遠古時代的遺書

石頭不會自己活動也不會說話，平時我們也不會注意到它們，但實際上，它們卻是詳細記載著地球歷史的情報源。如果我們細細觀察，可以從中獲得許多知識。過去的地球是什么樣?生物是如何進化的?本期特別關注，就讓沉默的石頭，來為我們講述地球發展的46億年的故事吧。從中，我們還可以了解到生物起源的故事呢!

1 原始地球是一些隕石和塵埃

我們所居住的地球，已經有46億多歲了，誰能想到，它最初的構成材料是一些“隕石”呢!原始的地球是由細微的宇宙塵埃和隕石聚集形成。不久，塵埃和隕石的數量越來越多，其熱量也慢慢積聚。隨著中心溫度的升高，中心部位逐漸形成巖漿狀態。在此期間，地核、地幔、地殼等內部結構也逐漸形成，大氣和水也出現了，于是地球誕生了。

墜落到地球上的隕石，大致可分為石隕石和鐵隕石兩大類。其中大多數是石隕石，也就是從宇宙中飛來的巖石，其組成與地球最深處的地核的成分相似。因此，如果把隕石和地球古巖石進行比較，我們就可以知道地球是如何產生的，了解地球初期的狀態。

地球上最古老的巖石是什么時候形成的呢?在北極的格陵蘭島，人們發現了40億年前的變質巖，于是有人認為最初的巖石也許就是在那時候形成的。但是經過分析，在該巖石的組成成分中發現了骨骼的組成成分——磷灰石的結晶，再進一步仔細研究其成分元素，人們發現這些元素很可能是由生物產生的。因此，這證明了當時已經有某種生物存在了，也可以說是最古老的生命痕跡。

從地球誕生的46億年前到40億年前的冥王代時期，地球是什么模樣的?由于能成為這個時代線索的巖石還沒有被發現，所以迄今為止我們還不了解這個年代。但隨著40億年前的巖石被發現，我們對生命存在的了解也開始逐漸深入。

2 探索生命的誕生

這些看上去呈層狀或是圓花菜狀的奇怪石頭叫“層疊石”。它們是藍藻細月包(無核的原核細胞，也叫做藍菌)分泌的碳酸鈣堆積而成的，也可以說是它們由藍藻類形成的生物巖。藍藻是地球上最早的以細胞形狀存在的生命。

層疊石從前寒武紀時期到古生代，分布在地球各地。最古老的層疊石是在澳大利亞和加拿大北部發現的，距今約有35億年的歷史。實際上，最初人們很難確定這種巖石是由藻類植物形成的還是自然形成的。直到1954年，在澳大利亞西岸的哈美林池海灣處發現了現代的層疊石，并且已確認這些層疊石是由藍藻類形成的。由此人們認為前寒武紀時期的層疊石也同樣是由生物活動而形成的。這個發現使得細菌和菌類等原核細胞的出現至少要提前到35億年前。

海水中的氧，20億年前就有了

形成層疊石的藍藻細胞分泌出碳酸鈣的同時，在海水中釋放出大量的氧。不久，海水中積聚的氧就和鐵化合形成氧化鐵，逐漸堆積形成鐵礦層。在這樣的環境下，到了20億年前，出現了各種各樣的菌類，以鐵為營養成分的噬鐵細菌也得到繁殖，形成了更高層次的條狀鐵礦層。

世界上最早發現的條狀鐵礦層在北美的五大湖北岸，它大約形成在19億年前。堅硬的鐵礦層延綿150千米，它也因為最初是由生物形成的礦床而受到關注。從這里開采的條狀含鐵硅巖中，發現了以噬鐵細菌為主的許多菌類化石。這標志著，藍藻細胞釋放出的氧在20億年前的海水中已經積聚到了相當的含量。

到了10億年前，大氣中由海水中轉移來的氧的含量增加，大約6億年前，臭氧層形成，阻隔了部分來自太陽的紫外線，形成了與現在基本相同的大氣成分。如此巨大的環境變化，是有核細胞得到進化、前寒武紀時期結束并出現大型生物的主要原因。

3 大型生物出現的記載

距今約6—8億年前，地球氣候處于寒冷時期，世界各地被冰川所覆蓋。在這個時期的冰川形成的堆積層上(約6億年前的地層中)，發現了大量的大型生物化石。1947年，澳大利亞富林德斯山脈的埃迪卡拉山丘的砂巖層中發現的水母類化石，成為地球上最古老的大型動物的證據。

埃迪卡拉化石群中發現的生物其特點都是無硬殼的軟體細胞結構。

在前寒武紀時代末期的海洋里，很可能棲息著大量的類似海腮和水母等的大型生物。在此后的調查中，俄羅斯烏拉爾地區和北海沿岸、中國大陸等地，與埃迪卡拉同時期的地層中也發現了無硬殼的大型生物化石，這意味著這一時期是大型生物出現的時期。

但是，至今還有許多謎團沒有解開。首先一個問題，為什么經歷了冰河期會出現大型的生物?冰河期的環境變化一定給生物帶來了某種巨大的影響。那么受冰河影響，海洋溫度和成分是如何變化的呢?這個時期，為什么原本是單細胞的生物演變成了多細胞的?遺憾的是，這些問題到目前為止科學家還不能解釋。另外一個問題是，為什么無骨無殼的軟體細胞會變得如此巨大?雖然對此有專家認為是它們的蛋白質很強韌，所以可以以化石的形式被殘留下來。但這一說法還有待確認!

“蝦”也曾是海洋霸主

古生代初期，到了5億4000萬年前至5億年前的寒武紀，終于出現了硬殼生物。“勃捷斯頁巖”向我們講述了這戲劇性的進化故事。

最早發現硬殼生物的痕跡是在20世紀初期，美國的古生物學家沃爾科特在加拿大的勃捷斯山頂，發現了極其珍貴的硬殼生物化石。在海拔超過2000米的高地上的寒武紀頁巖層中，發掘出了大量的三葉蟲祖先、硬殼動物、多足的節肢動物的化石，證明了這個時期出現了種類繁多的動物。

此外，近幾年來，在我國云南省的澄江也發掘出大量的，與勃捷斯同時期的化石，以原始的節肢動物為主，有100種動物。其中具有神經、口、消化道的動物化石受到關注。據說這是現在的文昌魚和八目鰻的祖先，是最初的脊椎動物。

更令人驚奇的是，肉食性節肢動物奇蝦的存在。奇蝦體長1～2米，圓形的口器周圍長著能咬合的牙齒，以捕捉三葉蟲等其他動物為食。身體的一節一節可以像蝶泳一樣彎曲，以霸王的姿態在海中來回游動。可以說奇蝦的存在就像中生代的恐龍一樣，它處于當時的食物鏈金字塔的頂端。它可以說是我們目前已知范圍內最早的肉食性節肢動物。

根據這些勃捷斯和澄江出土的化石，我們逐漸明白了寒武紀時期動物的形狀和多樣的生態。在此期間，動物界出現了大爆發般的進化，生態系變得更為復雜。而且，我們現在的生態系原型也被認為是在那個時候出現的。

小殼動物化石

有殼生物并不是某一天突然出現的。如果用顯微鏡觀察6億年前的埃迪卡拉時期和5億3000萬年前的勃捷斯時期中間這段時期形成的特殊巖石，可以發現其中有大量的帶有石灰質硬殼的十分微小的生物化石。這些看上去像小貝殼一樣的化石被稱為是“小殼動物化石”，在世界各地都可以見到。

事實上，這樣的小殼動物十分稀少，但在埃迪卡拉的初期也已發現。或許，從那時開始，有殼的小生物已漸漸出現，慢慢地演變成硬殼的機能特征。

最早的陸地生物是什么?

最早從海洋發展到陸地的生命不是動物而是植物。最古老的陸生植物化石是在歐洲的志留紀地層中發現的石松類。在接下來的泥盆紀，大型的木本蕨類植物十分繁茂，它們的遺體堆積起來，經過漫長的歲月形成了石灰層。

另一方面，志留紀的末期，魚類和節肢動物也開始向陸地遷移，從泥盆紀到石炭紀，魚類逐步向兩棲類進化。而爬行類是在更往后的古生代末期，二疊紀以后才出現的。動物進化需要經歷漫長得驚人的時間。

5 石灰巖記載著“曾經滄海”

在各種各樣的巖石中，有些是由生物形成的，有利于我們的生活。其中的代表之一就是“石灰巖”。

石灰巖有兩種形成方式：一種是海水中的磷酸鈣化學沉淀而成的化學巖，另一種是生物的分泌物和殘骸等形成的生物巖。這里介紹的石灰巖就是生物巖，其特征是巖石中含有的生物形態清晰可見。

石灰巖的地層被酸雨侵蝕，經過長年累月形成了各種各樣的奇特的巖石和特殊地形。其典型就是我們熟知的鐘乳石和斗淋等喀斯特地形。從這些地方大量出現了珊瑚和紡錘蟲之類的化石。由此證明，古生代末期，生活著大量的與現今的珊瑚礁和紡錘蟲相近的生物和腕足動物。

我國云南省的石林就是典型的喀斯特地貌。那里的石灰巖被侵蝕形成石林的地形。在這里，科學家發現了大量石炭紀和二疊紀時期的腕足類化石。也就是說，這里在古生代也曾經是海底。

生活中的石灰巖

石灰巖里有些物質與我們的生活息息相關。建筑用的大理石就是由石灰巖變來的。如果你身邊有大理石制成的物件，請仔細觀察一下它的斷面，也許你就會發現在美麗的石紋中混有小的生物化石。

6 喜馬拉雅山的形成

從中生代到新生代，地球各地都發生了造山運動，在大約3000萬年前至2000萬年前達到頂峰時期。海洋板塊移動，與大陸板塊碰撞，地層發生褶曲，一部分地層隆升起來。現在的喜馬拉雅山脈和阿爾卑斯山脈、安第斯山脈、洛基山脈等世界屋脊就是在那時形成的。

在這些高山的山頂附近，科學家一個接一個地發現了生活在中生代白堊紀海洋中的菊石和貝類的化石。這也說明了，數千米的高山也曾經是海洋的海底。對從喜馬拉雅山和阿爾卑斯山發現的化石進一步分析，發現它們基本上是同時代的。這也證明了這兩處的山脈大體上是在同時期形成的。

從石頭中，我們已經了解了很多很多地球發展的故事，但對這部已有幾十億年歷史的“遺書”來說，解讀仍在繼續……

200年，永遠的達爾文

查理士·達爾文于1809年2月12日誕生在英國的一個小城鎮。他以博物學家的身份，參加了英國派遣的環球航行，做了5年的科學考察。在動植物和地質方面進行了大量的觀察和采集，經過綜合探討，形成了生物進化的概念。1859年出版了震動當時學術界的《物種起源》。書中用大量資料證明了形形色色的生物都不是上帝創造的，而是在遺傳、變異、生存斗爭中和自然選擇中，由簡單到復雜，由低等到高等，不斷發展變化的，提出了生物進化論學說，從而摧毀了各種唯心的神造論和物種不變論。恩格斯將“進化論”列為19世紀自然科學的三大發現之一(其他兩個是細胞學說，能量守恒和轉化定律)。

與達爾文相關的趣事

1 環球之旅回到英國時，達爾文帶回了1529個保存在酒精瓶里的物種標本、3907個風干的物種標本：

2 2000年。達爾文的肖像替代狄更斯上了10英鎊紙幣，雖然他的胡須給“制作”帶來了困難；

3 2002年BBC觀眾評選最偉大的英國人，達爾文名列第5；

4 達爾文形象是除了英國皇家成員之外最頻繁出現在郵票上的；

5 “適者生存”并不出自達爾文之口，而是達爾文在華萊士的建議下運用了經濟學家哈勃特·斯班瑟的說法。直到第五版，才出現在《物種起源》一書中；

6 雖然達爾文被視為偉大的生物學家，但他的第一篇科學論文卻是關于地理學的；

7 “進化論”在達爾文之前已經存在，只是由他系統證明和闡述了；

8 達爾文在寫《物種起源》的時候仍是基督徒。