缺失的化石與發現的化石同樣重要

阿德里安·庫里+德里克·特納

腔棘魚是一群古老的魚類，具有古怪的附肢，多骨、多肉、多肌。它們大量存在于大約3.9億年前泥盆紀時期的化石中。然而，在大約6600萬年前，即與恐龍滅亡的時間同步，腔棘魚完全消失了。在很長一段時間里，研究人員甚至認為它們已經滅絕了。但是，1938年，有人在南非沿岸發現了腔棘魚。

這件事帶給我們的啟示是：證據的缺失（比如說缺少腔棘魚化石）并不能證明其已經滅絕。舉一個偏滑稽的例子，有一種“隱生物學家”的亞文化，認為現在仍有大量翼龍藏匿在地球偏遠地區，比如巴布亞新幾內亞或巴西的熱帶雨林中。翼龍同樣在6600萬年前的化石記錄中消失，現在沒有任何證據表明它們的存在。翼龍的情況會和腔棘魚一樣嗎？或者說，由于某種原因，證據的缺失與缺失的證據是一回事嗎？

研究遙遠的過去時，找出那些空白的意義是非常困難的。地質學、考古學和古生物學等“歷史科學”面對的是物質的沉積層，其中的大部分已經隨著時間被破壞或者退化，并且不能在實驗室或在粒子加速器中重建。為了應對這個挑戰，古生物學家選擇了一種科學柔術——他們把化石記錄中的空白點視為自我證明的證據。

這讓人聯想起達爾文的漸進主義理論，該理論認為進化過程緩慢且逐漸累積。化石記錄包含一些可愛的標本，符合達爾文的逐漸演變規律。但更多的時候，某種類型的化石只是出現在某個巖石層，持續一段時間，然后消失。我們應該把缺少漸進變化的證據作為進化不是漸進的事實證據嗎？

達爾文自己對這個問題也感到很棘手。他最終認為，缺少逐漸變化的證據本身并非是漸進主義不存在的證據。相反，他將空白歸因于記錄的不完整性。然而，這一觀點產生了非期的效果，即古生物學的邊緣化。如果化石記錄有太多缺陷，無法告訴我們關于進化的信息，那么古生物學家在我們對該進程的理解過程中貢獻不大。

快進到下一個世紀。20世紀70年代，生物學家尼爾斯·埃爾德里奇和史蒂芬·杰伊·古爾德認為，漸進主義證據的缺乏本身就是一個信息信號。他們聲稱：“停滯也是數據。”如果化石記錄中包含沒有變化的時期，那是因為事實上的確沒有發生改變。缺乏逐步演化的證據，只是告訴我們沒有太多的事情發生。相反，他們認為進化是在達到頂端之前通過迅速的變化爆發而產生的，這種理論被稱為“間斷的平衡”。

在接下來的辯論中，“漸進主義者”回擊說歷史覆蓋了其軌道：化石記錄缺乏緩慢的轉變，說明了成功形成化石的稀少性。與此同時，那些贊成埃爾德里奇和古爾德關于進化突然跳躍觀點的人將指示物的缺少看作生物現實。他們希望科學家根據表面解讀化石記錄中的停滯現象。無論如何，在這兩種觀點中，缺失同樣重要。

讓我們來看一下最近的恐龍古生物學的一個時期。三角龍和牛角龍都曾于白堊紀末期生活在現在的西北美洲地區。牛角龍個頭更大，頭上有一個更長的邊皺，上面有孔或“窗孔”。比較一下它們的頭骨：

自19世紀末被發現以來，這兩種恐龍已經被歸入不同的生物類別。它們被認為是近親，但各自屬于不同的屬，即物種之上的分類等級。

2010年， 古生物學家約翰·斯坎內拉和約翰·霍納用所謂的“牛角恐龍”假說挑戰了這一共識。他們認為，牛角龍和三角龍事實上是同一種動物，兩者的差異只是生物年齡的問題。隨著個體的成長，牛角龍體型變得更大，邊皺更長，形成了洞孔。根據這個觀點，牛角龍只是成年的三角龍。

證據在哪里呢？斯坎內拉和霍納觀察到，相對于牛角龍，我們有更多的三角龍骨骼，牛角龍的骨組織分析表明它們都是更老的、成熟的成年恐龍。另一方面，那些豐富的三角龍樣本是較小的幼年和年輕的成年龍。這會產生這樣一個問題：所有的年輕牛角龍在哪？作為回應，斯坎內拉和霍納得出結論，即缺少牛角龍幼龍證明了根本沒有幼龍。（應該指出的是，斯坎內拉和霍納的工作是高度推理的，對于他們假設的最終命運，仍然有很多分歧。）

解釋那些并不存在的化石會面臨其特有的挑戰，這些困擾化石記錄的空白和謎是古生物學最具魅力的一個重要部分。在恐龍古生物學中，樣本量通常很小，面臨的挑戰是如何找到從化石中提取信息的創造性的方法。一個最大膽的舉動是開始將我們沒有的化石看作數據。

腔棘魚和翼龍的情況在某個方面相似。在過去的6600萬年中，這兩種化石都缺失了。但是對于翼龍，最好的解釋是該種動物滅絕了。而對于腔棘魚，情況則更為復雜，解釋空白可能需要借助生物數量規模較小、海洋環境中化石形成的時間和方式以及海底的大部分巖石都相當年輕這些事實。對這兩種生物而言，至少有一件事很清楚：未形成的化石往往與已形成的化石一樣，可以揭露很多信息。