“適者生存”，卻不一定活得最久

Tomsp360lib 2021-04-16

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*以下根據(jù)高山大學(xué)和荔枝播客聯(lián)合制作播出的播客欄目《科學(xué)相對(duì)論》節(jié)選整理而成。

※音頻剪輯丨荔枝&李嘉

※整理丨李嘉

※編輯丨朱珍

本期主播

朱茂炎

中科院南京地質(zhì)古生物所研究員，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)和南京大學(xué)教授

程巍William

高山大學(xué)2019級(jí)學(xué)員，達(dá)爾文細(xì)胞、火箭派航天創(chuàng)始人

William：

您從事寒武紀(jì)大爆發(fā)研究，大家一直有個(gè)很大的疑問，為什么那個(gè)時(shí)代會(huì)有生物的大爆發(fā)？這也是我非常感興趣的方向。我想請(qǐng)您先給大家大致介紹一下寒武紀(jì)的背景。

朱茂炎：

“寒武紀(jì)”可能現(xiàn)在被用作表示創(chuàng)新的名詞，寒武紀(jì)在地球歷史上也確實(shí)是一個(gè)創(chuàng)新的時(shí)代，大概在5億多年前的地球上，復(fù)雜多樣的生命（包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)）在地球上突然出現(xiàn)。

達(dá)爾文寫《物種起源》提出進(jìn)化論，但是他沒有辦法解釋為什么寒武紀(jì)動(dòng)物在如此短時(shí)間內(nèi)快速出現(xiàn)，我們把它叫做“達(dá)爾文的困惑”。從演化的角度，這是我們必須回答的問題，也是吸引人的一個(gè)科學(xué)命題。如果不去回答這個(gè)問題，可能就會(huì)進(jìn)入宗教的思想。

地球生命起源實(shí)際上是一個(gè)永恒的問題。從求知欲的角度來說，我們?nèi)祟愂冀K在問自己，生命來自哪里，到哪里去？

地球起源于大約45.6億年前，按照現(xiàn)在已有的證據(jù)來看，地球起源之后很快生命就誕生了。但是一直到寒武紀(jì)，我們幾乎很難發(fā)現(xiàn)肉眼可見的復(fù)雜生命，所以寒武紀(jì)之前的這段看不到生命的時(shí)間段，我們叫“隱生宙”，之后叫“顯生宙”。

生命起源有兩種假說，一種是生命起源于外星球，另一種是生命起源于地球，這種假說要求我們從地球上找證據(jù)。

William：

也有另外一種理論認(rèn)為，生命像蒲公英種子一樣拋灑在全宇宙。我們?cè)谝恍┬⌒行巧习l(fā)現(xiàn)了氨基酸的基本分子，如果美國(guó)毅力號(hào)和我們的天問一號(hào)在火星找到生命的遺跡，那么是不是意味著生命在整個(gè)宇宙當(dāng)中并不是偶然？

朱茂炎：

生命起源需要有機(jī)分子，從小分子到大分子——氨氣、二氧化碳、氮?dú)獾冗@是生命最基本的東西，但這還不能叫生命。真正生成生命需要DNA/RNA這些復(fù)雜的生命基本大分子形成以后，再形成一個(gè)細(xì)胞膜，使其獨(dú)立于自然界，之間可以進(jìn)行能量交換，這才叫生命，我們叫“盧卡（LUCA, last universal common ancestor）”。

RNA或者復(fù)雜有機(jī)大分子，在宇宙的其他星球或塵埃里面可能都會(huì)存在，但是能不能形成細(xì)胞及以后的生命形式，還沒有很好的證據(jù)。

William：

從初始的生命形態(tài)到寒武紀(jì)三十多億年間，都沒有復(fù)雜生命的出現(xiàn)。那么，生命體本身在演化過程中是不是存在著一種內(nèi)部的勢(shì)能？另外還有環(huán)境等復(fù)雜因素的變化一起造成了寒武紀(jì)大爆發(fā)？

朱茂炎：

確實(shí)是這樣。在整個(gè)宇宙世界里面，目前看，地球是唯一有生命居住的星球，生命的演化脫離不開地球自身的演化。因此，我們?cè)谘芯亢浼o(jì)大爆發(fā)這套生命演化過程之前，就要把地球自身的演化研究清楚。

實(shí)際上寒武紀(jì)之前，大約6億年前到5.4億年前間，科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)了一些肉眼可以看見的復(fù)雜生命原始動(dòng)物的祖先，在我國(guó)的三峽、貴州甕安，世界其他各地也都有一些證據(jù)。所以，演化的過程還是能夠追蹤的，只是這個(gè)過程確實(shí)在距今6億年前左右加快了。

William：

也就是說在寒武紀(jì)突然爆發(fā)之前，其實(shí)已經(jīng)有一個(gè)預(yù)熱期了?

朱茂炎：

實(shí)際上有一個(gè)序幕，我把它稱為叫做“隱形爆發(fā)”，然后再到寒武紀(jì)大爆發(fā)。寒武紀(jì)之前的一個(gè)時(shí)代——“埃迪卡拉紀(jì)”的一些復(fù)雜生命看起來像動(dòng)物，又不像動(dòng)物，它們個(gè)體很大，有的可能達(dá)到半米到一米，還有分節(jié)的像動(dòng)物的特征，像水母、蠕蟲等等。

盡管我們還沒有找到它們跟真正的動(dòng)物之間相關(guān)性的證據(jù)，比如說消化器官、眼睛、運(yùn)動(dòng)器官、腸道等，但確實(shí)比之前的生命復(fù)雜得多?，F(xiàn)在很多證據(jù)表明它們跟動(dòng)物是近親，應(yīng)該是原始動(dòng)物的一個(gè)祖先類型，是動(dòng)物起源的一個(gè)重要的階段，然后才進(jìn)入寒武紀(jì)大爆發(fā)。

William ：

那么在寒武紀(jì)時(shí)代有沒有代表性生物及相關(guān)生活習(xí)性？

朱茂炎：

剛才我就提到了奇蝦，2米多，是水中霸王，而且種類繁多。它的牙齒在圓盤一樣的口中，能夠吃肉，還有巨大的前爪能夠捕食，顯然那個(gè)時(shí)候的生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)非常復(fù)雜了。

三葉蟲是寒武紀(jì)標(biāo)志性生物，因?yàn)槿~蟲有礦化的骨骼，很容易保存為化石。但是，實(shí)際上像奇蝦類沒有礦化的生物還是非常的多。

現(xiàn)在看來寒武紀(jì)的面貌跟后來的沒啥差別，盡管生物在演化，但那個(gè)時(shí)候至少所有的食物鏈，各種環(huán)境下各種運(yùn)動(dòng)方式的生物都存在，跟我們現(xiàn)在的海洋生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)際上沒有太大區(qū)別。

William：

現(xiàn)在如果人類穿越回去的話，能存活嗎？

朱茂炎：

雖然海洋生態(tài)系統(tǒng)基本上跟現(xiàn)在已經(jīng)差不多了，但大氣氧含量可能達(dá)不到現(xiàn)在這么高，不過至少達(dá)到了50%以上。就像在高原上，大氣氧稀薄，人類仍然能生存一樣。回到寒武紀(jì)，人類應(yīng)該也是可以生存的。

所以從我個(gè)人角度說，從寒武紀(jì)開始，現(xiàn)代地球生命系統(tǒng)就已經(jīng)建立起來了。 如果我們把地球分成幾個(gè)階段，寒武紀(jì)就進(jìn)入一個(gè)現(xiàn)代地球的階段，與現(xiàn)在地球的區(qū)別不是很大。陸地上可能跟現(xiàn)在不一樣，陸地的植物或者陸地生態(tài)系統(tǒng)那時(shí)還沒有建立起來。

William：

寒武紀(jì)生命大爆發(fā)是全球各地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的，還是某一地點(diǎn)爆發(fā)之后慢慢延展到全球范圍的？

朱茂炎：

整個(gè)大發(fā)展的過程，整個(gè)高峰期也就幾千萬(wàn)年之間，從一個(gè)沒有復(fù)雜生命的世界變成一個(gè)復(fù)雜生命繁盛的世界，還是非?？斓?。全球各地差不多時(shí)間段的地質(zhì)記錄都記錄了這一段歷史。

所以現(xiàn)在我們的研究工作也不僅是在中國(guó)，全球各地的國(guó)家都在做，包括我們自己課題組也拓展到西伯利亞、蒙古和北非做研究，要回答我們想要知道的問題，必須要做這樣的研究。

William：

我們現(xiàn)在要去澳大利亞、北非去做這個(gè)研究，但是大陸是漂移的，當(dāng)時(shí)大陸應(yīng)該不在現(xiàn)在這個(gè)地方是吧？

朱茂炎：

對(duì)，完全不一樣。海陸不停地變遷，大洋打開又封閉，大陸之間碰撞、分裂很多次，甚至地球上發(fā)生了幾次超大陸，地球表面上所有的大陸拼合在一起。

實(shí)際上，寒武紀(jì)大爆發(fā)之前有一個(gè)超大陸——羅迪尼亞超大陸（Rodinia）。超大陸裂解以后可能帶來氣溫的變化，地球進(jìn)入冰河時(shí)期，連赤道地區(qū)的海洋都被冰凍住了。地質(zhì)記錄表明復(fù)雜生命在這之后加速演化。

所以，剛才講生命演化跟地球本身的演化之間的關(guān)系，是我們想努力回答的問題。

William：

地球被凍住之后，反而加速了生物的演化？這個(gè)有點(diǎn)反常理。

朱茂炎：

這個(gè)問題現(xiàn)在我們沒辦法去認(rèn)證。有一些科學(xué)證據(jù)表明物種起源本身需要地理隔離，基因在沒有廣泛交流（也就是隔離）的情況下發(fā)生基因突變，在一個(gè)獨(dú)立的生活區(qū)里面，變異就會(huì)積累。

也許雪球地球時(shí)期，在某種極端環(huán)境下，比如溫泉或者海洋底下的某一個(gè)角落有很多孤立的種群，它們?cè)谀抢镞M(jìn)行了很多基因?qū)由系淖儺?。一旦極端環(huán)境結(jié)束，它的基因再跟其他的種群快速交換，這種現(xiàn)象可能對(duì)生命新物種的起源和創(chuàng)新是有幫助的。

環(huán)境越惡劣，基因越容易發(fā)生變化，基因突變不一定是定向的，不知道哪一天適應(yīng)了環(huán)境，就得到了表達(dá)，物種可能就創(chuàng)新了。極端的環(huán)境對(duì)生命演化不一定是一種打擊，對(duì)整個(gè)群體生命進(jìn)化的過程，可能是一種創(chuàng)新。

地球歷史上經(jīng)過多次大滅絕，大滅絕以后又出現(xiàn)新的物種類型，跟剛才講的過程是類似的。災(zāi)難過后一套新的生態(tài)系統(tǒng)、一套新的生物群就出現(xiàn)了。

William：

物種大滅絕多因?yàn)樾行亲矒?、火山噴發(fā)。那么，生物自己在發(fā)展的過程中，是否會(huì)因?yàn)楸热邕^度攫取了某種能源，而造成滅絕？

朱茂炎：

地球歷史上來看，還沒有出現(xiàn)生物主動(dòng)把整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)毀掉的過程。因?yàn)槊恳粋€(gè)地質(zhì)時(shí)代都有主導(dǎo)的新物種，它適應(yīng)當(dāng)時(shí)生存環(huán)境，維持著系統(tǒng)的平衡，一定是外界作用才干擾了平衡。

很多大滅絕不是生命自身引起的，沒有生物自己造成系統(tǒng)崩潰的情況。但是，人類我不確定，人類通過人為或智能的創(chuàng)造，是不是會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生毀滅性的破壞？我們沒法去預(yù)測(cè)，但是不排除這種可能性。

William：

從過去的5次大滅絕，我們能推算出下次大滅絕在什么時(shí)候嗎？

朱茂炎：

有研究人員認(rèn)為地球正處于第六次物種大滅絕時(shí)期，就是因?yàn)槿祟惖某霈F(xiàn)。實(shí)際上有點(diǎn)聳人聽聞。

有這樣的統(tǒng)計(jì)，幾千萬(wàn)年來，地球的大型動(dòng)物滅絕率高達(dá)50~60%以上，這個(gè)滅絕率非常高，這是個(gè)大問題。而且，地球面臨滅絕的物種還是非常多的。所以，繼續(xù)保護(hù)這些物種的生存可能是我們?nèi)祟愗叫枳龅氖虑?，不然系統(tǒng)沒法維持平衡。

人類對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的破壞，不僅導(dǎo)致了一些脊椎動(dòng)物的滅絕，實(shí)際上還改造了地球，比如人類耕種農(nóng)業(yè)。實(shí)際上，現(xiàn)在地球上的植被超45%都是人工繁殖林或者是農(nóng)業(yè)作物，熱帶雨林、原始森林的面積占比基本上越來越小了。這本身實(shí)際上是脫離了自然的過程，是人類主導(dǎo)了整個(gè)系統(tǒng)的變化，還是挺令人擔(dān)憂的。

從地球或者宇宙的角度來看，人類還是很渺小的，一個(gè)病毒就可能引發(fā)一場(chǎng)生命災(zāi)難。實(shí)際上，從歷史演化角度看，這種事情發(fā)生了多次。

一般來說，最適應(yīng)的物種反而是最難延續(xù)的，因?yàn)樗鼘?duì)某種環(huán)境適應(yīng)性越好的時(shí)候，應(yīng)對(duì)災(zāi)難的能力就越弱。

所以，一旦環(huán)境發(fā)生了變化，延續(xù)下來是那些適應(yīng)性非常廣的生命，看起來非常原始的生命力極強(qiáng)的物種。

但站在人類自己的角度考慮，未來不容樂觀。

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來自： Tomsp360lib > 《生命科學(xué)》

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