细胞”。

    精子和卵细胞结合，能够高效地混合基因，繁衍出具有全新特质

    的子孙。这就是生物进化过程发明出的新系统。

    从生存角度来讲，生殖细胞越大，营养成分越丰富，越利于生

    存。因此，大的生殖细胞会相对受欢迎。如果能够与大的生殖细胞配

    对，那么生存下去的可能性就越大。

    其实原本不是越大越好。为了交换基因，繁衍后代，生殖细胞必

    须先互相接触，生殖细胞越大，就越难移动，所以体积大反而不占优

    势。但是，受欢迎的大生殖细胞，会有其他生殖细胞主动来配对，因

    此，大的生殖细胞即使不移动也能够配对。

    那么，体形方面不占优势的生殖细胞怎么办呢？如果只是守株待

    兔，不受欢迎的生殖细胞很有可能无法配对。这样一来，它们就需要

    自己移动，主动寻找其他生殖细胞。体形越小，生殖细胞越方便移

    动，越能占据优势。因此，另一部分生殖细胞选择减小体形，提高移

    动能力。

    由此，大的生殖细胞体形越来越大，小的生殖细胞体形则越来越

    小。雄性的诞生

    精子体形减小之后，存活率就会降低。即便如此，精子还是优先

    选择移动到卵细胞旁边。所以，精子只是负责为卵细胞运输基因。

    这样一来，两者之间就出现了明确的分工，精子负责搬运基因，卵细胞负责接受基因并繁衍后代。生物为了高效地交换基因，分成了

    雌性和雄性。雄性个体和雌性个体的出现是生物进化所迈出的一大

    步。

    如果个体能够同时拥有精子和卵细胞，那么所有的个体都可以繁

    衍后代。只有精子，是无法繁衍后代的。

    但是，雄性个体专注于产生大量的精子。另一方面，放弃产生精

    子、只产生卵细胞的雌性个体则发展生殖器官，提高繁殖能力，以繁

    衍更多的子孙后代，这样就能够明确雌性和雄性个体的意义了。死亡的发明

    在生命进化中，性别的发明还创造了另外一项重要的发明，那就

    是死亡。死亡在38亿年的生命进化史中，也是最伟大的发明之一。

    如果一个生命只是不断地复制繁殖，那就无法应对环境的变化，并且，复制失误还会导致品质的下降。因此，生物不只是单纯地复

    制，而是选择了毁灭之后重头来过。但是，如果完全毁灭，就很难恢

    复如初，所以，生物选择将两种信息结合之后，产生新的个体。

    这就是“性别”的意义。

    细菌和变形虫等原始的原核生物是没有性别的，但会通过细胞分

    裂进行增殖。

    即便通过细胞分裂进行增殖，增加的也只是和原来一模一样的细

    胞。原核生物会无限地进行细胞分裂，但细胞不会衰老。细胞只会增

    殖不会死亡，可以说原核生物是永远不会死亡的。

    虽然同为单细胞生物，但草履虫等真核生物却不一样。前面介绍

    过，草履虫并没有明确的性别，但草履虫的基因分组奠定了性别的基

    础。草履虫会选择基因不同的个体进行基因交换。

    草履虫的分裂次数是有限的，大概分裂700次左右就会迎来死亡。

    如果在死亡之前与其他草履虫结合，交换基因，就可繁殖出新的草履

    虫。这样一来，分裂次数就可以归零，再重新分裂700次左右。

    这种“死而复生”的草履虫与原来的草履虫不同，可以认为是产

    生了新的草履虫，原来的个体已经死亡。这就是真核生物创造的“死

    亡”和“重生”的系统。生命的有限是无限

    通过交换基因可以创造新的个体。新的个体诞生之后，原来的个

    体就会消失，这就是死亡。

    死亡是在性别系统的基础上推导而来的，死亡也是生物进化史中

    的发明。

    “有形的事物终究会迎来死亡”，没有什么事物能够永远存在于

    世界上。如果几千年、几万年间，物种只是单纯地复制，是很难永远

    存活的。

    那么，为了让生命能够永远持续，就需要自己灭亡，再重新开

    始。也就是说，一个生命虽然会在一定的周期之后死去，但事先它已

    孕育出新的生命，繁衍了子孙后代，就能够将生命的接力棒传递下

    去。

    死亡的发明，使生命能够跨越年代，完成生命的接力，同时赋予

    了生命永恒存在的可能性。

    为了能够永恒存在，生命必须是有限的。第六章 逆境后的飞跃—7亿年前

    口部在先还是臀部在先？

    人类和海胆是亲戚？

    弱小生命的绝地反击口部在先还是臀部在先？

    “什么东西从屁股吸进去，从嘴里吐出来？”

    这是一个谜语，大家猜一下答案是什么呢？

    从屁股吸进去，从嘴里吐出来，答案是香烟。

    对我们来说，嘴主要是用来进食的器官，而屁股主要是用来排泄

    的器官，所以，这个谜语是成立的。当然，这个谜语中的屁股指的是

    香烟的屁股。

    在5.42亿年前—5.3亿年前的寒武纪初期，地球上突然出现了一大

    批节肢、腕足、蠕形、海绵、刺胞、脊索等生物，但在更为古老的地

    层里，却找不到它们的祖先类型。这次生物们的集体“空降”，被古

    生物学家们称为“寒武纪生命大爆发”。

    在那个时期的海洋里，生活着一批奇特的生物。它们的长相实在

    是太任性了，以致许多类型都找不出与现代生物有任何的相似之处。

    它们是那时海洋里面真正的霸主，后来被人们统称为埃迪卡拉动物

    群。

    埃迪卡拉动物群后来进化成了多种多样的形态，演变成了水母、海葵等生物。

    如果用上面那个谜语来考水母或海葵，它们或许会充满困惑。因

    为水母和海葵会用嘴进食，食物消化之后，食物残渣会再从嘴里排出

    来。也就是说，对水母和海葵来说，嘴既是用来进食的器官，也是用

    来排泄的器官。

    如果嘴同时负责进食和排泄，进食之后遇到新的食物，也必须等

    原来的食物消化之后才能继续进食，所以，即便美食就在眼前，水母

    和海葵也不能一直进食，这样非常不方便。

    如果食物从嘴到肛门单向传递，就可以连续不断地进食，因此，生物就演变成了圆柱状，形成了贯穿首尾的孔穴。一种生物是将原来的嘴直接向内延伸，把新出现的孔穴作为肛

    门，这种生物叫作“原口动物(像昆虫以及其他大多数门类)”；另

    一种生物是将原来的嘴直接作为肛门使用，把新创造的孔穴当作嘴，用来摄取食物，这种生物叫作“后口动物(脊椎动物、棘皮动物等少

    数门类)”。

    两种生物的身体都进化成了圆柱状，可以说是殊途同归，但是，其中进化的过程却是完全不同的。

    原来的嘴究竟继续扮演嘴的角色，还是演变成为肛门？这一决断

    的差异，进化出了两种不同的生物。

    原口生物继续沿用原来的嘴，演变成章鱼、贝类等软体动物，最

    后成为虾、螃蟹、昆虫等生物，身体外侧大多具有坚硬的外骨骼。另

    一方面，后口生物另辟蹊径，将新的孔穴作为嘴，体内演变出坚硬的

    内骨骼。后口动物包含具有骨骼的脊椎动物，我们人类同样也是脊椎

    动物。人类和海胆是亲戚？

    在教材中，会经常讲到海胆的产卵过程。

    其实，海胆与人类同属于后口动物，海胆的诞生过程与人类等脊

    椎动物极其相似，因此，海胆经常被用作研究素材。

    在解读遗传信息时，科学家发现海胆与人类相同，具有23000个基

    因，其中70%的基因与人类的基因相同。

    海胆虽然外侧笼罩着坚硬的壳，看起来好像是外骨骼动物，但其

    实坚硬外壳的外侧还有一层表皮，所以并不像虾、昆虫那样身体外侧

    具有外骨骼，而是和人类相同，皮肤下面才是骨骼。也就是说，海胆

    的坚硬外壳类似表皮下面的内骨骼。无论内骨骼看起来多么像外骨

    骼，实质上还是在皮肤内部，人类也是一样。弱小生命的绝地反击

    在第19页已经介绍过，地球在全球性冰期事件之后不久，就突然

    出现了多细胞生物，并且它们的特点不只是多细胞。这些多细胞生物

    已经是体形庞大且结构复杂的埃迪卡拉动物群了。不久之前还是单细

    胞生物，短短一段时间内就产生了埃迪卡拉动物群，具有坚硬的骨

    骼，甚至出现了体形超过一米的庞大生物，令人惊诧不已。

    总而言之，全球性冰期事件曾经严重阻碍了生命进化的脚步，在

    地球温度上升之后，像是被压抑了许久一样，生命开始了爆发式的进

    化。为什么多细胞生物出现了这样大规模的进化呢？

    我们可以想象，在地球冰天雪地的环境中，所有的生命都被封印

    在狭小、逼仄的地方。只有为数不多的生命能够生存下来，这时如果

    突然出现变异，因为生物数量少，突然变异的基因就会在基因交换的

    过程中，迅速扩散到整个集体中。这一过程的循环往复，会使小集体

    中的生命在隐姓埋名的生活中慢慢出现基因变异。当然，在这个小集

    体中，没有机会发挥出变异的能力，但它们在养精蓄锐，为基因变异

    做准备。

    然后，全球性冰期事件结束，地球变暖，生命的基因变异在经历

    了日积月累之后，终于得以迸发，演变出多种多样的形态，生命的进

    化也由此实现了巨大的进步。

    第一次全球性冰期事件使生物演变成真核生物，第二次全球性冰

    期事件之后，埃迪卡拉生物群标志着多细胞生物的出现。这一进化过

    程实在过于戏剧性，进化速度之快令人瞠目结舌。

    由此可见，生命在逆境中也没有虚度时光，有了充分的积蓄和准

    备，才能在机会来临之时实现飞跃。第七章 卷土重来的大爆发—5.5亿年前

    奇妙的动物

    灵感源泉

    创世纪的大发明

    逃跑的迫害者奇妙的动物

    在第22页，我已经介绍过了奇妙的植物，那么奇妙的动物都有什

    么呢？

    请大家尽情发挥想象力，设想一下最奇妙动物的样子，外星动物

    也可以。

    回顾地球的历史，曾经有一个时代，地球上接二连三地出现了比

    科幻电影中的怪物还要奇妙的生物。这就是5.3亿年前的古生代“寒武

    纪生命大爆发”。

    当然，这里说的并不是真正的大爆发，而是寒武纪时期新物种呈

    现爆发式的增长。

    这个时代，现代分类学中动物门的生物已经初具形态。

    据说现代生物的基本结构在这一时期已经基本出现，并且，还涌

    现了一批现在根本无法想象的生物。正所谓“艺术就是爆炸”。

    现在我们介绍一下寒武纪生命大爆发中出现的奇妙生物，如怪诞

    虫、圆口虫、欧巴宾海蝎、威瓦亚虫。

    这些奇妙的动物，曾经是寒武纪时期地球上的居民。

    遗憾的是，其中许多生物现在已经消失。灵感的关键在于数量。

    只有迸发出许多灵感，才能有优秀的设计。

    正所谓“Trial and error”(试验与错误，也叫试错法)。寒武

    纪时期，就是各种生物不断试错的时期。灵感源泉

    为什么众多物种爆发式涌现，发生了如此快速的进化呢？

    其中一个因素，是第8页和第19页介绍的全球性冰期事件。

    全球性冰期事件使得生物只能在逼仄的环境中生存，但小集体中

    生物的基因不断发生变异。基因变异的累积推动了多细胞生物的快速

    进化，产生了埃迪卡拉动物群，最终促进了寒武纪生命大爆发中新物

    种的出现。

    而地球上荣极一时的埃迪卡拉动物群，在5.42亿年前开始的寒武

    纪时期，终究没有逃脱灭绝的命运。埃迪卡拉动物群灭绝的原因至今

    仍是一个谜。据说是由于巨大的火山喷发，还有说法认为是寒武纪生

    命大爆发出现的新物种捕食埃迪卡拉动物群导致其灭绝。

    寒武纪时期物种的爆发，其实是源自生物世界的捕食行为。

    寒武纪生命大爆发中，出现了以其他生物为食的捕食者。

    为了抵御捕食者，生物们绞尽脑汁，想出了各种防御手段。有的

    生物利用坚硬的外壳把身体包裹起来，有的生物则用锋利的刺威胁捕

    食者。反过来，捕食者为了攻破防御，也发明了强有力的武器。为了

    抵御捕食者，弱小的生物则需要进一步加强防御手段。

    在这个循环往复的过程中，生物迅速进化。进攻者和防守者互相

    争斗，像极了人类世界的军备竞赛。

    军备竞赛引起的变化和淘汰轮番上演。在变化的过程中落后就会

    面临死亡。

    也就是说，进化产生于激烈的竞争中。创世纪的大发明

    但是，大家或许还是心存疑问。

    你死我活、弱肉强食的世界，在生命还是微小的单细胞生物时就

    已经诞生了，为什么这一时期才开始了激烈的军备竞赛呢？

    其实背景是一项创新性的发明—眼睛。

    我们通过五官获得各种各样的信息，而绝大多数的信息是通过视

    觉获得的。即使没有听觉和嗅觉，只要有了眼睛就能够大致掌握周边

    的情况。

    眼睛这一器官对于生物来说大有裨益。

    生物最先发明的是细小的眼睛。

    小眼睛最初无法转移视线，所以生物将多个小眼睛排列起来扩展

    视野。这一结构在现代昆虫身上仍然可以见到，就是所谓的复眼。

    眼睛对于生物来说是一种创新性的武器。

    具有眼睛的捕食者能够及时发现猎物并一招致命。

    但另一方面，眼睛对于防御者来说也十分有利。有了眼睛可以及

    时发现敌人的攻击，选择逃跑、隐藏或进入防御状态。

    战争中捕获敌人需要先进行信息收集，而眼睛恰恰是可以有效收

    集信息的雷达。

    没有眼睛的捕食者无法捕食猎物，只能忍受饥饿。同样，没有眼

    睛的生物也无法逃脱被捕食的命运。眼睛的出现，使得生物的军备竞

    赛渐渐白热化。逃跑的迫害者

    抵御外敌入侵最好的防御方式，就是在身体外侧构建坚固的壁

    垒。原口生物通过发达的外骨骼，用坚硬的外壳将身体包裹起来，演

    变成了虾、螃蟹、昆虫等节肢动物的祖先。

    寒武纪生命大爆发之后海洋中生物泛滥，而当时统治海洋的就是

    节肢动物。

    用外骨骼将身体包裹起来最初是为了防御，但是坚硬的外骨骼也

    帮助生物提高了攻击能力。外骨骼发达之后，外壳中具有健硕的肌

    肉，提高了力量和速度。

    寒武纪时期，长达一米的奇虾在地球上繁衍生息，寒武纪之后的

    奥陶纪，地球上出现了长度超过两米的广翅鲎。这样，巨大的节肢动

    物成功问鼎生态系统的顶点，在海洋中占据了统治地位。

    在没有法律约束、强大生物比肩接踵的野蛮时代，弱小的生物要

    如何寻得生存之道呢？它们有的采用主流的防御方法，演变出坚硬的

    外骨骼，也有的另辟蹊径，向着截然不同的方向进化。

    它们的体内产生了一种硬筋，叫作“脊索”。脊索相对外骨骼来

    说，叫作内骨骼。这类生物就通过内骨骼来支撑自己的身体。因为身

    体外侧比较柔软，所以它们可以通过自由地扭转身体来游动，并且脊

    索还可以提高游泳的速度。这样一来，具有脊索的动物在抵御外敌的

    灵敏度方面取得了显著进步。“三十六计，走为上计”，它们不是依

    靠战斗，而是凭借逃跑的速度与敌人一决胜负。第八章 失败者的乐园—4亿年前

    伟大的一步

    “逃跑”战略

    战胜逆境

    不断遭受压迫的结果

    登上未知的大地

    弱者的发明

    远古时代的强者

    活化石的战略伟大的一步

    最早登上陆地的脊椎动物是原始两栖动物。

    它们眼睛里充满了开辟新大陆的坚定意志,努力支撑住自己的身

    体，通过摆动手和脚，在陆地上站稳了脚跟。

    最早登上月球的美国宇航员阿姆斯特朗曾说过：“这是一个人迈

    出的一小步，但却是人类迈出的一大步。”成功登陆的两栖动物会留

    下什么感言呢？正是这一小步奠定了我们脊椎动物之后在陆地上的繁

    荣，所以又是伟大的一步。

    但是，脊椎动物登陆，真的是勇气可嘉的冒险行为吗？“逃跑”战略

    古生代所有生物都在不断进化，广阔无垠的海洋中栖息着无数的

    生命。新出现的物种数不胜数，构成了丰富的生态系统。

    生态系统看似丰富多彩的表面之下，其实是一个你死我活的残酷

    环境。海洋中看起来生命丰富多彩，但要想在那里生存下来确实困难

    重重。

    在地质学上，奥陶纪是古生代中4.85亿年前—4.43亿年前这段时

    间，也是历史上海侵最广泛的时期之一。在奥陶纪的海洋里，鹦鹉螺

    堪称顶级掠食者，主要以三叶虫、海蝎子等为食。鹦鹉螺体形庞大，很多鱼类也都会成为鹦鹉螺的盘中餐。

    鱼类当中还出现了一种早期鱼类—甲胄鱼，外形似鱼，但没有成

    对的鱼鳍，活动力很差。它用厚重的骨质板将头部和胸部武装起来，将整个身体包裹在坚硬的盔甲之中，它们最强大的武器是“颌”。在

    这之前，鱼类就像现存圆口纲动物七鳃鳗一样，没有上下颌。但是，甲胄鱼具有坚硬的颌部，可以将捕来的鱼瞬间粉碎，在海洋中所向披

    靡。

    屹立在海洋生态系统顶端的甲胄鱼，有的体形超过六米，摆动着

    巨大的身体在海洋中遨游。

    在盛衰枯荣循环往复的生命进化史中，像鲨鱼一样的大型软骨鱼

    类最终出现了，并取代甲胄鱼成为海洋中的王者。

    海洋就是一个力量至上、弱肉强食的世界。

    弱小的鱼类在力量上居于下风，又应该怎样应对呢？

    弱小鱼类为了躲避天敌的捕食，被迫逃往河口的半咸水域。半咸

    水域海水、淡水混杂，渗透压与海洋不同，所以栖息于海洋的天敌无

    法追到这里。这里对于常年栖居海洋的鱼类来说，是一个极度恶劣的

    环境。战胜逆境

    弱小的鱼类在战争中败下阵来，被迫逃往半咸水域的残酷环境

    中。但是，在这样恶劣的环境中，大多数鱼类根本无法生存。

    许多鱼类反复挑战，仍然无法适应半咸水域的环境，无奈走向死

    亡。

    鱼类在半咸水域面临的第一个问题就是渗透压。

    在高盐分的深海中进化而来的生物细胞，渗透压适应于海洋中盐

    分浓度。如果细胞外侧盐分浓度高于内侧，那么细胞内侧水分就会稀

    释到细胞外。反过来，如果细胞外侧的盐分浓度低于内侧，那么为了

    稀释盐分浓度，细胞外侧水分就会渗透进细胞内。

    鱼类为了防止盐分浓度较低的水分进入细胞内，选择用鱼鳞保护

    身体。另外，为了将外侧渗透进来的淡水排出体外，鱼类还进化出了

    肾脏，维持体内盐分浓度的稳定。

    不仅如此，海洋中具有丰富的钙等矿物质，能够维持生命活动，但是半咸水域中矿物质含量不足，于是，鱼类体内还演变出了专门储

    存矿物质的结构，就是骨骼。骨骼不仅可以支撑身体，而且能够储存

    矿物质。

    这样，地球上就诞生了骨骼坚硬的“硬骨鱼”。

    那么，发生以上的变化究竟需要多久呢？究竟经过了多少世代轮

    回呢？其实，鱼类经过了世世代代的不断挑战，才得以战胜逆境，实

    现了祖先的夙愿，在半咸水域中生存下来。不断遭受压迫的结果

    弱小的鱼类历经千辛万苦，终于逃离了统治者，来到半咸水域，虽然这里并不是它们理想的容身之处。面对强大的敌人，弱小的鱼类

    也只能选择重新开辟一片新天地—半咸水域，在半咸水域又逐渐形成

    了一个新的生态系统。

    半咸水域同样也是一个弱肉强食的世界。这里都是躲避天敌捕食

    的弱小鱼类，其中也分为强者和弱者。同样，相对强大的鱼类占据了

    半咸水域生态系统的有利地位，而相对弱小的鱼类则仍然无法脱离被

    吞食的梦魇。

    遭受压迫的弱小鱼类中，更加弱小的鱼类就开始逃往盐分浓度更

    低的河口。当然，那里仍然是一个弱肉强食的世界。

    弱小鱼类中更加势单力薄的弱者只能马不停蹄地逃亡，它们一边

    被天敌追击，一边逃往河流上游，寻求新的生存环境。

    既然在哪里都无法摆脱被捕食的命运，其中也有一部分鱼类，最

    终还是选择到海洋去。例如，鳟鱼、鲑鱼等鱼类会到河流上游产卵，是因为它们的后代孵化于淡水，然后再回到海洋肥育。

    部分鱼类提升了敏捷度，能够在浅滩中来去自如，回到海洋之后

    也能够躲避鲨鱼等大型鱼类的捕食。因此，它们才得以在海洋中安身

    立命。

    这样一来，鱼类被逼迫到半咸水域中，进化成为硬骨鱼之后，又

    逐渐进化出了栖身河流、湖泊的淡水鱼和回归海洋的海水鱼。登上未知的大地

    两栖动物的祖先，是大型鱼类。

    相对弱小的小型鱼类提高了敏捷性，获得了强大的游泳能力。

    两栖动物的祖先原本就是大型鱼类，它们当初没有提升敏捷性，游动起来还是慢吞吞的，所以它们的安身之处就被身手敏捷的新鱼类

    所抢占，最终被驱逐到浅滩。

    大型鱼类无法在浅滩游泳，但是可以凭借庞大的身躯摇摆鱼鳍。

    后来，为了能适应在浅滩走路，它们的鱼鳍渐渐地就进化成了脚。随

    着进化出脚，它们的生活范围也逐渐从浅滩向陆地扩张，目的就是寻

    找一线生机。

    当然，两栖动物的祖先也不是突然登上陆地，突然开始在陆地上

    生活的。它们平时生活在水中，水位降低时会移动到水边，水中没有

    食物的时候，也到水边觅食，当遭到敌人侵袭时，才逃向了安全的陆

    地。

    这样，它们在这个过程中，开始逐渐利用陆地环境，并进化成了

    后来的两栖动物，能够在水中和陆地来去自如。弱者的发明

    是哪些鱼类来到了陆地上寻求新天地呢？

    别忘了，它们的祖先最初是在海洋生存竞争中失败，被迫来到半

    咸水域的。然后，这些鱼类进化成硬骨鱼，其中相对弱小的鱼类就逃

    往河流中，更加弱小的鱼类被赶到河流上游。这一进程反而像是一场

    最弱者的淘汰赛。

    在这场比赛中连续失利的鱼类，只能栖息在河流上游。

    栖居在河流的鱼类中，小型鱼类动作敏捷，游动自如；另一方

    面，游泳速度还是非常缓慢的大型鱼类就只能逃往浅滩。

    这些原本被无情驱逐、流离失所的鱼类，最终反而成功登陆，进

    化成为两栖动物，成了后来的爬行动物、恐龙、鸟类、哺乳动物的祖

    先。自然界真的是柳暗花明，妙趣横生。

    古人曾说：“历史是由失败者创造的。”那么，生命进化史呢？

    回顾生命进化史就会发现，推动生命进化车轮的，很大一部分都

    是惨遭驱逐和被压迫的弱者，它们往往能在穷途末路中开创新的时

    代。这一点是毋庸置疑的。远古时代的强者

    鲨鱼是一种古老的鱼类，从出土的许多鲨鱼牙齿和棘的碎片看，它的化石出现在比恐龙还早的4.1亿年前—3.5亿年前。当时的鲨鱼家

    族将弱小的鱼类驱逐到半咸水域，那么鲨鱼后来怎么样了呢？

    现在的鲨鱼仍然保留着远古时代的鱼类特征，被称为“活化

    石”。

    鲨鱼没有后来硬骨鱼进化得来的鱼鳞，也没有骨骼等储存矿物质

    的高级结构。鲨鱼通过坚硬无比的鲨鱼皮包裹住身体。在半咸水域进

    化而来的鱼类叫作硬骨鱼类，与之相对，鲨鱼以及鳐鱼家族的成员属

    于软骨鱼类。现在除了鲨鱼、鳐鱼，其他鱼类几乎都是硬骨鱼类。硬

    骨鱼类后来经历了不同的进化过程，广泛分布于河流、湖泊、海洋

    中。曾经弱小的鱼类，在河流中寻求新天地，实现了巨大的进步。而

    鲨鱼作为海洋中无敌的王者，不需要改变自己就依然可以生存，所以

    现在的鲨鱼仍然保持着它们古老的样子。

    由此可见，并不是不进化就无法生存，鲨鱼现在同样称得上是非

    常成功的鱼类。活化石的战略

    现代人通常称呼那些古板的人为“活化石”。我们称呼别人“活

    化石”的时候，通常是带有贬义的，暗指“非常古老守旧，没有进

    步”。而最早使用“活化石”这一说法的是英国生物学家、进化论的

    奠基人达尔文。

    在生物世界中，活化石指的是现在仍然维持着远古时代样貌的生

    物。鲨鱼就是活化石。

    类似的还有空棘鱼。古生物学家在4亿年前的泥盆纪地层中就发现

    了空棘鱼化石，现在空棘鱼仍然存活在地球上。

    同样从泥盆纪生活到今天的还有肺鱼。肺鱼不是用鳃呼吸，而是

    用肺呼吸，所以在没有水的地方也能够存活。这不禁让人联想到肺鱼

    等鱼类之后进化成了两栖动物。

    除此之外，还有其他从古生代穿越漫长的岁月，生存到今天的活

    化石，例如蟑螂、白蚁、鲎、鹦鹉螺等。

    令人诧异的是，这些生物在几亿年的岁月中，几乎没有变化，仍

    然保持着原本的样子。

    但是，它们真的是落后而古老的存在吗？

    无论是多么老旧的形态，现在仍然存在，就意味着它们在激烈的

    生存竞争中存活了下来，是优秀的胜利者。甚至，现在蟑螂、白蚁的

    庞大数量，作为现代人都不得不叹为观止。

    所以，生物并非一定要变化。

    既然变化不是必须的，那么故步自封也无伤大雅。说到“进

    化”，我们就容易只关注到巨大的变化。如果目前的状态就是最好

    的，那么以不变应万变，就是最理想的进化。

    我想，这就是活化石告诉我们的道理。第九章 入驻新大陆—5亿年前

    陆地植物的祖先

    植物登上陆地

    没有根叶的植物陆地植物的祖先

    两栖动物的祖先登上陆地，是生物进化历史上的大事件。其实，那时陆地上已经有了植物。

    植物入驻新大陆要远远早于脊椎动物。地球上诞生了生命之后，生命就一直栖息在海洋中。大概5亿年前，地幔对流(板块构造说认为

    地幔对流是板块运动的主要驱动机制)使得地球上出现了巨大的陆

    地。此后，生活在海洋中的生命就把目光投向了这片广阔无垠的新大

    陆。

    最早登上陆地的是植物。

    现在陆地植物的祖先是绿藻等藻类植物。绿藻分布在海洋的浅滩

    中。

    现在海洋中的藻类有绿色的绿藻类、褐色的褐藻类、红色的红藻

    类。绿藻之所以看起来是绿色，是因为绿藻中有大量的叶绿素，叶绿

    素几乎不会吸收绿光，而是反射绿光。绿光被反射回来进入人的眼

    睛，于是我们看绿藻都是绿色的。

    绿藻会吸收绿色之外的蓝光和红光，进行光合作用。进行光合作

    用效率最高的就是蓝光和红光，因此，绿藻生活在阳光充足的浅滩

    中，吸收蓝光和红光。

    另外，水会吸收红光，所以红色光是无法照射到海底的。

    金眼鲷、菖鲉等深海鱼类呈现鲜艳的红色，是因为红色光无法照

    射到海底，鱼类外观呈现红色就可以在海底隐匿踪迹。

    水中的褐藻类会吸收蓝光进行光合作用。如果水面有浮游植物，蓝光就会被浮游植物吸收，光合作用所需要的蓝光就无法达到水下，红藻只能被迫吸收效率最低的绿光进行光合作用。

    现在陆地上植物的叶子是绿色的，是因为它们的祖先是绿藻类，吸收蓝光和红光进行光合作用。生活在浅滩的绿藻类，随着陆地隆起、浅滩干涸，被迫适应了陆地上的环境。植物登上陆地

    对于进行光合作用的绿藻来说，阳光充沛的陆地环境非常诱人。

    但是，陆地对于生物来说有一个致命的问题，就是有害紫外线的

    辐射。这一问题，植物通过自身的苦心经营得到了改善。

    海洋中植物释放的氧气逐渐在高空中形成了臭氧层。臭氧层能够

    吸收紫外线，可以防止紫外线大量照射到陆地上。

    万事俱备。植物整装待发，成功登上了陆地。

    植物登陆发生在4.4亿年前的古生代志留纪时期，两栖动物的祖先

    登陆是在3.6亿年前的泥盆纪，所以植物登陆比动物提前了1亿多年。

    最先登上陆地的是类似苔藓的植物。

    苔藓通过身体表面吸收水分和养分，与水中的绿藻相同，所以，为了防止身体干涸，苔藓只能生活在水边。之后，植物为了适应陆地

    生活，进一步演变成了蕨类植物。

    蕨类植物长出了发达的茎。因为有海水浮力，植物在水中的时候

    不需要支撑自己的身体。但是，在陆地上需要结实的茎部支撑身体。

    另外，蕨类植物为了抵抗干燥，进化出了坚固的表皮，保持体内

    的水分。坚固发达的表皮能够防止水分流失到体外，但是反过来，体

    外的水分也无法进入体内。后来蕨类植物就演变出了根，用来吸收水

    分。除此之外，蕨类植物还进化出了叫作管胞的输导组织，通过维管

    束将根吸收的水分运输到身体各处。

    有了维管束，蕨类植物能够高效地将水分传输到身体各个部位，所以蕨类植物开枝散叶，更利于光合作用。这样一来，蕨类植物就拥

    有了庞大而又复杂的身体结构。没有根叶的植物

    松叶蕨，是附生在树干或岩石上的多年生草本植物，属于松叶蕨

    科松叶蕨属，又称松叶兰。现在松叶蕨的特征就类似于最早的蕨类植

    物。

    所谓空穴来风，多用来指消息和传说毫无根据，在日语中，空穴

    来风的谣言也被称为“没有根叶的谣言”。松叶蕨就既没有根，也没

    有叶，它们的身体只有茎。茎部在地下扩散开来，吸收水分，在地上

    进行光合作用。后来，地下的茎成为根，地上的茎分化成了叶子。

    蕨类植物能够进化出根系是有其原因的。

    植物最开始登上陆地的时候，陆地上完全没有土，只有沙子和石

    头。地球上的土是岩石圈表层在漫长的地质年代里，经受各种复杂的

    地质作用所形成的松软物质，它是矿物和有机物的混合，存在着固

    体、气体和液体物质。来自有机物，也就是说，生物的尸骸分解之后

    成为有机物，并最终成为土的组成部分。

    登上陆地的植物在生命活动和世代更替的循环往复中，枯死的植

    物不断分解、累积，这些有机物风化之后和岩石混杂在一起，成为富

    含养分、能够养育植物的泥土。蕨类植物灵活运用泥土富含的养分，成功进化出了根系，也扩大了它们的生长范围。

    蕨类植物形成森林之后，昆虫也出现在了陆地上，最后才是鱼类

    完成了戏剧性的登陆之旅。第十章 向干燥的陆地发起挑战—5亿年前

    陆地生活的限制

    划时代的两大发明

    植物的移动能力陆地生活的限制

    就在脊椎动物还以两栖动物的形态在地球上繁衍生息的时候，蕨

    类植物就已经形成了茂密的森林。

    在第76页已经介绍过，蕨类植物在地上依靠茎部支撑身体，还有

    维管束负责把根汲取的水分和营养传输到茎部，并且蕨类植物广泛分

    布在水边。

    此前一直生活在水边的两栖动物，部分演变成为爬行动物，也就

    是恐龙的祖先。

    蕨类植物在进化的过程中，生长区域不断扩大，植物的数量和种

    类增加之后，以植物为食的爬行动物种类也随之增加。并且，以植食

    性爬行动物为食的肉食性爬行动物也实现了进一步的进化。蕨类植物

    的繁荣，使得陆地上构建起了丰富的生态系统。

    蕨类植物虽然成功登上陆地，却终究还是不能远离水边。这是因

    为其受精以及繁殖个体都需要水。

    蕨类植物是一群进化水平最高的孢子植物。孢子是脱离亲本后能

    直接或间接发育成新个体的生殖细胞。蕨类植物通过孢子世代交替。

    孢子萌发形成原叶体，原叶体上产生精子和卵细胞，精子在水中游动

    与卵细胞接触，完成受精。精子游动与卵细胞接触的受精方法，表明

    生命诞生于海洋中。这对于进化之后的陆地植物来说，可能是十分老

    旧的方式。

    人类的受精也是依靠精子游动到卵细胞接触完成的，与远古时代

    的植物并无二致。当然，人类受精不是在海洋中完成的，而是在人的

    体内。

    生命活动的根本是亘古未变的。海洋是生命的摇篮，生活在陆地

    上的生物在进化过程中必须克服一个问题，就是如何能够在陆地上还

    原海洋的环境。登上陆地的蕨类植物，因为精子游动需要水，所以只能栖息在潮

    湿的地方。结果，曾经繁荣一时的蕨类植物，生长范围也只限于水

    边，最终还是没能走进大片未被开拓的陆地。划时代的两大发明

    此后，裸子植物进化，逐渐替代了蕨类植物，开始在陆地上生长

    繁荣。

    裸子植物大约出现在3.9亿年前—3.4亿年前的古生代泥盆纪。

    裸子植物的生长范围不断向内陆拓展，为后来陆地上形成恐龙乐

    园奠定了基础。

    蕨类植物没有进入陆地上的干燥地区，那么裸子植物又是如何实

    现的呢？

    裸子植物在植物进化史中，完成了一项伟大的发明，那就是“种

    子”。

    会产生种子的植物叫作“种子植物”，从这种逻辑上说，裸子植

    物算是种子植物的先驱。

    种子外侧有坚硬的表皮，所以种子植物比蕨类植物的孢子更加耐

    干燥。并且，有了坚硬外皮的保护，种子植物可以等到合适的时机再

    发芽。

    植物生存需要水分。但是即便没有水分，种子也可以移动到有水

    的地方，并且可以一直等到有水的时候再发芽。也就是说，植物的种

    子可以跨越空间和时间。

    裸子植物所做出的努力不只是发明种子，还有一个别出心裁的设

    计，就是“花粉”。蕨类植物通过孢子增殖。看起来孢子好像相当于

    起到了种子的作用，但其实孢子相当于种子植物的花粉。

    花粉不会产生精子，但是会产生精细胞。精细胞与精子类似，但

    是不会通过鞭毛游动，所以在名称上和精子有所区分。

    花粉到达种子的核心—胚珠之后，会将花粉管伸入雌蕊中。精细

    胞会沿着花粉管移动，使胚珠中的卵细胞受精。这种方法就不再需要水的存在。

    这样一来，种子植物就具备了生存竞争的优势，开始在没有水的

    干燥地带广泛分布。植物的移动能力

    裸子植物的长处不仅在于抗干燥，另外一个显著特点是具有发达

    的移动能力。

    蕨类植物受精完成之后，受精卵会直接发育变大，最终成为蕨类

    植物的形态。而种子植物的受精卵会变成种子，种子可以继续移动。

    蕨类植物只能依靠孢子移动，但种子植物获得了花粉和种子两次

    移动的机会。这对于无法移动的植物来说，无疑是一次飞跃性的进

    步。

    裸子植物的优点远远不止于此。蕨类植物的受精发生在孢子形成

    的原叶体上，精子游动到有卵细胞的地方完成受精。这叫作自体繁

    殖。当然，精子也有可能游动到邻近的原叶体上，但终究只能与邻近

    的个体交配。

    种子植物完成了孢子的进化，产生了花粉。蕨类植物的孢子没有

    雌雄之分，但花粉是精子。种子植物的花粉移动到远处，可以与各种

    各样的个体进行交配，从而繁衍出多种多样的后代，加快了进化的步

    伐。

    这样一来，裸子植物的进化过程就比蕨类植物更具多样性。

    裸子植物加快了进化的速度，地球上也产生了形态各异的恐龙。第十一章 下一幕，恐龙灭绝—1.4亿年前

    恐龙称霸地球

    五次物种大灭绝

    恐龙的灭绝

    灾难中的幸存者

    哺乳动物同样幸免于难

    第六次物种大灭绝恐龙称霸地球

    植物变得丰富多彩后，以植物为食的动物也进化成为多种多样的

    形态。其中，有一种动物在进化史上不得不提，那就是恐龙。

    恐龙是一类生活在中生代的蜥形纲动物，分为植食性恐龙和肉食

    性恐龙两大类。裸子植物加快了进化的速度，地球上也产生了形态各

    异的恐龙。为了避免被植食性恐龙所吞食，裸子植物的体形日益庞

    大。结果，裸子植物的体形增大之后，恐龙的体形也随之增大，于

    是，以庞大的裸子植物和大型恐龙为主角的生态系统诞生了。

    众所周知，恐龙统治了三个地质年代—三叠纪、侏罗纪和白垩

    纪，共1.6亿多年。不过，在三叠纪和侏罗纪早期，恐龙仍然未成为非

    常强大的物种。到了侏罗纪末期，庞大的蜥脚类动物成为在这个地球

    上存在过的最大的生物。侏罗纪末期是它们统治地球的“黄金时

    期”，无论多样性、智力、体形，它们都远远凌驾于同时期的其他生

    物。在漫长的恐龙时代，即使是体形最小的蜥脚类恐龙也要比它们栖

    息地内的其他动物要大，而最大的蜥脚类恐龙则比任何其他出现在地

    表的动物都要大出几个等级。五次物种大灭绝

    在地球历史上，曾经风光无限的恐龙遭遇灭绝，是一个惊天动地

    的大事件。

    实际上，地球上的生物此前也经历了几次灭绝的危机。

    单细胞生物在远古时代经历了几次全球性冰期事件之后，顽强地

    存活到了现在。

    之后，生物出现了显著的进化。从发现的动物化石看，生物至少

    经历了五次物种大灭绝，也叫生物大灭绝。

    经科学研究，物种大量灭绝可以认为与气候变化、地壳变动、大

    气成分变化等地球环境的变化相关。

    第一次物种大灭绝发生在古生代奥陶纪末期(约4.4亿年前)。奥

    陶纪活跃着大量的鹦鹉螺和三叶虫，当时还有甲胄鱼等鱼类生活在海

    洋中，陆地上已经出现了原始的植物。

    在古生代奥陶纪末期的物种大灭绝中，地球上84%的物种就此销声

    匿迹，而恐龙灭绝的白垩纪也只有76%的物种消失，此次物种灭绝的规

    模之大可见一斑。

    第二次物种大灭绝是在古生代泥盆纪后期(约3.6亿年前)。这一

    时期，陆地上蕨类植物已经形成了茂密的森林，昆虫已经出现，两栖

    动物刚刚登上陆地。76%的物种在这次大灭绝中消失。

    第三次物种大灭绝发生在古生代二叠纪(2.5亿年前)。这一时

    期，庞大的两栖动物和爬行动物已经灭绝，有96%的物种就此消失，是

    地球历史上规模最大的一次物种灭绝事件。

    古生代的海洋中诞生的三叶虫，在奥陶纪末期的大灭绝中受到了

    毁灭性的打击，但还是有极少数的物种顽强存活了下来。它们后来在

    泥盆纪后期的物种灭绝中再次受到了巨大的打击，仍然有极少数的物种获得了一线生机。但是最终，历经千难万险的三叶虫还是没能挺过

    二叠纪的第三次物种大灭绝，从此在地球上消失了。

    第四次物种大灭绝发生在中生代三叠纪(2.5亿年前—2.1亿年

    前)。这一时期巨大的泛古陆分裂，地下喷吐出的大量二氧化碳和甲

    烷使地球温度上升，氧气浓度明显降低，导致大量生物死亡。

    第四次物种大灭绝中，79%的物种消失得无影无踪。此后，爬行动

    物适应了低氧环境，呈现出一片欣欣向荣的景象，最终恐龙进化为当

    之无愧的地球霸主。

    接下来，第五次物种大灭绝发生在白垩纪(1.4亿年前—6500万年

    前)，恐龙也未能幸免。这一次大灭绝事件最为著名的是长达1.6亿年

    之久的恐龙时代终结，海洋中的菊石类动物也一同消失。地球上70%的

    物种都遭遇了灭绝。恐龙的灭绝

    为什么曾经繁荣一时的恐龙会遭遇灭绝呢？这一戏剧性的事件至

    今仍然是未解之谜。

    据科学家研究推测，恐龙灭绝的导火索，是从宇宙飞来的陨石撞

    击到地球上。

    这一事件发生在6500万年前。

    当时陨石降落的位置大约在现今墨西哥的尤卡坦半岛。陨石具有

    巨大的冲击力，周边广阔的区域都被巨大的火球包裹。被熊熊烈焰包

    裹的岩石落到地球上之后，在地球各处引发了森林火灾，滚烫的热浪

    几乎烧尽了所有生物。

    即便在这个火热的炼狱中存活下来，也不代表能够高枕无忧。巨

    大的陨石落下之后形成了巨大的陨石坑，海水顺势以迅雷不及掩耳之

    势流进陨石坑之后，水位涨满，然后海水又开始逆流。逆流出来的海

    水涌向地面，引发了巨大的海啸，海浪高度超过100米，呼啸着向陆地

    席卷而来，由于地形影响，海啸的高度甚至一度达到200—300米。这

    个海啸持续了数日，海浪发起了多次袭击。

    在这场前所未有的大灾难面前，许多恐龙都惨遭灭绝。不仅如

    此，陨石坠落扬起的粉尘漫天飞扬，笼罩着整个地球，遮挡住了阳

    光，导致地球的气候变得异常寒冷。没有阳光照射的地球，植物全部

    枯死，生存下来的为数不多的恐龙最终也被饿死。

    恐龙就这样从地球上消失了。灾难中的幸存者

    这一场灭顶之灾，使得曾经无限繁荣的恐龙全部灭绝。

    在这个残酷的环境中，有些生物竟然奇迹般地生存了下来。它们

    究竟是怎样避过了这一场亘古未有的大灾难，得以保全自己的呢？

    生存下来的生物都有一个共通点，就是它们曾经是被恐龙蹂躏的

    弱小物种，只能蜷缩在逼仄的环境中，在夹缝中求生存。

    在地球上的恐龙时代，广阔无垠的陆地和海洋都处在恐龙的统治

    之下，有的生物只能栖息在没有恐龙的水边。

    那时，陆地上充满了霸王龙等巨大的肉食性恐龙，海洋中也有庞

    大的肉食性恐龙，却很少有恐龙生活在河流中。因此，一些物种就把

    河流作为安身之所，河流中出现了鳄鱼等爬行动物。

    那么为什么爬行动物能够幸存呢？爬行动物栖息的环境有维持生

    命所必需的水分。水还可以避免高温，具有保温效果，在地球遭遇突

    如其来的寒冬时，水能够帮助生物缓解恶劣环境带来的影响。

    另外，恐龙是体温恒定的恒温动物，但是爬行动物则无法维持体

    温恒定，属于古老的变温动物。意外的是，“无心插柳柳成荫”，恒

    温动物要维持体温恒定，就需要大量的食物。因为爬行动物是变温动

    物，所以温度下降时它们会减少代谢活动，进入睡眠状态，比如蛇、乌龟等爬行动物就会冬眠。因而比恐龙更有生存优势。

    除此之外，鸟类也成功渡过了这个危机。

    已有充分的研究证据证明，鸟是恐龙进化而来的。大型恐龙统治

    陆地之后，翼龙就把恐龙还未涉足的广阔天空作为自己的领地。另

    外，相对弱小的鸟类则选择了在洞穴中或树洞中筑巢，因为有藏身的

    居所，所以才得以幸免于难。哺乳动物同样幸免于难

    除此之外，我们哺乳动物的祖先也在这场灾难中生存了下来。

    在恐龙时代，哺乳动物的祖先还是手无缚鸡之力的弱小物种。

    弱肉强食是自然界的法则之一，只有更强的物种才能够生存下

    来，大自然从来就是一个适者生存的世界。

    那时，体形庞大才具有力量，才更强悍，所以，恐龙在进化过程

    中体形不断增大，而体形弱小的哺乳动物在这一竞争中根本不可能取

    胜。因此，哺乳动物就反其道而行之，把体形弱小作为自己的武器。

    体形弱小，就意味着可以逃到恐龙鞭长莫及的地方，还可以避免成为

    巨大的肉食性恐龙的食物。另外，体形弱小就不需要过多的食物，在

    食物较少的环境中也能够生存下来。

    这样，哺乳动物的祖先就选择了小型化的路线。

    话虽如此，但地球上还是存在小型恐龙。

    兵来将挡，水来土掩，哺乳动物还是找到了新的生活环境，能够

    躲避恐龙的追踪。这就是“夜晚”。

    大多数恐龙都是在白天活动，哺乳动物白天不能安心活动，所以

    就选择在晚上恐龙入睡之后悄悄活动。这对哺乳动物来讲也不是一件

    轻而易举的事情，毕竟恐龙演变成多种多样的形态，尚且都不能在夜

    晚活动。哺乳动物通过长时间的进化，拥有了发达的嗅觉和听觉，能

    够在黑暗中觅食。另外，在逆境中获得的感官和大脑，反而成为哺乳

    动物后来统治地球的武器。

    在恐龙统治地球的1.6亿年间，哺乳动物就只能这样东躲西藏地生

    活，那时它们还是惨遭蹂躏的失败者。但是，塞翁失马，焉知非福，隐姓埋名的生活反倒使哺乳动物在闻所未闻的大灾难中得以保全自

    己，虽然身体相对弱小，但哺乳动物还是在食物匮乏的寒冷环境中生

    存了下来。第六次物种大灭绝

    可以说，地球现在正面临着第六次物种大灭绝的危机。

    每年100万个物种中灭绝的物种数量，是衡量物种灭绝的指标，这

    个数值往往是0.1左右。也就是说，每年100万个物种中就有0.1个物种

    灭绝。现在已知地球上共有200万个物种，也就是说，现在每10年就会

    有2个物种消失。

    而地球历史上最大规模的物种大灭绝，也就是二叠纪末期物种大

    灭绝的相应数值则是110。但是，现在呢？

    近200年间，共有106种脊椎动物灭绝。目前在我们面前上演的物

    种灭绝，已经可以匹敌生命进化史上最大规模的那次物种大灭绝。

    过去的物种大灭绝是由于火山喷发、陨石袭击等物理现象引起

    的。第六次物种大灭绝的特别之处是由生物自身引起的，而引起这一

    灾难的生物，没错，正是我们人类。

    请大家回想一下，在曾经的物种大灭绝中，面临险境的无一例外

    都是当时统治地球的强者，而后失败者开创一个新时代。现在人们高

    喊“保护地球”“保护生物”，但是即将面临危机的，难道不是地球

    的统治者，不正是我们人类吗？

    即便人类灭绝，地球也不会受到任何影响。生物虽然可能会受到

    人类的牵连，但最终还是会诞生新的物种，建立起新的生态系统。

    与38亿年生命进化史的巨变相比，人类出现，人类灭亡，都不会

    在地球历史上激起一点儿涟漪。第十二章 使恐龙走向死亡的花—2亿年前

    恐龙灭绝的原因

    裸子植物和被子植物的区别

    进化速度加快

    美丽花朵的诞生

    草和树木，孰优孰劣？

    速度的进一步提升

    走投无路的恐龙

    进化增速的车轮不会停止

    缩短生命周期恐龙灭绝的原因

    曾经风光无限的恐龙最终走向灭绝的原因，上文已经介绍过，是

    6500万年前陨石撞击地球，导致地球环境发生巨变。

    实际上在陨石撞击地球之前，恐龙就已经走上了衰退的道路。衰

    退的原因，是植物的进化。

    那么，恐龙是如何被逼上灭绝之路的呢？

    产生种子的种子植物，分为被子植物和裸子植物。

    中生代侏罗纪(2亿年前—1.45亿年前)恐龙称霸地球的时候，在

    地球上生长繁殖的植物是裸子植物。裸子植物不会开出美丽的花。所

    以在侏罗纪的森林中，完全没有我们想象中的色彩斑斓的花朵。

    之后，从侏罗纪到白垩纪(1.45亿年前—6500万年前)，被子植

    物出现，并开出了花。

    被子植物是种子植物中出现的新物种。

    我们在前文已经介绍过，裸子植物凭借花粉和种子这两种伟大的

    发明，在广阔的内陆站稳脚跟。而被子植物则是以“速度”为秘密武

    器，在地球上实现了繁荣。裸子植物和被子植物的区别

    根据教科书的介绍，裸子植物的胚珠是裸露的，而被子植物胚珠

    被子房包裹，没有裸露在外。

    或许大家会提出疑问，胚珠是否裸露在外，真的重要到需要靠这

    一特征将种子植物一分为二吗？胚珠被子房包裹是植物进化过程中革

    故鼎新的大事件，胚珠有了子房的包裹之后，植物实现了戏剧性的进

    化过程。

    被子植物的特征是胚珠没有裸露在外。而胚珠就是种子的前体。

    对植物来讲，最重要的就是代表新一代的种子。也就是说，胚珠

    裸露在外，就意味着植物最重要的部分却处在毫无防备的状态。但

    是，突然有一天，有一种植物用子房把最重要的种子包裹了起来，这

    就是被子植物。

    子房的发明，对植物来说是一次巨大变革。

    子房会伸展出雌蕊。花粉附着到雌蕊上之后会生长出花粉管，花

    粉管延伸到雌蕊中，最终到达子房中的胚珠，完成受精。胚珠得到了

    子房的保护，就可以安全地进行受精。

    子房的优点远远不止于此。

    实际上，胚珠被子房包裹起来之后，还发生了一件开天辟地的大

    事，那就是受精速度的提升。进化速度加快

    那么，裸子植物为什么会把至关重要的胚珠裸露在外面呢？

    胚珠要成为种子，就要与花粉结合。也就是说，要捕捉风吹来的

    花粉并进行受精，就必须将胚珠放置在外侧。

    但是，成熟的卵细胞不能一直裸露在外面，所以裸子植物在捕捉

    到花粉之后会使胚珠成熟。

    裸子植物的形态非常古老，甚至被称为“活化石”。我们以银杏

    为例具体看一看。

    大家都知道，银杏树有雌雄之分。雄树产生的花粉随风飘荡，来

    到雌树之后，被吸收到体内，花粉会在雌树中产生两个精子。确认花

    粉到来之后，雌树会花费四个月的时间使卵细胞成熟，而雄树会为精

    子准备好游动的“泳池”。卵细胞成熟之后，精子就会通过准备好的

    泳池到达卵细胞所在的地方。

    蕨类植物只能在水边受精，与之相比，雄性银杏树中的“泳

    池”结构确实是很了不起的一项发明。当然，这个令人耳目一新的系

    统放在现在来讲就显得有些古老陈旧了。现在仍然在沿用这一古老系

    统的裸子植物也就只有银杏和苏铁两种了。

    现在的裸子植物采用的是稍加改良的新系统。我们来看一下裸子

    植物中具有代表性的松树。

    松树会在春天的时候产生新的松果。松果其实是松树的种子。松

    果也叫球果，球果是成熟的球花，不是我们平时所说的果实，裸子植

    物是没有果实的。

    松树通过风让花粉到达其他松树。松果的鳞片打开的时候，花粉

    会进入松果中。然后松果的鳞片就会关闭，一直到第二年秋天才会再

    次打开，花粉中的精子与卵细胞结合形成受精卵，受精卵会在松果中

    经过漫长的岁月逐渐成熟。从裸子植物进化而来的松树，从花粉到达直到受精完成都需要花

    费一年左右的时间。那么，被子植物需要多久呢？

    被子植物能够在安全的植物子房内进行受精，因此被子植物在花

    粉到来之前，就会使胚珠处于成熟的状态。万事俱备，只欠东风，花

    粉到来之后就可以迅速完成受精。

    花粉到达雌蕊到受精完成，只需要几天的时间。快的情况下，几

    个小时就可以完成。裸子植物原本需要一年时间完成的事情，被子植

    物在短短几个小时就可以完成，速度提升之快令人咋舌。

    受精时间缩短，到底能给植物带来什么呢？

    原本产生种子需要漫长的岁月，如果只需要几个小时或几天，那

    么植物就可以不断产生种子，提升世代更迭的速度。

    世代更迭加快，就意味着进化速度加快。

    这样一来，植物的进化速度就得到了显著提升。美丽花朵的诞生

    在进化速度不断加快的过程中，被子植物拥有了“美丽的花

    朵”。

    植物美丽的花朵主要是为了吸引昆虫进行传粉。

    风媒花即利用风力作为传粉媒介的花。风媒花的特征是：花小，花被简单，无香气和蜜腺，花粉量多，干燥而轻盈，便于被风吹送到

    很远的地方。具有风媒花的植物，也被称为风媒植物。

    风媒植物的花不需要装饰得特别美丽。靠风把花粉从雄花搬运到

    雌花上的成功概率很小，所以与其把能量用在装饰花瓣上，不如用来

    产生更多的花粉。风媒植物会产生大量的花粉，就是这个原因。

    现在松树、杉木、扁柏等裸子植物产生大量的花粉，四处飘散，引发花粉过敏，就是因为它们都是风媒植物。

    从裸子植物进化而来的被子植物原来也是风媒花，一个偶然的机

    会，使得昆虫开始帮它们搬运花粉。

    原本昆虫也不是为了搬运花粉而接触花的，是为了吞食花粉。昆

    虫吞食花粉之后，部分花粉附着在昆虫身体上，昆虫来到别的花时，花粉就附着到了雌蕊上。就这样，昆虫倒是不经意间帮助花搬运了花

    粉。

    虽然昆虫会吞食部分花粉，但是昆虫可以在不同的花之间移动，如果让花粉附着在昆虫身体上，就能实现高效地搬运花粉。因此，比

    起依靠风不知道将花粉吹荡到何处，还不如让昆虫吃掉一点儿花粉，成功的概率更加可观。

    昆虫搬运花粉也使植物不必再产生大量的花粉，这样一来就节约

    了能量消耗。植物使用节省下来的能量演化出花瓣，使得花朵更加炫

    目，以便更利于“招蜂引蝶”。为了想方设法地吸引昆虫，植物甚至为昆虫准备了甘甜的蜜汁，散发出芳香的气味，于是才有了我们今天看到的五彩缤纷的花朵。草和树木，孰优孰劣？

    草和树木，哪个是进化过程中更高级的形态呢？

    可能大多数人会觉得，树木体形庞大，树干挺拔，枝繁叶茂，所

    以树木是更高级的形态。其实不然，形态更加高级的是草。

    最初从海洋登上陆地的是苔藓植物等小植物，还不能称之为草。

    后来，它们进化成蕨类植物之后，通过结实的茎和管胞这一输导组

    织，长成了参天大树。渐渐地，陆地上出现了蕨类植物的森林。

    之后，裸子植物、被子植物等物种相继出现，植物仍然保持庞大

    的体形，形成了巨大的森林。

    草的形态，最早出现在白垩纪末期。

    大家在看恐龙电影的时候会看到庞大植物形成的茂密森林，因为

    那个时代的植物大多体形庞大。恐龙称霸地球的时候，地球温度较

    高，植物进行光合作用所需的二氧化碳浓度也比较高，因此植物生长

    旺盛，体形日渐庞大。

    缺少阳光植物就无法进行光合作用，所以体形高于其他植物，有

    利于植物得到更多的太阳光来进行光合作用，更加有利于生长。于是

    植物之间你追我赶，不断增大体形。

    然后植食性恐龙为了吃到高处的叶子，体形也逐渐庞大。植物为

    了避免被恐龙吞食，体形就越发庞大。恐龙为了吃到更高处的叶子，不仅身体变大，还长出了长长的脖子。植物和恐龙就上演了一场体形

    增长的竞赛。

    可以说越大越好，在远古时代，无论是动物还是植物，体形庞大

    确实能够在生存竞争中占据一些优势。速度的进一步提升

    时过境迁。到了白垩纪末期，原本地球只有一块大陆，在地幔对

    流的影响下，大陆开始分裂、移动。分裂后的大陆之间发生碰撞，陆

    面扭曲隆起，形成了山脉。气流遇到山脉只能爬升，爬升过程中，水

    汽不断积聚，聚集到一定程度便成云降雨。地壳运动使得地球气候变

    得不稳定。

    降落到山上的雨成为河流，河流冲刷地面，夹杂着泥沙在下游流

    域形成了三角洲。三角洲的环境也是不稳定的，不知道什么时候会下

    大雨，会发洪水。在那样的环境中，植物无法循序渐进地长成参天大

    树。草反而能够快速地开花，留下种子，完成世代更迭，因此，大量

    的草迅速分布开来。

    被子植物仅仅通过缩短受精时间，就加速了世代更替。而进化成

    短短一两年就会枯萎的草之后，世代更迭的速度就有了进一步提升。

    被子植物成为草之后，为了应对瞬息万变的环境，开始了爆发式的进

    化。可以说，被子植物的进化是自由随意的。

    就像陆地上的哺乳动物再次回到海洋中成为鲸一样，其中也有植

    物为了适应环境，由草再次变回了树木。在昆虫较少的环境中，有的

    植物从虫媒花再次变回了风媒花。这样，地球上的各个角落，就演变

    出了多姿多彩的植物。走投无路的恐龙

    被子植物通过加快世代更替，能够尽快地适应环境，实现了巨大

    的进化，而恐龙已经逐渐被逼迫到万劫不复之地。

    当然，恐龙也不是完全没有进化。一般认为是由于恐龙的进化速

    度远远不敌被子植物。例如，小孩子们十分喜欢的三角龙，就为了吞

    食开花的被子植物，实现了进化。之前，植食性恐龙和裸子植物互相

    竞争，体形逐渐庞大，恐龙为了吃到高处的叶子，脖子变得很长。但

    是三角龙不一样。三角龙腿很短，个头儿也很小，并且三角龙的头向

    下，它的样子就好像植食性动物中的牛或者犀牛。这种形态非常适合

    吃地上的小草。

    但是被子植物进化的速度确实远远超过恐龙进化的速度，就连三

    角龙也很难追得上植物进化的速度。

    被子植物在短时间内进行了各种各样的尝试，并且被子植物为了

    避免被植食性恐龙吞食，也做出了种种努力。比如，植物逐渐产生了

    生物碱等具有毒性的化学物质，恐龙无法应对植物释放的有毒物质，发生消化不良，最终中毒死亡。

    实际上，从白垩纪末期的恐龙化石中就可以发现，有些恐龙的器

    官异常肥大，蛋壳很薄，似乎遭遇了严重的生理障碍，古生物学家推

    测是中毒。我们现在可以在科幻电影《侏罗纪公园》中一睹恐龙曾经

    的样貌，不过这样想来，电影中也有三角龙因食用有毒植物中毒死亡

    的情节。

    在加拿大艾伯塔省的德拉姆黑勒镇曾经发现了许多恐龙时代末期

    的化石，从该地区7500万年前的地层中发现了三角龙等8种角龙，但是

    7000万年前以后，角龙只剩下了1种。但是这一时期，哺乳动物的化石

    种类却从10种增加到了20种。

    确实，恐龙灭绝的直接原因是陨石碰撞地球，但是无法适应时代

    变换的恐龙其实早就走上了逐渐衰退的道路。进化增速的车轮不会停止

    植物从裸子植物进化到被子植物，世代更迭的速度不断加快。

    植物进化成草，其实是向单子叶植物的进化过程。

    单子叶植物是由木兰、樟树等家族的成员进化而来的。植物实现

    了从大树到小草的进化。植物进化成草和单子叶植物的出现，几乎发

    生在同一时期，现在的单子叶植物也全部是草。

    与单子叶植物相比，之前的植物叫作双子叶植物。不知道是不是

    因为草这种植物比较高级，除了单子叶植物之外，还有双子叶植物直

    接进化成草，而单子叶植物草本和双子叶植物草本在进化之路上逐渐

    泾渭分明。

    关于单子叶植物和双子叶植物的区别，顾名思义，就是双子叶植

    物的子叶有两片，而单子叶植物只有一片。另外，教科书中讲到，双

    子叶植物茎的断面有导管和筛管形成的环状形成层，而单子叶植物没

    有形成层。除此之外，双子叶植物的根分为主根和侧根，形状比较复

    杂，而单子叶植物的根则像胡须一样细，被称为“须根”。另外，从

    叶脉来看，双子叶植物是网状脉，叶脉伸展比较复杂，单子叶植物则

    是平行脉，叶脉并列伸展。

    这样看来，大家可能会觉得单子叶植物结构简单，比较古老，而

    结构复杂的双子叶植物则像是更高级的植物。实则恰好相反，植物向

    单子叶植物进化，是丢掉了冗余和繁杂的结构，变得简单化了。

    树木进化成草，是为了进一步加快生长速度。如果想要增加体

    形，就需要把自身的结构打造得天衣无缝，但如果只是小草，就不需

    要复杂的结构，所以单子叶植物的目标就是实现简单的生长。缩短生命周期

    植物从树木进化成了小草，想来真非常不可思议。

    木本植物可以存活几十年、几百年，甚至有的树龄超过了几千

    年，但是草本植物的寿命只有不足一年，最长也不过几年。这样一

    来，能够存活几千年的植物为什么还要进化成寿命更短的植物呢？

    所有的生物都是不想死亡的，所以在努力进行各种生命活动。植

    物开枝散叶，为了沐浴更多的阳光，动物也拼尽全力躲避天敌的追

    捕。

    在第50页已经介绍过，死亡是生命自己的发明成果。通过生命的

    接力，不断保持变化，是生命的永恒之道。

    大家都知道，跑完长距离的马拉松是一件困难的事情，如果是跑

    道陡峭不平的障碍跑，是不是更困难呢？要跑到42195米的尽头，不是

    一件容易的事情吧？但如果是100米呢？大家一定都可以拼尽全力吧。

    哪怕多少有点障碍物，想必大家也可以拼尽全力跨越障碍。如果让马

    拉松选手和小学生之间进行一场对决，同样的距离，马拉松选手一口

    气跑完全程，而小学生每100米进行一次接力，最后，哪怕是专业的马

    拉松选手，也比不过接力的小学生奋力奔跑的速度。

    植物也是一样，要存活几千年十分困难，如果中途遇到阻碍，说

    不定就会枯死。但如果寿命只有一年，那就更容易安然度过。因此，植物选择了缩短寿命，就像尽力跑完100米，然后交出接力棒一样，通

    过缩短寿命实现持续的世代更迭，并且植物还可以在世代更迭中产生

    变化，实现进化。

    被子植物的世代更迭，帮助它们适应了瞬息万变的环境和时代。第十三章 花与虫的共生关系—2亿年前

    共生的力量

    被子植物的初恋

    果实的诞生

    鸟类的进化

    自投罗网，反而是成功之道

    是什么催生了共生关系？共生的力量

    被子植物成功地加快了世代更迭的速度，那么，被子植物是向着

    怎样的方向进化的呢？

    它成功的秘诀是“积极与其他生物建立联系”。被子植物与其他

    生物相互影响，产生了多种多样的可能性。而裸子植物与其他生物的

    关联相对较少。这一差异，也是导致裸子植物、被子植物的势力出现

    逆转的一个原因。

    那么，被子植物与怎样的生物建立了怎样的联系呢？

    它最早的伙伴就是前面介绍过的昆虫。被子植物为昆虫提供花粉

    和花蜜，作为交换，昆虫为被子植物搬运花粉，两者之间建立起了共

    生关系。

    在这个相亲相爱的共生关系建立过程中，最早开始搬运花粉的，是金龟子家族的成员。换句话说，金龟子就像是植物的初恋。被子植物的初恋

    说起初恋，总是给人一种生涩的印象，这种感觉亘古未变。

    在现今自然界，金龟子也算不上是灵巧的昆虫。

    蝴蝶、蜂蜜等昆虫会在花朵之间飞来飞去，而金龟子只会猛地坠

    落到花朵上，将花粉吃掉之后在花朵之间移动。在蝴蝶、蜜蜂等昆虫

    出现之前，最早负责搬运花粉的，就是这种笨拙又可爱的昆虫。

    在搬运花粉的昆虫中，有效率相对较高的，也有效率较低的。从

    植物的立场来讲，自然是希望效率高的昆虫能够来为自己搬运花粉，于是，植物就开始主动选择自己的伙伴。

    而为了满足植物的要求，流连于花丛之间的蜜蜂就出现了，于

    是，很多植物就选择聪明的蜜蜂作为自己的伴侣。

    植物通过美丽的花瓣吸引蜜蜂，除了花粉之外，还额外准备

    了“花蜜”作为赠送给蜜蜂的美食。准备好的丰盛美食，还会把蜜蜂

    之外的其他昆虫吸引过来，所以，植物为了把花蜜只赠送给聪明的蜜

    蜂，就把花蜜隐藏在里面，把花的形状复杂化，防止其他昆虫入侵。

    而蜜蜂在花的形状变复杂之后，掌握了识别花朵以及潜入花朵的能

    力。

    这样，植物和昆虫就实现了共同进化。果实的诞生

    被子植物提升进化速度，凭借的不只是与昆虫共生的花朵，果实

    也是植物在戏剧性的进化过程中为了与动物共生发明的宝藏。

    裸子植物和被子植物的区别是种子的前身——胚珠是否裸露在

    外。裸子植物的胚珠裸露，而被子植物用子房将至关重要的胚珠包裹

    了起来。有了子房的包裹，胚珠才能够忍耐干燥的环境。子房还可以

    防止胚珠被害虫或其他动物吞食。

    但是，哺乳动物好不容易把子房吞进体内，却会把一同吞进体内

    的种子随粪便一同排出体外。结果，种子便阴差阳错地移动到其他地

    方。于是，植物通过产生果实的方法散播自己的种子。

    动物如果吃掉植物的果实，就会连同种子一起吃掉。在消化过程

    中，动物已经移动到别处，而种子穿过动物的消化道，随着粪便排出

    动物体外，这样一来种子也就随之移动了位置。

    大千世界，无奇不有。被子植物为了使种子被动物吃掉，竟然让

    原本保护胚珠的子房进化成了果实。植物为动物提供食物，动物为植

    物搬运种子。通过果实，动物与植物之间建立起了互惠互助的关系。鸟类的进化

    鸟是脊椎动物亚门的一纲。现在主流的科学观点认为，羽毛类恐

    龙中的一个分支进化成了鸟，鸟是由恐龙进化而来，目前也已拥有充

    分的化石证据。已经知道的是，在白垩纪时期，鸟类就已经开始繁荣

    昌盛，并且取代了翼龙，成为当时的空中霸主。这一现象，与被子植

    物出现，植物丰富多彩的进化结果不无关系。

    植物拥有了花朵之后，出现了吞食花蜜、搬运花粉的鸟类。配合

    花的形状，鸟类也进化出各种各样的形态。另外，为了采食植物，昆

    虫也实现了进化。后来，植物又产生了各种各样的果实，食物的多样

    化为鸟类进一步的进化演变奠定了基础。

    现在，吞食植物的果实，搬运种子的任务，不再是哺乳动物唱主

    角，更多的是由鸟类承担。因为哺乳动物有牙齿，有可能把种子连同

    果实一同嚼碎，但是鸟类没有牙齿，会将种子囫囵吞下去。另外，鸟

    类消化道比较短，所以种子在体内穿过后也不会被消化。鸟类可以在

    天空中翱翔，与哺乳动物相比，移动的距离更远。因此，对于植物来

    说，鸟类才是搬运种子的最佳拍档。

    植物为了让鸟类更高效地搬运种子，还发明了一个标记，就是果

    实的颜色。

    有的果实成熟之后会变成红色，因为变成红色之后果实会更醒

    目。如果种子成熟之前就被吃掉，反而得不偿失，所以没有成熟的果

    实颜色和叶子相同，不会过于显眼。另外，成熟之前，果实味道比较

    苦，同样是为了避免提前被吃掉。

    所以，红色表示“你赶快来吃掉”，绿色表示“你不要吃掉

    我”，这就是植物和鸟类之间的暗号。自投罗网，反而是成功之道

    植物开花吸引蜜蜂、牛虻等昆虫。植物为昆虫提供花粉、花蜜，作为交换，昆虫为植物搬运花粉，帮助植物传粉。

    另外，植物还会通过甘甜的果实吸引鸟类。植物为鸟类提供果实

    作为食物，反过来，鸟类需要为植物搬运种子。

    对于无法移动的植物来讲，能够发生移动的机会只有两次：一次

    是花粉，另一次则是种子。植物为了最大限度地利用仅有的两次机

    会，想方设法让昆虫为自己搬运花粉，让鸟类为自己搬运种子。

    那么这样的关系是如何建立起来的呢？

    早在白垩纪时期，昆虫就开始接近花朵，但不是为了搬运花粉，而是为了吃掉花粉，昆虫是会吃掉植物花粉的敌人。一个偶然的机

    会，附着在昆虫身上的花粉被带到了其他花朵上，完成了传粉，于

    是，原本将昆虫视为敌人的植物巧妙地化敌为友，与昆虫成为伙伴关

    系。

    那果实呢？植物的果实也是在白垩纪进化而来的。鸟类最开始也

    不是抱着为植物搬运种子的善心来接近植物的，可能也是为了采食种

    子和子房。后来，植物同样与鸟类化敌为友。

    植物的成功之道，就是巧妙地自投罗网，甘愿被采食。是什么催生了共生关系？

    自然界是一个弱肉强食的世界，生物只有在利益至上的残酷竞争

    中获胜才可以生存下来。那里没有道德，不管动用怎样的手段，生存

    下来就是胜者。人类社会的竞争在这样的竞争面前，恐怕根本不值一

    提。

    即便在这样恶劣的环境中，植物还是摸索到了共存之道，掌握了

    与其他生物互帮互助的诀窍。

    比起竞争，互帮互助更利于生存。这就是残酷的自然界中，植物

    给出的答案。

    那么，为了建立互帮互助的共生关系，植物做出了怎样的努力

    呢？植物为昆虫准备了花粉和花蜜，为鸟类准备了甘甜的果实。从结

    果来看，比起自己的利益，有时候优先照顾别人的利益，首先给予他

    人，更能建立起对自己有利的合作关系。第十四章 古老物种的生存之道—1亿年前

    选择裁员

    被逼无奈的针叶树

    古老物种的生存之道选择裁员

    在生命进化过程中，并不是所有植物都进化成了草，只是部分被

    子植物进化成了草，也有很多木本植物选择了进化为树木的生存方

    式。

    被子植物中的木本植物里出现了新的物种，那就是冬天会落叶的

    落叶树。

    落叶树的诞生，是在白垩纪的末期。那时候陨石撞击地球，地球

    的气候环境变得异常恶劣，才使得恐龙走向灭绝。在那样的环境中，植物发明出了可以御寒的机制—落叶。

    落叶是一个非常先进的机制。

    对植物来说，叶子是进行光合作用不可或缺的器官。但同时，水

    分也会通过叶子蒸腾流失，这也是叶子的缺点。

    光合作用是化学反应，需要依赖温度和光照。陨石撞击地球扬起

    的漫天粉尘遮挡住了阳光，导致植物光合作用能力下降，气温下降也

    会导致光合作用能力下降。同时，根的功能会下降，导致植物供水不

    足。光合作用能力下降的同时还在浪费所剩无几的水分，这样叶子反

    而变成了植物的负担。

    在这样的状态下，比起茁壮生长，暂时的忍耐显得更加重要，所

    以植物宁可不能进行光合作用，也要优先节约水分，于是选择了“落

    叶”。这一演化举措，本质上跟公司裁员有异曲同工之妙。

    落叶树掌握了低温条件下的生存技巧。

    也有的树木叶子不会掉落，例如栎树和樟树，即使到了冬天，叶

    子也不会掉落。这样的植物叫作“常绿树”，其中叶片表面有光泽的

    树木叫作“照叶树”。

    树叶表面有光泽是因为角质层将叶片抛光。角质层能够有效防止

    叶片的水分蒸发，但是仅靠这个方法无法适应残酷的低温环境，所以，现在照叶树也只出现在温暖的地区，而落叶树反而更适应寒冷的

    环境。被逼无奈的针叶树

    被子植物中的树木分为落叶树和常绿的照叶树，而相对落后的裸

    子植物中的树则叫作“针叶树”。

    为了抵抗低温环境，裸子植物将叶片抛光的同时，使叶片变细，哪怕会牺牲掉一定的光合作用能力。这些树木的叶子像针一样细，所

    以叫作针叶树。

    相比于进化并适应寒冷环境的落叶树，针叶树则显得陈腐落后。

    但是，分布在西伯利亚和加拿大北部地区的泰加林，北海道的萨哈林

    冷杉、鱼鳞云杉等，它们都是针叶树，却在最为寒冷的地区形成了广

    袤的森林。

    其实被子植物发明了“导管”机制。

    少数裸子植物和蕨类植物只有管胞而无导管，它们通过管胞运输

    水分。细胞和细胞之间存在细小的孔隙，可以通过孔隙在细胞之间按

    顺序传递水分，好像消防作业中的传水桶一样。

    管胞是蕨类植物进化出来的系统。虽然运输水的效率较低，但毕

    竟是专门用来传输根吸收的水分的。另外，管胞还发挥着茎的作用，支撑着植物的身体，所以细胞壁较厚，运输水分的孔隙无法扩大。

    与之相对，被子植物则是将细胞之间的细胞壁完全打破，形成空

    洞，具有了导管，可以像水管一样源源不断地传输水分。另外，支撑

    身体的细胞和运输水分的细胞之间分工明确，被子植物可以将输水部

    分变粗。这样一来，被子植物就能够通过输水专用的空洞组织大量运

    输根部汲取的水分。

    但管胞同样可以传输水分，所以裸子植物就利用管胞，按部就班

    地生长。

    但是，那个时代开始要求速度。为了应对环境的变化，被子植物

    不得不加快世代更迭的速度，需要快速地生长、开花，这样的情况

    下，导管就发挥了高效运输水分的优势。古老物种的生存之道

    但是这个新系统也有它的弊端，就是无法耐受水的冻结。

    导管中的水连在一起形成水柱，只会向上汲取水分供叶片蒸腾。

    拥有导管的植物就是通过这样的系统汲取水分的。

    如果导管中的水冻结，冰融化时产生的气泡就会使水柱出现空

    洞，这样水柱就会出现中断，无法再向上运送水分。

    另一方面，裸子植物的管胞之间具有小的孔隙，管胞通过孔隙在

    细胞之间按顺序传输水分。这与水分在导管中连绵不断地流淌相比，效率自然是比较低。效率低也比没有效率好，所以，裸子植物在冰天

    雪地的环境下也可以继续汲取水分，维持生存。这样一来，裸子植物

    就能够发挥抗冰冻的优势，在极地寒冷地区生长繁荣。

    被子植物在地球上出现后，分布范围不断扩大。同时期，恐龙和

    裸子植物被迫逐渐衰退。恐龙无法吞食被子植物，与裸子植物一起被

    剥夺了生存环境，结果就是被子植物在适合生长繁殖的温暖环境中茁

    壮生长，裸子植物则转移到了寒冷的地区。

    现在，出现在北方大地上的针叶林，就是那些曾经受被子植物驱

    赶的裸子植物的后代。

    不过，裸子植物安然无恙，秘诀也在于它落后的系统。第十五章 哺乳动物的生态位战略—1亿年前

    弱者获得了什么

    生物的生态位战略

    生存竞争的开端

    “分居”战略

    在同一环境中“分居”

    新的生态位在哪里？

    哺乳动物能够统治世界的理由

    走向灭亡的物种

    “分散”战略弱者获得了什么

    大家可能都觉得哺乳动物出现在恐龙灭绝之后，其实不然，哺乳

    动物的历史更加悠久。

    哺乳动物是由爬行动物进化而来的。而爬行动物的祖先双弓动物

    由两栖动物进化而来。

    之后，最早的哺乳动物出现在中生代三叠纪后期，大约2.5亿年

    前，与恐龙几乎出现在同一时期。

    但是，后来统治地球的却是恐龙。

    我们哺乳动物的祖先，在与恐龙的争霸中败下阵来。

    后来哺乳动物为了躲避大型恐龙，选择在夜间恐龙活动少的时间

    出来觅食，进化成了夜行性生物。

    但是弱小的哺乳动物也拥有弱者才能获得的技能，那就是发达的

    听觉和嗅觉，使它们能够躲避天敌追捕，在黑夜中觅食。它们动作敏

    捷，能够灵巧地躲到狭小的地方。

    哺乳动物获得的另一个武器就是“胎生”。

    产卵之后，弱小的哺乳动物无论怎样努力保护自己的卵都无济于

    事，最终只能忍痛放手，甚至还会因此而丢掉性命。最终拼命守护的

    卵还是被无情夺走，落入虎口。

    所以哺乳动物不再产卵，而是选择在腹中养育胎儿，然后将胎儿

    分娩。这就是胎生。

    生物在地球上生存，需要“生态位”。

    恐龙还存活的时候，大部分的生态位都被恐龙占据。哺乳动物就

    只能在恐龙不活动的夜晚寻求自己的生态位。

    生物生存所必需的生态位究竟是什么呢？下文，我就生态位做一些简短的说明。生物的生态位战略

    在人类的商业世界中，有一种说法叫作“缝隙营销”。

    缝隙(Niche)指的是在大市场和大市场之间的缝隙中存在的小市

    场。缝隙这个词原本是生物学用语，后来才拓展为市场用语。Niche这

    个词原本指的是寺院等的墙壁上用来摆放装饰品的壁龛，后来意思发

    生转变，指“某个物种生存所必需的生境”。在生物学上，Niche被译

    为生态位[1]。

    一个壁龛只能放置一件装饰品，同样，一个生态位也只能容纳一

    个物种。

    对生物来说，Niche指的不只是缝隙的意思，它指的是每种生物生

    存所必需的生境最小阈值。所有生物都有属于自己的生态位。每种生

    物的生态位都不会重叠。如果生态位重叠，那么重叠的部分一定会产

    生激烈的竞争，最终只能留下一个物种。

    这就好像抢椅子游戏一样。在抢椅子游戏中获胜的生物，就能够

    占据生态位。

    争夺生态位，就好像棒球运动中的防守行为一样。

    编号为1的王牌投手只有一人，捕手、一垒手也都只有一人。投手

    轮换的时候，必须有一名投手退出投手板。生态位就好像投手板，只

    能容纳一个物种。

    所以，生物围绕着生态位展开了激烈的竞争。生存竞争的开端

    一个生态位只能有一个物种，不会共存，第二名就只有灭亡的命

    运。

    那么，这样残酷的自然界是从什么时候形成的呢？

    有一个实验叫作“竞争排斥实验”。

    这个实验是由高斯进行的，他在同一个水槽中培养大草履虫和双

    小核草履虫两种草履虫。

    大家猜想一下发生了什么？虽然水和食物绰绰有余，但最终还是

    只有一种草履虫生存了下来，另一种被无情地驱逐，最终死亡。

    几种生物如果处于同样的生态位，是无法共存的。只有强者能够

    存活，弱者只会面临被淘汰的命运。这就是“竞争排斥法则”。

    明星之间也非常忌讳“撞角色”。电视节目中不需要两个特征相

    同的演员，一个人出演，另一个人就不会被雇用。动物界生态位的竞

    争简直就与演艺界的竞争同样激烈。

    竞争排斥法则早在草履虫的单细胞生物世界就已经出现了。“分居”战略

    不可思议的是，相似的生物不能共存。只有胜利者才能生存下

    来，第二名及之后的生物都难逃灭绝的命运。

    如果是这样，为什么自然界有这样多姿多彩的生物呢？

    实际上，高斯的实验还有一个后续。

    高斯更换了草履虫的种类，换成培养大草履虫和袋状草履虫，结

    果观察到了不同的结果。两种草履虫都没有灭亡，在同一个水槽中实

    现了共存。

    为什么这个实验中两种草履虫实现了共存呢？

    其实是因为两种草履虫生存的环境和食物都不一样。

    大草履虫生活在水槽上方，以浮游的大肠杆菌为食。

    另一方面，袋状草履虫生活在水槽底部，以酵母菌为食。

    也就是说，大草履虫是水槽上方世界中的第一，而袋状草履虫则

    是水槽底部世界中的第一。

    所以，就算是生活在同一个水槽，只要生活在不同的世界，就可

    以避免竞争，实现共存。这就叫作“分居”。

    也就是说，生活在相同环境中的生物会产生激烈的竞争，只有第

    一名才能够生存。但是如果生活的环境不同，就能够实现共存。

    自然界中存在着许多生态位。所有的生物对生态位进行了划分，分别栖息在自己的环境中。并且，所有生物的生态位都没有重叠，就

    好比所有演员的角色都不会完全重合，每一个物种都是独一无二的。在同一环境中“分居”

    实际上所有生物真的都是第一，分别占据着不同的生态环境吗？

    我们来看一下哺乳动物的世界。

    非洲的热带稀树草原上，生活着各种各样的植食性动物。它们实

    际上真的分居在不同环境中吗？

    斑马以草原上的草为食，而长颈鹿吃的不是地面上的草，是高大

    树木上的树叶。也就是说，斑马和长颈鹿虽然同样生活在热带稀树草

    原上，但食物不同，不会产生竞争关系。

    以草原上的草为食的，除了斑马，其实还有其他动物，例如牛

    羚、汤姆森瞪羚，但这些动物的食物都是不同的。

    马家族中的斑马，吃的是草的顶端；牛家族中的牛羚吃的是草的

    茎和叶子，汤姆森瞪羚吃的则是接近地面的比较矮的草。这样一来，虽然同样是热带稀树草原上的植食性动物，但吃的是草的不同部位，所以实现了共存。

    另外，热带稀树草原上有白犀牛和黑犀牛两种犀牛，这两种犀牛

    也不会争抢食物。

    白犀牛的嘴比较大，吃的是靠近地面的比较矮的草。黑犀牛的嘴

    尖尖的，吃的是较高的草。它们和前面讲到的草履虫一样，分享着不

    同的食物。

    所以生态位不单单是指空间环境，即便处在同一空间，只要食物

    不同就可以共享不同的生态位。另外，生活的季节不同也可以共享不

    同的生态位。我们把改变空间或食物，以实现共存的行为叫作“分

    居”。

    其实原本生物也不是为了和平共处才选择“分居”的，只是激烈

    的竞争导致的结果变成了“分居”。新的生态位在哪里？

    这样，所有的生物都有属于自己的生态位，自然界被众多生物的

    生态位填满。这就好像是抢椅子游戏一样，一把椅子只能坐一种生

    物，所有的生物都时常处在椅子抢夺战中。

    遗憾的是，进化过程中，地球上的所有生态位已经几乎被填满，很难有新的生态位。

    恐龙统治地球的时候，分给哺乳动物的生态位只有没有恐龙出没

    的夜晚和无法容纳恐龙庞大身躯的狭小空间，所以哺乳动物只能小心

    翼翼地生活。

    但是恐龙灭绝之后，地球上很多生态位空了出来。所以，为了填

    补空白的生态位，哺乳动物实现了进化，以适应各种各样的环境。

    哺乳动物的祖先是像老鼠一样弱小的动物。三角龙等植食性恐龙

    灭绝之后，为了填补生态环境的空白，犀牛、牛等哺乳动物实现了进

    化，原本以植食性恐龙为食的霸王龙占据的生态位中出现了老虎、狮

    子等猛兽。这些为适应不同环境而向着不同方向变化的现象叫作“适

    应辐射”。

    现在我们还可以在有袋类动物身上见到适应辐射现象。

    因为袋鼠等有袋类动物不能在腹中将胎儿孕育成熟，所以就把没

    有成熟的婴儿生下来，在袋中抚养，这在哺乳动物中属于比较古老的

    物种。所以，动物进化到可以在腹中把胎儿孕育到成熟之后，有袋类

    动物就开始减少。袋鼠等有袋类动物在澳大利亚进化出了各种各样的

    形态。

    比如，在其他大陆上鹿等大型植食性动物所占据的生态位，在澳

    大利亚全部被袋鼠占据；老鼠等的生态位被负鼠占据；鼯鼠的生态位

    被袋鼯占据；另外，狼等肉食性兽类的生态位，在澳大利亚则是由袋

    狼占据；鼹鼠的生态位中进化出的是袋鼹；就连大家觉得比较特异的

    树懒，在澳大利亚相应的生态位中也进化出了考拉。结果就是，虽然只有有袋类动物，但种类多样性却绝对不输其他

    大陆。

    所以，就像抢椅子游戏一样，空出来的椅子会迅速被坐满。像有

    袋动物一样，一个祖先会进化出各种各样的物种，恐龙灭绝之后，哺

    乳动物也产生了各种各样的进化，将空余出来的生态位全部填满，形

    成了丰富多彩的动物世界。哺乳动物能够统治世界的理由

    恐龙灭绝之后，哺乳动物填补了空出来的生态位，在地球上繁衍

    生息。哺乳动物代替恐龙成为地球上的统治者。

    但是，恐龙灭绝之后不久，在地球上影响力大大增加的不是哺乳

    动物，而是和哺乳动物一同渡过了灭绝危机的鸟类和爬行动物。

    鸟类和爬行动物在恐龙统治地球的时候就已经占据了一定的地

    位。鸟类是统治天空的空中王者，而以鳄鱼等体形庞大的物种为代表

    的爬行动物则是水边王者。

    与之相对，哺乳动物进化缓慢，生态位被剥夺，只能被迫生活在

    狭小的生态位中。

    但是，哺乳动物又是幸运的。

    当时鸟类已经掌握了其他生物没有实现的“飞翔”能力，将天空

    作为自己的领地。

    鳄鱼等爬行动物也已经是水边的王者。虽然恐龙统治着陆地，但

    在水边鳄鱼甚至会吞食恐龙。现在，鳄鱼的形态仍然和恐龙时代并无

    二致，也就是说，鳄鱼的外形早在恐龙时代就已经形成了。

    所以，形态已经成熟的鸟类和爬行动物没有发生巨大的改变。但

    是，哺乳动物当时没有任何进化，无论发生什么变化都没有什么可失

    去的，充满着无限的可能性。

    所谓“初生牛犊不怕虎”，挑战新事物的时候，一无所有才是最

    强大的状态。一无所有的哺乳动物通过进化，适应了各种各样的环

    境。走向灭亡的物种

    在互相争夺生态位的进化过程中，哺乳动物之间也围绕生态位展

    开了激烈的争夺战。

    代表性的案例是巨猿(Gigantopithecus)。

    巨猿是类似于猩猩的一种猿类，生存于100万年前—30万年前的中

    国、印度等地，现已灭绝。Gigant(德语)在英语中是Giant(巨大)

    的意思，Gigantopithecus的意思是巨猿。

    顾名思义，巨猿体形巨大，身高3米，体重达到500千克，体形甚

    至超过了大猩猩，是史上最大的类人猿。

    这种看起来强大无比的类人猿，为什么最终走向了灭绝呢？

    有一种说法是，巨猿在与大熊猫(Giant panda)的生态位抢夺战

    中失败了，所以走向了灭亡。大熊猫前面也有Giant，同样是体形巨大

    的生物，并且大熊猫是以竹子为食，巨猿也主要以竹子为食，生态位

    与大熊猫发生重叠，是巨猿走向灭绝的主要原因。

    这又是一轮以生存为筹码的抢椅子游戏。

    生态位竞争就是这样残酷。“分散”战略

    一个生态位只能容纳一种生物。

    但是，就好像棒球运动中抢位十分激烈一样，好不容易把生态位

    抢到手，并不意味着就可以高枕无忧了。如果再次出现生态位与自己

    重叠的生物，激烈的竞争仍然会发生。

    竞争永远都是你死我活，所以赌上自己所有的筹码去竞争生态位

    风险实在太大。

    与棒球抢位不同的是，自然界中存在无数的生态位。与其执着于

    一个生态位，不断展开激烈的竞争，不如在自己生态位的周边发掘新

    的生态位。生态位发生重合的物种会在现有生态位的周边寻求新的栖

    息地，这叫作“生态位转换”，也就是转移到其他生态位。

    例如，即便居住在同一空间环境中，只要食物不同，就可以共

    存。或者，食物相同，但空间环境不同，也可以共存。就算食物和空

    间环境都相同，生活的季节或时间不同，也可以共存。与其激烈争

    夺，不如寻求新的生态位，以便能够规避风险。这就是“分散”战

    略。

    角色重合的演员，也会发现各自的不同，发掘自己新的个性。生

    物也一样，分散到不同的生态位，各自都能够确保拥有自己专属的栖

    息地。

    这样就形成了多种生物和谐共存的自然界。

    [1] 也叫生态龛。—译者注第十六章 广阔无垠的天空—2亿年前

    向天空发起挑战

    天空中的王者

    低氧时代的王者

    翼龙的天空统治权

    天空的统治者向天空发起挑战

    生物在种群或群落中的时空位置及功能关系叫作生态位。生物想

    要生存下去，确保自己的生态位非常重要。众多生物已经将海洋中的

    生态位全部填满，于是有的生物登上陆地，开始占领陆地上的生态

    位。

    当水中和陆地上的生态位已经悉数填满，生物新的栖息地在哪

    儿？

    天空是不是可以作为一个新的选项呢？

    我们头顶上是广阔无垠的天空。当然，生物也早已经向天空中的

    生态位发起了挑战。

    我们人类也曾经看着头顶飞过的生物，对天空流露出无限的向往

    和憧憬，然后不断有人向天空发起挑战，又不断失败。

    20世纪，人类发明了飞机，实现了飞上天空的梦想。

    那么生物是怎样飞上天空的呢？天空中的王者

    地球历史上最早飞上天空的生物是昆虫，这是大约3亿年前的事

    情。两栖动物登上陆地的时候，昆虫就已经像现在这样在天空中飞翔

    了。

    昆虫的进化也充满谜团。

    昆虫究竟是怎样进化出翅膀，最终飞上天空的呢？遗憾的是，昆

    虫翅膀的由来，现在仍然是一个未解之谜。

    曾经统治天空的昆虫长度超过70厘米，形态好像巨大的蜻蜓，叫

    作“巨蜻蜓”。

    现在的昆虫，大多是体形较小的生物，而像巨蜻蜓一样庞大的昆

    虫相对较少。而在古生代，巨大的昆虫能够活跃在地球上的背景原因

    是氧气浓度。

    蕨类植物登上陆地之后频繁地进行光合作用，释放出大量的氧

    气。当时地球上的氧气浓度足足有35%，而现在地球上的氧气浓度为

    21%。昆虫等节肢动物的呼吸机制非常简单，通过气门吸入氧气，然后

    在体内扩散。如果氧气浓度不够高，就不能使氧气遍布昆虫体内的各

    个部位。

    但是地球上的氧气浓度确实下降了。

    下降的具体原因还不明确，可能是火山喷发导致植物减少，抑或

    是火灾将植物烧死，再或者是气候变化导致降雨量增加，分解植物的

    菌类增加。

    巨蜻蜓等昆虫活跃在古生代的石炭纪。石炭纪虽然很多植物枯

    死，但分解植物的菌类并没有大量繁殖，所以，植物生长旺盛，最终

    枯死之后，也没有被分解。这样，树木经过复杂的变化，逐渐演变成

    化石，形成煤炭。石炭纪时期形成了大量的煤炭，所以叫作“石炭

    纪”[1]。但是菌类大量繁殖之后，分解植物就会消耗大量的氧气，导

    致地球上的氧气浓度下降。低氧时代的王者

    氧气浓度降低之后，昆虫为了便于呼吸，就把体形缩小。体形变

    小之后，即便氧气浓度降低，昆虫也可以使氧气遍布体内。

    虽然昆虫减小了体形，但是在天空中飞翔的生物还是只有昆虫。

    石炭纪时期，我们哺乳动物的祖先，也就是似哺乳类爬行动物，在地球上十分繁荣。但是，似哺乳类爬行动物在低氧环境中也难逃衰

    退的命运，后来只有体形极小的动物生存了下来。

    另一方面，也有生物适应了低氧环境，变得繁荣无比。那就是恐

    龙。

    在低氧环境下，恐龙进化出了“气囊”。气囊在肺的前部和后

    部，像空气泵一样，发挥输送空气的作用。

    我们人类在呼吸的时候，空气就会进入肺部，肺部留下氧气，吐

    出二氧化碳。也就是说，空气会进入肺部，然后再返回。吸气和呼气

    会往返交替。

    而有气囊则不同。空气先进入气囊，再由气囊进入肺部，然后从

    肺部通过其他的气囊排出体外。也就是说，空气的去向是单方向的。

    所以，无论是吸气还是呼气的时候，都可以从气囊输送新鲜的空气进

    入肺部，这样一来，效率显著增加。

    恐龙就凭借着气囊的结构适应了低氧环境，在地球上繁衍生息。

    无齿翼龙是种会飞的爬行动物，属翼龙目，但它们不是恐龙。它

    们不能灵活地飞翔，只能滑翔。所以，在有障碍物的环境，或是需要

    灵活地闪转腾挪的森林环境，就是翼龙无法涉足的生态位。

    在这样的生态位中，有的恐龙通过进化拥有了翅膀，能够灵活飞

    翔，这就是鸟类。现在公认的说法认为鸟类是由恐龙进化而来的。

    鸟类的祖先是兽脚类恐龙。翼龙的天空统治权

    鸟类出现之后，广袤天空中的统治者仍然是翼龙。

    翼龙之间围绕天空统治权展开了激烈的竞争。翼龙体形不断增

    大，在竞争中失败的翼龙就会面临死亡。生存竞争重复上演，翼龙的

    种类也不断减少。

    另一方面，鸟类从这一场力量的较量中全身而退，选择与翼龙分

    散生态位，不断缩小自己的体形，结果是鸟类的种类逐渐增多。

    最终，翼龙全部灭绝之后，现在统治天空的是鸟类。

    其实，还有的说法是恐龙并没有灭绝，而是演化成了鸟类，现在

    仍然生活在地球上。

    不管怎样，现在天空已经成为鸟类的领地。有的鸟类飞翔高度甚

    至超过1万米，与现在的喷气式飞机不相上下。

    鸟类能够飞那么高是有原因的。

    因为鸟类具有气囊。有了气囊，鸟类就能够在空气稀薄的高空飞

    翔。而气囊正是低氧时代恐龙的发明。

    鸟类灵活运用了恐龙发明的气囊，最终将天空变为自己的领地，现在仍然广泛分布在地球的各个角落。天空的统治者

    恐龙灭绝，翼龙也销声匿迹之后，天空中广阔的生态位全部空

    余。鸟类为了填补天空的空白，进化为各种各样的形态，但是天空中

    还是存在空白的生态位。

    于是，有的哺乳动物开始向天空发起挑战，那就是蝙蝠。

    蝙蝠的进化也是一个谜团。

    在天空的争夺战中，蝙蝠最终还是败给了鸟类，于是蝙蝠选择了

    树洞、岩缝等地方作为自己的栖息地。当夜晚鸟类进入寂静的时候，蝙蝠开始飞翔。据说现在共有980种蝙蝠。令人惊讶的是，蝙蝠的种类

    占到了目前地球上所有哺乳动物种类的14。仅日本的蝙蝠种类就达到

    35种，是日本哺乳动物种类的13。

    大部分蝙蝠都是白天休息，夜里觅食，这就是我们很少见到蝙蝠

    的原因。

    至于生物能够在天空中飞翔的进化过程，仍然充满谜团。

    昆虫、鸟类以及哺乳动物中的蝙蝠，这些生物究竟是怎样获得了

    飞行能力，现在仍然是未解之谜。理论上来讲，在长出翅膀之前，物

    种应该会反复试错，但是处于中间阶段的化石却没有被发现，或许到

    翱翔天空的进化过程并没有人类想象的那样困难，也或许是大多数生

    物只把眼光投向了地面，而忽略了天空中空余的生态位。

    [1] 日语中煤炭写作“石炭”—译者注第十七章 猿类的起源—2600万年前

    被子植物的森林形成新的生态位

    猿类的特征

    以果实为食的猿类被子植物的森林形成新的生态位

    恐龙时代，裸子植物形成了广阔的森林。

    裸子植物是风媒花，依靠风搬运花粉，所以森林中需要风的存

    在。而裸子植物的枝叶并不开阔，树干笔直，是为了树木之间能够通

    风。

    但是之后出现的被子植物是虫媒花，依靠昆虫搬运花粉，通风也

    就不再是必要条件，所以被子植物为了寻求阳光，努力开枝散叶，形

    成了茂密的森林。

    树木之间树枝交叠，树叶茂密，森林出现了纵深。树木上方枝繁

    叶茂的部位叫作“树冠”。

    随后就出现了以树冠为生态位的哺乳动物，那就是我们的祖先—

    猿类。猿类的特征

    选择栖居在树上的猿类家族，与栖息在地上的哺乳动物具有不同

    的特征。

    第一点是眼睛的位置。一般居住在地面上的植食性动物的眼睛在

    脸的侧面，而狮子、老虎等肉食性动物的眼睛在脸的正面。植食性动

    物为了发现敌人，需要视野开阔，哪怕只能通过一只眼睛观察；而肉

    食性动物为了感知与猎物的距离，就需要用两只眼睛对焦。

    猿类家族的成员在树枝之间跳跃需要正确地掌握距离，所以和肉

    食性动物一样，它们的眼睛面向正前方。

    另一点是前肢的变化。许多动物的前肢是钩爪，为了便于爬树，但猿类在树上生活，钩爪会妨碍猿类抓树枝，所以猿类把钩爪变成了

    平爪，通过指尖的触觉来抓住树枝。以果实为食的猿类

    猿类家族的许多成员以树冠上的昆虫为食，而后来有一种猿类开

    始摘食树上的果实。

    在第113页已经介绍过，植物果实为红色表示果实已经成熟。这是

    植物与鸟类之间的暗号。鸟类可以识别红色，但是哺乳动物无法识

    别。

    恐龙统治地球的时候，哺乳动物的祖先为了躲避恐龙，选择了夜

    行生活，而在黑夜中最难识别的颜色就是红色，所以夜行性哺乳动物

    最终失去了辨别红色的能力。

    但是哺乳动物中有一个物种能够识别红色，那就是猿类。猿类家

    族的部分成员能够识别红色，我们人类的祖先恢复了哺乳动物曾经失

    去的辨别红色的能力。

    不知道是为了吃果实，才能够识别成熟果实的颜色，还是因为可

    以识别红色，才开始吃果实。但我们人类的祖先和鸟类一样，能够识

    别成熟的红色果实，并开始以果实为食。第十八章 逆境中草的进化—600万年前

    恐龙灭绝之后的环境

    为什么有毒植物很少？

    草原植物的进化

    降低身高以求自保

    植食性动物的反击

    植食性动物身体庞大的理由恐龙灭绝之后的环境

    恐龙灭绝进入新生代不久，地球就变成了一片冰天雪地，这时大

    概是在3400万年前。气温下降之后，上升气流减少，也不再降雨，所

    以内陆地区一直又干又冷。

    干燥地区的森林逐渐消失，取而代之的是一望无际的草原。对植

    物来说，草原是极端残酷的环境。因为生长在草原上就意味着暴露在

    植食性动物的威胁中。

    如果是深深的森林，草木丛生，动物不可能把所有植物吃光，因

    此更加安全。但是在视野开阔的草原上，植物没有藏身之处，并且生

    存下来的植物数量有限，植食性动物就需要竞争更少的植物。

    那么，植物究竟应该怎样在草原上“明哲保身”呢？为什么有毒植物很少？

    自保的一个有效手段，就是产生有毒物质。实际上，地球上存在

    许多有毒性的植物，但是被称为有毒植物的却寥寥无几。

    为什么不是所有植物都成为有毒植物呢？

    许多物质都是由碳水化合物构成的。植物进行光合作用就可以产

    生碳水化合物，所以，植物在生长过程中可以一边进行光合作用，一

    边产生碳水化合物。

    植物具有防止病原体或害虫入侵的物质，但是能够有效抵抗动物

    采食的有毒成分是生物碱。

    生物碱是由含氮化合物构成的。氮是由植物根部吸收的物质，是

    有限的资源。氮同时也是构成植物体的蛋白质的原料，是植物生长过

    程中必不可少的物质。如果植物要制造生物碱等有毒成分，就必须消

    耗生长过程中使用的氮。

    对植物来说，避免被动物采食固然重要，但是也不能把所有的能

    量消耗殆尽，生长对植物来说同样重要。

    因为植物种类丰富，在植物繁茂的地方，被动物吃掉的概率不会

    特别高，所以与其费尽心思守住为数不多的叶子，不如比其他植物生

    长得更加茂盛，长出更多枝叶。草原植物的进化

    但是，干燥的草原水分稀少，土地贫瘠。如果没有足够的养分制

    造有毒 ......