鱼类的崛起(5亿年的进化)

作者简介

约翰·A. 朗，1957年生，古生物学者，目前是澳大利亚弗林德斯大学（位于港口城市阿德莱德）教授，之前是洛杉矶自然历史博物馆负责研究与收藏工作的副馆长。著有《澳大利亚和新几内亚的史前哺乳动物》等作品。 吴奕俊，英国华威大学硕士，现于暨南大学外国语学院任教，译有《习惯的力量》《敦刻尔克》《宽容》《46亿年的地球物语》等。 郭恩华，毕业于暨南大学，参与翻译过《敦刻尔克》《黑太阳》等图书。

内容简介

进化的事实 1859年11月，查尔斯·达尔文（Charles Darwin）发表了他的开山之作《物种起源》（The origin of Species），创造了一种风靡世界的思想。这本书出版之后当即售卖一空，自那之后人们一直在对其进行再版，并继续销售。达尔文在此书中揭开了他的一个伟大理念：在经过了一代又一代之后，各物种已经从一种形式发展成了另一种形式，自然选择是指导这种变化的主要机制。 自达尔文推出这一理念起，我们在进化研究领域已经取得了巨大进展，把分子生物学和遗传学等新学科结合了起来。我们还获得了无数新数据，这些数据来自人们发现的各种化石。这样一来，科学家就能充实他一开始的想法，将它融入进化理论这个坚实的框架之中，这一框架是地球上一切生物多样性的基础。进化论今天被世界各地的科学家视为生物学中的一个大统一理论，它解释了全球生物多样性。科学家也将该理论与涵盖近40亿年的许多过渡生 命形式密切联系起来，这些生命形式保存在化石里。 如果要深入地理解进化，那就需要对生物学、解剖学、地质学、遗传学有比较不错的了解，还要懂一些数学。正因为如此，所以有些人在理解进化论的基本原理时可能会遇到难处。其他一些人则会完全无视进化论，因为它与他们的信仰体系不兼容。尽管如此，进化论在科学方面还是十分坚实的理论：它以无数的证据（无数的事实和观察结果）为基础，这些东西维护着这一理论，使我们能在与地球的过去所相关的科学、古生物学，以及医疗科学方面用它来进行预测。如果说进化论在解释地球的生物多样性，以及物种如何变化和变异时并非完全可靠的方法，那么医学和生物科学在理解病毒中发生的迅速变异，从而研究治愈病毒的方法时，就失去了牢固的基础。 现代分子生物学让进化论这棵老树长出了新的嫩芽。它通过比较现存动植物物种的部分遗传密码，在解释它们的进化亲密度时，增添了新的维度。通过研究名为DNA（脱氧核糖核酸）的复杂分子，人们能证明地球上的所有生命都是相互关联的。DNA是生命的分子蓝图，放之四海，它都是生物的共性。比如说，与我们关系最近的现存动物祖先是黑猩猩，它与我们之间就有95%的DNA是一模一样的。对人类和猿猴骨骼模式的检查表明，与其他动物相比，我们与猿猴之间的关系更密切（有共同的骨骼模式）。这些简单的测试强化了这个理论的有效性：在遥远的过去，人类与猿猴曾是同一个祖先分化出来的。 通过分析分子突变的偏差率，科学家可以估计出这种分歧发生的时间，然后在化石记录中寻找相关证据，从而验证或修改他们的假设。比如说，马丁、奈耶和帕隆比有一项很棒的研究（1992），那就是根据线粒体DNA计算出现存鼠鲨的分化时间，然后将这一时间与鲨鱼牙齿化石中的地质日期联系起来，进行修正。这项研究表明在这种情况下，化石记录与人们利用现代分子生物学所做出的预测是十分匹配的。 凑巧的是，科学家也给出了人类祖先与黑猩猩和其他类人猿（great ape）祖先的分子分离时间：约距今600万年。化石记录支持这一假说，因为与其他猿猴相比，一些约440万年前的化石猿类动物——如地猿（Ardepithecus）——与人类之间有更多相同的特征，这证明了现代人类与猿猴之间存在着中间形态。化石记录更是进一步显示出，地猿之类的动物是怎么在约350万年前进化为南猿（Australopithecus）的。这种进化增加了它的大脑尺寸，并使它直立行走，在大约250万年前导致了第一批人属动物（Homo）（人类）物种诞生。但让我们先回到更遥远的过去，思考一切生命的起点。 生命的各种组件来源不一，这是因为人们在陨石中发现过氨基酸（它会形成蛋白质）之类的有机分子。这些陨石来自太空，并坠落在地球上。早期海洋中存在的原始化学混合物不知何故出现了转变，让一些简单的分子能够进行自我复制。这就是“生命”的最基本形态，给它下了个定义。最古老的生命形式在大约36亿年前就出现在地球上，其中就包括结构简单的蓝藻细菌。它生活在类似丘陵的菌落里，是这些菌落的主人，与其他结构简单的微生物共同生活，留下了名为层叠石的层状结构。 由于叠层石今天仍然存在，所以我们可以在显微镜下观察这些岩石的透明薄片，对其进行研究，从而确定创造这些化石结构的正是微生物。接下来，生物缓缓地进化着，它们在进化路上迈出的下一个大步子，则导致了拥有细胞核的单细胞生物体（真核生物）的出现。如果要想见证由多个细胞组成，并且由多个细胞共同运作，形成了单一有机体的复杂生命体的话，那我们要等的时间会长很多，直到6亿年前，这种生物才会遍布全地球。我们在距今约5.4亿年的显生宙初期（可参阅本章地质年代表）所形成的沉积岩岩石记录中，发现了首批数量丰富的生物遗骸，这些动物进化出了供自保的硬壳。地球上的大部分动物（如蠕虫、海星、水母、海绵、珊瑚、昆虫、螃蟹和蜗牛）是无脊椎动物，剩下的是脊椎动物（具有骨架，如鱼类、爬行动物和哺乳动物）。第一批脊椎动物起源于这些无脊椎动物之中。它们身上骨骼的起源，涉及其水中运动能力的提升。这些动物的肌肉得到了发育，能够附到体内更为坚实的支撑结构上（例如硬化的软骨棒，这在日后能帮助它们形成自己的骨骼结构。可参阅第2章中有关幼鱼和进化的内容）。 我们在现代也能观察到生物的进化。苹果蝇蛆（苹果实蝇）原生于北美的山楂树上，但近200年来，它随着现代农业的普及而进化，以适应各种水果不同的成熟时期。在实验室条件下，人们确定原始的山楂需要68～75天才能成熟并进行繁殖。最近进化出来专门感染苹果树的苍蝇，可能只需要45～49天就能长为成体并进行繁殖，而感染茱萸树的那种苍蝇则可能需要85～93天。这些时间全部跟宿主植物的果实成熟所需的确切时间相关。因此，不同种类的实蝇在经过了200年之后得到了进化，对各种水果在成熟时的季节差异产生了适应。 这里是现代进化理论另一个耐人寻味的方面：生物个体的器官在生长过程中的发育变化会模拟进化过程中发生的变化。随着一个人从婴儿成长为成年人，他胳膊和腿的长度，以及肢干和头部大小的比例都会产生明显的变化。如果一个物种的发育情况出现了变化，那它可能会造就一个后代物种，后者可能更像是它的祖先年幼时候的样子（这是滞留发生）。或者说，通过增加了额外的生长阶段，它看起来会过于成熟（这是过型形成）。这种进化变异法被称为异时性。实际上，异时性变化通常不是一种简单情况，不是说单纯保留幼年时期的特征或增加生长阶段，而是在生物体的发育过程中启动或停止其生长过程，让该过程走走停停，形成一种复杂的混合状态。 我们可以将自己的面部特征与黑猩猩的特征进行一下比较，我们的脸都相对比较平坦。这表明人类的面部相对类猿祖先而言处于幼年阶段（即过型形成），但是相对于古代类猿而言，与身体相比，我们的腿按比例来算要长很多（即滞留发生）。生长和发育的这种混合体让新的生物形态得以产生，它会变成新的物种。这种混合体名为“通过分离的异时性而产生的进化”。异时性这个概念对于理解进化来说至关重要，这是因为，通过观察单个物种生长时的巨大形态变化，我们现在可以将这种变化与各种大规模的进化趋势联系起来。这种趋势涉及许多物种，时间跨度长达数百万年。 1. 原版引进。第一版出版于1995年，历经十余年依然大受欢迎，第二版是作者在学界的一些新发现和自己的一些新研究成果的基础上倾情修订出来的。 2.让你一饱眼福，带你欣赏远古生命的痕迹。它们历经数亿年的沧海桑田仍旧得以幸存。海量难得一见的化石图片、古鱼类复原图。 3.精美图片分别来自伦敦自然历史博物馆、剑桥大学动物学博物馆、瑞典自然历史博物馆、法国国家自然历史博物馆、拉脱维亚自然历史博物馆、克利夫兰自然历史博物馆、美国纽约自然历史博物馆、西澳大利亚博物馆、墨尔本维多利亚博物馆等机构。 4.丰富的内容+有趣的主题+精美的复原图。作者的写作得到了众多科学界大佬的热情帮助，包括昆士兰博物馆的卡罗莱·伯罗（Carole Burrow），法国自然历史博物馆的丹尼尔·古杰（Daniel Goujet），中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的朱敏和张弥曼两位教授，美国自然历史博物馆的约翰·梅西（John Maisey），等等。 5.法国国家自然历史博物馆研究员菲利普？让维耶（Philippe Janvier）做序推荐。 6.400+幅图片，250+种数亿年前出现过的古鱼类，古生物学家献给青少年、成人的科普巨著。 7.知道名字的鱼类，不知道名字的鱼类，带盔甲的鱼类，会走路的鱼类……探寻生命的传奇与进化经历。