上回跟大家简单介绍了作者在昆明地区新发现的双轴刺三叶虫和始海百合化石。这次我们来聊一聊一个大家都感兴趣并且高深的话题——“我们来自哪里!?或生命来自哪里!?”当然是从我个人接触寒武纪化石十余年的角度去探讨这个问题。如有发现言语不妥之处,还请热心的小伙伴们留言告知。我在此先谢过大家。
有人跟我说古生物学研究的是过去的生物,对现在的社会建设和发展起不到任何推动作用或作用甚微。不像生物、化学、物理等科学研究对社会建设具有极大的推动作用……
其实古生物研究解决的是“心”的问题!
史蒂芬·霍金曾经在《时间简史》第一章中说到:“一套完整的统一理论的发现可能对我们种族的存活无助,甚至也不会影响我们的生活方式。然而自从文明开始,人们即不甘心于将事件看作互不相关而不可理解的。他们渴求理解世界的根本秩序。”
每一个人从开始会思考的那一刻起,一直被三个问题所困扰“人来自哪里!?、人要去往何处!?、人出现的意义!?”,这三个问题一直困扰着寻找自身答案的人们,当然除非你放弃思考。
高更作品《我们来自何处?我们是谁?我们去向何方?》
画家高更先生就将这三个人类终极问题表现在其作品中,创作了以上这幅大作。当然高更的好友梵高也在寻找答案。
梵高素描《杨树大道》
梵高一生创作了许多名画比如《向日葵》、《星空》之类。但他的作品中我还喜爱这张素描作品,画中的排线和人物造型看着很笨拙但给我一种朦胧感,路人身单影只,车轮印随路面一起通向朦胧的尽头,光秃的树干有种何枝可依之感。整幅画你看不清远方也看不到后路,只知道是在路上。就好比人们不知道生命的起点也看不清终点,也不知道自己是谁。
“我们来自哪里!?、我们将要去哪!?、我们出现的意义!?”看到这里大家会说我这是瞎扯,完全和古生物没关系,这是哲学的范畴。是的表面上看似和我们热爱的古生物没关系,但大家也要知道,哲学包含在所有学科中。古生物研究到更高的层面时就会与哲学挂钩!我之前提到的“我们来自哪里!?”这个问题便是古生物研究者们正在研究和探索的问题。古生物学者们研究地球过去生物的进化、生活环境、繁衍、灭绝等各个方面,从而总结和掌握部分生物的生存规律。并将其规律用来预测和判断人类或其它动物的未来走向。
古生物学研究基本都是在达尔文的《进化论》思想影响和指导下进行的。我们就先简单了解一下进化论:
达尔文进化论是19世纪中叶,达尔文创立了科学的生物进化学说,以自然选择为核心,第一次对整个生物界的发生、发展,作出了唯物的、规律性的解释。
英国生物学家查尔斯·罗伯特·达尔文
接着我们就来了解一下在达尔文进化论指导下,目前为止大家公认的生物进化流程。我们倒着来讲,先从我们人类讲起。
人类的出现!
人的出现公认的是由灵长目进化出现的,在灵长目中类人猿与人最为接近。古类人猿最早出现在非洲东部南部,由原始猿类逐渐进化而来,分化为低等类人猿(如长臂猿),高等类人猿(如猩猩),古猿等.。约万年前,地壳运动使非洲东部的大地上形成一条大裂谷。大裂谷的形成把非洲分为东方和西方两个独立的动物系统,大裂谷这个阻隔成为人和猿分道扬镳的关键,裂谷之西依然是茂密的湿润的树丛,猿类为适应改变不大的环境,它们不需作出太大的改变来协调,就注定了它们的迄今仍处在猿类的阶段,如大猩猩等。大裂谷以东由于地壳变动,降雨量渐次减少,林地消失出现了草原,大部分与现今猿类共祖的祖先族群因而灭绝,其中一小部分惯于攀爬的猿类适应了新环境,学习在地上活动在开阔的环境中生活,形成了独特演化模式,避开了灭绝的危机。大约万-万年前,有些类似黑猩猩的猿类物种在雨林周围与稀树大草原连接地带成功建立了奠基者群体,并成功地进化成南方古猿。当对蛋白质和DNA差异的研究最终建立了一个分子钟后,研究发现表明人类与其他动物的分界点是在万-万年前,人科动物的历史从此开始。
最早的灵长类!
说到这里我们再往后看,发现在灵长目中最早出现的是一些发现于欧洲和北美的近猴类化石。
近猴复原图
它们具爪而不具指甲。牙齿为三楔式低冠齿,门齿增大,似平放的凿子。近猴类多发现于古新世地层。
灵长类动物和现生的大多数动物一样都是哺乳动物,那么最早的哺乳动物是啥呢!?古生物学家们又在世界各地寻找最早的哺乳动物化石标本。
最早的哺乳动物!
锥齿兽复原图
于是古生物学家们找到了一种长得像老鼠的小型哺乳动物——摩根锥齿兽!摩根锥齿兽是一种最原始的哺乳动物,生活在三叠纪晚期。体型细小的摩根锥齿兽,身长只有十厘米和一只家鼠差不多大小。它们全身覆盖着一层毛发,长有尖尖的嘴巴和尖的牙齿以及爪子,可能是用来捕食昆虫和蠕虫等小型食物和挖掘洞穴的。它们是最早的哺乳动物的代表之一。
通过化石的研究,发现早期哺乳类与爬行类接近,于是又有学者开始寻找最早出现的爬行动物。
最早的爬行动物
林蜥复原图
最早的爬行动物是林蜥,属于爬行动物中最原始的无孔类(出现在两栖动物出现后不久的石炭纪早期)。
最早的两栖动物!
就在爬行动物出现之前,地球上最高等的动物是一些长得像娃娃鱼,体型较大的两栖类生物。
泥盆纪大型两栖类骨骼
最早的两栖动物的化石出现在泥盆纪晚期的地层里。在北美和格陵兰曾经发现过一类叫鱼石螈的动物,它身长约1米,兼有鱼类和两栖类的特性。它们的鳃已退化,长出了短小的四肢,还保留着尾鳍,表皮带有鳞片。通过研究发现两栖类和鱼类中的肉鳍鱼类接近。
长肉的鱼鳍!
现生肉鳍鱼类活化石——空棘鱼
肉鳍鱼是硬骨鱼类的一个总纲,绝大多数成员已灭绝。此类鱼的特点是鱼鳍中有一个中轴骨。肉鳍鱼类曾被认为已完全灭绝,但年在非洲东南海域深海捕捉到活体,后来又多次发现。目前仅存1目2种,即矛尾鱼,是鱼类中的活化石。肉鳍鱼类最早出现在泥盆纪,中国云南曲靖的“晨晓弥曼鱼”是迄今为止发现的最为原始的肉鳍鱼类。
肉鳍与包括现在大多数脊椎动物都带有下颌骨,可以使口张得更大,方便进食。那么最早的有颌类又是啥样!?于是又开始寻找。
最早长出下颌的动物!
棘鱼线描突
目前报道的最早的有颌鱼类是棘鱼,它们出现在志留纪,棘鱼是从无颌类向有颌类进化的最早的尝试者,内骨骼已经开始骨化,具有原始的颌,一个扩大的上颌骨与发育比较完善的下颌咬合,下颌有牙,但上颌无牙。
找到了有颌鱼类那么根据进化论,应该还有一类无颌鱼类,那么最早的无颌鱼类又是何时出现的,于是古生物学家们又开始了寻找最早的鱼类之旅。
寒武纪海洋生物场景复原图
最早的脊索动物!
在我国云南昆明地区的距今5.3亿年的早寒武纪地层中古生物学者们找到了目前已知最早的无颌鱼类——丰娇昆明鱼!
目前发现最早的脊索动物——丰娇昆明鱼
年11月4日,国际学术界公认的权威科学刊物《自然》,以最高规格刊载了一篇划时代的地球生命科学论文--《华南早寒武纪脊椎动物》,介绍了两块发现于中国云南5.3亿年前早寒武纪筇竹寺地层中的鱼化石——海口鱼与昆明鱼。这两块鱼化石把人类所知的脊椎动物产生的时间向前推进了约万年,是地球早期动物进化研究上的又一重大突破。
并且还在同一地层中找到了介于鱼和虫之间的生物——铅色云南虫!
铅色云南虫化石标本
那么到此可以基本清晰看到在这5.3亿年地球历史中怎样从一条虫一步步进化到人的,当然都是基于进化论的前提下,通过化石得到的线索。如果这一切得到确认和成立,那么可以这么说5.3亿年前我们的祖先是条几厘米长的小虫!
脊椎动物进化树图
在帽天山化石博物馆展厅中放着这么一块展板,图版的作者是著名的古生物研究者陈均远教授。从图中我们可以看出怎样从小虫一步步进化到我们人类的。
一些做现代生物的学者,在研究胚胎发育时也发现了包括人、鸡、鱼、龟、猪等在内的脊椎动物在胚胎发育早期都极为相似,可以看到都有一条像尾巴的东西,所以他们认为以上几种动物和鱼一样都有一个共同的祖先。当然该理论争议很大,到现在还有不少反对和质疑的观点。不过在一定程度上可以支持从鱼到人的进化论观点,至少可以发现有共同点。
弱肉强食的寒武纪!
大家只知道寒武纪是个遥远而神奇的时代,但是寒武纪真正代表的是一场激烈的军备禁赛。
强者捕食弱者
残酷的杀戮在寒武纪被推向高潮,并且一直延续到了今天。
正是因为军备竞赛愈演愈烈,才使得生物不断地武装和进化自己,最终出现了绚烂的世界。
地球有46亿年历史,那么在寒武纪之前的41亿年是否有更古老的生命存在!?当然有,寒武纪并不是生命的起点,寒武纪只是生命的重要转折点。在寒武纪之前的生命形式很简单,并且大多生物都很微小,只有少部分肉眼可见,化石记录也十分稀少。由于年代早、生物小、化石标本少、等因素,目前前寒武纪的研究还在继续。
埃迪卡拉生物群!
说到前寒武纪,自然最有名的就是埃迪卡拉生物群!
埃迪卡拉生物群复原图
埃迪卡拉动物群生活于7亿年前至5.7亿年前的一大群软体躯的多细胞无脊椎动物。最先由斯普里格于年在澳大利亚南部的埃迪卡拉地区的庞德石英岩中发现。包括3门,15属,35种低等无脊椎动物。3个门是:腔肠动物门,包括似水母类和海鳃类;环节动物门;节肢动物门。以后世界各地都发现了此类化石。
现生的埃迪卡拉型生物——海羽
蓝田生物群!
不过在中国的安徽休宁县蓝田镇附近发现了比澳大利亚的埃迪卡拉生物群更早的生物群——蓝田生物群!
蓝田生物群复原图
蓝田生物群底栖固着生物化石
蓝田生物群是迄今最古老的宏体生物群,时代属于埃迪卡拉纪早期,年龄限定在距今6.35亿—5.8亿年之间。而之前发现的最古老的宏体生物组合是在澳大利亚等地发现的“埃迪卡拉生物群”,时代距今为5.79亿-5.4亿年。
最古老的化石!
在更早的的20亿年到30多亿年中也有零星的化石记录,大多都是些微小的生物。那么目前发现的最古老的生物化石是啥?就是下面这图中的东西。
资料图
根据《自然地球科学》发表的一项研究报告,在澳大利亚西部皮尔巴拉地区的砂岩层中发现了距今34亿年的远古化石结构,西澳大利亚大学和牛津大学的研究人员对发现的微体化石(微化石)进行了3D图像的重建修复,这个化石被认为存在于34亿年前,直径约10微米。通过重建截面,着重揭示了古老细胞的球状特征。
疑似最古老的化石
上图是科学家在澳大利亚西部艾佩克斯-彻尔特岩层中发现35亿年前的“蓝藻细菌”化石,并认为这是地球上最早的有机生命证据。但后来又有否定的声音,认为这只是赤铁矿而已。
理论上科学界认为最早的生命出现在39亿年前,只是目前还没发现化石证据。说到30多亿年前的生命大家感觉离我们实在太遥远了,已经追溯到生命的起点了,但其实我们还可以继续向下推演寻找生命的答案,于是一些科学家就开始研究原始的地球环境,通过模拟原始地球来探索生命的起源。
米勒实验!
米勒模拟实验(Miller–Ureyexperiment)
一种模拟在原始地球还原性大气中进行雷鸣闪电能产生有机物(特别是氨基酸),以论证生命起源的化学进化过程的实验。年由美国芝加哥大学研究生米勒(S.L.Miller)在其导师尤利(H.C.Urey)指导下完成。
此实验共生成20种有机物。其中11种氨基酸中有4种(即甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸)是生物的蛋白质所含有的。以后,米勒认为,设想原始地球还原性大气的成分是CH4、N2、微量的NH3和H2O的混合气体更为合理,因为NH3不可能在大气中大量存在,它会溶于海水中。他和他的合作者于年在上述混合气体中进行火花放电,结果得到35种有机物,其中有10种组成蛋白质的氨基酸,即甘氨酸(微克分子,以下均同此单位)、丙氨酸()、缬氨酸(19.5)、亮氨酸(11.3)、异亮氨酸(4.8)、脯氨酸(1.5)、天冬氨酸(34)、谷氨酸(7.7)、丝氨酸(5.0)和苏氨酸(~0.8)。若在分析之前进行水解,还可生成天冬酰胺和谷氨酰胺。若增加H2S,则可生成甲硫氨酸。在CH4、NH3、H2O和H2S混合气体中进行光解作用,可以找到半胱氨酸。对CH4及其它碳氢化合物在高温下进行热解,可以得到苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。到目前为止,用米勒模拟实验和其它类似实验,已能合成出20种天然氨基酸中的17种。
由于米勒实验把无机物合成小分子有机物,因此就产生了生命是从无机物到有机物慢慢生成出现的理论。虽然这个实验也存在很多争议和问题,但正好支持了“生命是从无机物到有机物,再从有机物生成低等生物,最终进化出现高等生物”的观点。
生命的疑问!
至此,追溯到无机物的层面应该算是生命的起点了吧!?假设生命是从无机物到有机物,再从有机物生成低等生物,最终进化出现高等生物成立的话,那么就产生了个大问题:
谁让这些无机物混合到一起产生的有机物?
(要知道米勒实验是人为的将产生有机物所需要的无机原料凑到一块的,自然界要自己生成有机物并将几种无机物凑到一块儿的概率有多低!?就好比桌子的出现,木头是自然界有的,但没有人进行加工,木头自己会堆出把椅子!?)
我们在此抛开这个问题,我们把目光转向水,或是海洋是如何产生的,因为大家发现,水在生命进化过程中扮演了重要角色,水是生命之源,我们人类自身身体就需要大量的水。
水的起源!生命的起源!
地球上水的起源在学术界上存在很大的分歧,目前有几十种不同的水形成学说。有些观点认为在地球形成初期,原始大气中的氢、氧化合成水,水蒸气逐步凝结下来并形成海洋;也有观点认为,形成地球的星云物质中原先就存在水的成分。还有的观点认为水来自外太空,比如由彗星、陨石等带到地球。有了水之后,海洋也随之出现。
地球70%全是水40亿年前,地球历史上最重要的一件事发生了,那就是海洋的诞生,这件事让地球全然改观,创造了水汪汪的绿州,生成我们赖以呼吸的空气,变化万千的气候,以及令人惊叹的大量生命,包括首度爬出海洋定居陆地的关键物种等,海洋的历史,就是我们自己的历史,今天海洋对这个星球以及我们人类生存仍然有重大的影响。
地球的起源!
大海生成了,接下来那么大海之前的地球或者太阳系甚至整个宇宙是怎样形成的呢?
对地球起源和演化的问题进行系统的科学研究始于十八世纪中叶,至今已经提出过多种学说。一般认为地球作为一个行星,起源于46亿年以前的原始太阳星云。地球和其他行星一样,经历了吸积、碰撞这样一些共同的物理演化过程。
形成原始地球的物质主要是星云盘的原始物质,其组成主要是氢和氦,它们约占总质量的98%。此外,还有固体尘埃和太阳早期收缩演化阶段抛出的物质。在地球的形成过程中,由于物质的分化作用,不断有轻物质随氢和氦等挥发性物质分离出来,并被太阳光压和太阳抛出的物质带到太阳系的外部,因此,只有重物质或土物质凝聚起来逐渐形成了原始的地球,并演化为今天的地球。
宇宙的开始——大爆炸!
太阳系几乎和地球形成的时间差不多,46-50亿年前形成,而宇宙的诞生现在的主流观点是源自亿年前的宇宙大爆炸事件。并且认为宇宙大爆炸之初是一个整体,是一个奇点。
20年代,天文学家埃德温·哈勃(EdwinHubble)研究了维斯托·斯里弗(VestoSlipher)所作的观测。他注意到,远星系的颜色比近星系的要稍红些。哈勃仔细测量了这种红化,并作了一张图。他发现星系在离我们远去,从而证明了宇宙在膨胀,并且也说明宇宙是有开始的。这就支持了宇宙大爆炸理论。
“宇宙并非永恒存在,而是从虚无创生”的思想在西方文化中可以说是根深蒂固。虽然希腊哲学家曾经考虑过永恒宇宙的可能性,但是,所有西方主要的宗教一直坚持认为宇宙是上帝在过去某个特定时刻创造的。
太阳系的形成示意图
宇宙的形成过程
爆炸之初,物质只能以中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀,导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却,逐步形成原子、原子核、分子,并复合成为通常的气体。气体逐渐凝聚成星云,星云进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成我们如今所看到的宇宙。
动漫人物——迪达拉
动漫《火影》中的迪达拉认为爆炸是艺术,现在仔细想想这宇宙大爆炸就是艺术!
问题最终一切回归于无!
宇宙的开始以爆炸作为起点,从而孕育出包括我们在内的所有生命。至此人类的认知或者探索已到了虚空的状态,甚至可以说我们产生于奇点产生于虚无!
广义相对论本身预言:时空应该有一个起点和终点。
奇点:一个存在又不存在的点!
注意!!!警告!!!
接下来的内容作者会涉及宗教,读者们请选择阅读,如有反感请勿阅读。
没有信心,就不能感受到的世界!
这里又产生了一串问题,是谁引发了大爆炸,大爆炸是奇点本身引爆的?奇点是什么?为什么要爆炸?
当探究生命起源问题讨论到这个份上,我们就进入了一个凭借信心感受的“道”之领域。
在人们看来与进化论相对立的就是神创论,不同的宗教有不同的观点,作者在此只列举的不够全面还请谅解,并且也没有要向大家灌输任何东西的想法,只是把自己认知的和发现的与大家分享,就像我只是把食材摆放在大家面前,至于大家怎么炒,最后做出什么菜,我不得而知。只是简单的分享而已,思想要多源碰撞才能更接近真实。
神创论!
大家最熟悉的就是《圣经》里旧约创世纪对神用了一周时间创造天地万物包括人类在内的经文,在此作者不做详细介绍。
上帝创世
整个神创论就是以圣经为基础的,信徒们都相信世间万物都是神创造的,并且神是唯一的,自有永有,全知全能的存在,我们的灵魂就来自于神。由于20世纪云南澄江化石群的发现,更让大部分神创论支持者认为他们找到了神创论的证据,多门类生物在短短几千万年的时间中出现,正好对应了神瞬间或短时间创造生命的特性,并不是经过漫长进化道路出现的。下面是《圣经》中的几段经文:
“起初神创造天地。”——《圣经.》旧约、创世纪1章1节
“神说,我们要照着我们的形像,按着我们的样式造人,使他们管理海里的鱼,空中的鸟,地上的牲畜,和全地,并地上所爬的一切昆虫。神就照着自己的形像造人,乃是照着他的形像造男造女。”——《圣经.》旧约、创世纪1章26-27节
“太初有道,道与神同在,道就是神。”——《圣经.》新约、约翰福音1章1节
名画,《上帝之手》
当然我个人不对这些观点作出任何评判。
普罗米修斯!
在神创论的基础上又出现了各种版本,有观点认为更高等的生命或外星人扮演了神的角色创造出来地球上的生命,比如著名的电影《普罗米修斯》就是代表。
电影《普罗米修斯》剧照
普罗米修斯版上帝之手
跟随星星降临地球的生命!
除了外星创造论之外还有地外起源说,认为地球上的生命是由彗星或陨石从外太空或其它星球带到地球。
年美国宇航局(NASA)在名叫“阿伦-希尔斯”火星陨石中发现了疑似细菌化石的东西,这一报道一出支持了生命地外起源说的理论。
陨石上的疑似细菌的化石
“阿伦-希尔斯”火星陨石。美国宇航局(NASA)的科学家们声称找到了出证据,证明地球的邻居火星上的确曾有生命存在:他们在1.3万年前落到地球上的一块火星陨石中发现了石化的简单的细菌。
陨石标本
细菌化石是年在南极洲发现的火星陨石中找到的。这块被命名为“艾伦·希尔斯”的陨石是火星表面的岩石,可能受到彗星或小行星撞击后飞向地球,途中经过了万年的时间,降落到地球上的时间距今已经有1.3万年。该陨石的化学构成与人类在20世纪70年代采集到的火星大气样本分析相符合,因此可以断定其来自火星。
既没有过去也没有未来,只有生命无限的轮回!
轮回
佛教对万物的存在也有自己的看法,佛教认为宇宙万物是由于“地水火风”这四大元素由于“因缘”和合而成的,并且最终又由于“因缘”重新回归四大元素。
无限轮回
宇宙就是这样不停地轮回。佛教是无神的,认为宇宙就是不断轮回的,并没有开始也没有结束。
结语
本文为了解答我们来自哪里,作者从进化论一直聊到宗教信仰,从问题本身看就是一个空洞的话题,就结果而言还是没能给大家一个明确的答案。那么此文意义何在?!
我写这篇文章也只是让大家了解目前的研究成果,重在分享和启发大家思考,需要大家有非常宽广的格局观来看待生命的出现问题,从而自己寻找出答案。作者并不能对生命给出一个答案,因为我也是当局者,我看不到生命的宽度和广度、起点和终点,也看不到生命的每个瞬间,所以我给不了这个答案,或许答案本身并不重要,又或者我们当下就是答案本身只是我们认知有限无法自知。
感谢大家长期遗留的支持!
下期预告!
下期是寒武之盾的第八期,我将说说云南地区的淡水螺蛳活化石和螺蛳亚化石,探讨我心中的云南高原淡水湖。
下期第八期——“世界尽头的海!”
如有建议请留言!我们不见不散!
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