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地球生命的第一口飯
2017-06-15 作者: 來(lái)源: 經(jīng)濟(jì)參考網(wǎng)

  這種生物有些像金龜子,,大約 2.5厘米長(zhǎng),,有帶棱紋的柔軟甲殼,,會(huì)在海岸淺灘的沙子里竄來(lái)竄去,。它察覺(jué)到了由氣味,、振動(dòng)與光線變化交織而成的畫(huà)面,。它的蠕蟲(chóng)狀的獵物會(huì)往沙里挖洞,,企圖以波浪形路線逃到安全地點(diǎn),。不過(guò)為時(shí)已晚,。掠食者用鉗狀的上顎把獵物扯開(kāi),,吸進(jìn)嘴里、吞進(jìn)食道,,然后繼續(xù)它的行程,,尋找藏身處躲藏,讓食物消化,。

  關(guān)于4.8億年前的這一餐的證據(jù),,是在1982年發(fā)現(xiàn)的。那一年,,還是碩士研究生的馬克·麥克梅納明(Mark McMenamin)為墨西哥政府調(diào)查索諾拉沙漠( Sonoran Des ert)的地質(zhì)情況,,在墨西哥索諾拉州圖桑市(Tucson)西南方約100千米處的最高點(diǎn)朗山(CerroRajón)山側(cè)進(jìn)行挖掘,這里在古代曾是海底,。他在一片灰綠色頁(yè)巖上注意到一個(gè)很微小的化石壓痕,,當(dāng)時(shí)他也沒(méi)有多想,就把那個(gè)壓痕從巖石上鑿下來(lái),,和其他標(biāo)本一起裝袋了,。

  在未經(jīng)訓(xùn)練的人眼中,,這塊化石只不過(guò)是大約 0 . 6 厘米長(zhǎng)、隱隱約約的連續(xù)刮痕,。當(dāng)麥克梅納明把它拿回實(shí)驗(yàn)室研究時(shí),,他辨認(rèn)出那是三葉蟲(chóng)被蝕刻在硬化泥漿上的運(yùn)動(dòng)痕跡。在動(dòng)物界里,,三葉蟲(chóng)幾乎要算是所有動(dòng)物的老祖宗了:魚(yú)類(lèi),、雙翅目、鳥(niǎo)類(lèi),、人類(lèi),。三葉蟲(chóng)在海床上留下無(wú)數(shù)化石,讓它們成為了這種天然的自然博物館里的固定班底,。很多化石有多節(jié)式外殼,,看起來(lái)像是鱟和蜈蚣雜交的產(chǎn)物。這種化石的紋路圖樣很有名,,甚至還有一個(gè) 學(xué)名 :“多線皺飾跡”( Rusophycusmultilineatus),。麥克梅納明保留了這個(gè)化石,也在自己的博士論文里提到了它,。一直到二十多年后他擔(dān)任曼荷蓮學(xué)院地質(zhì)學(xué)教授、研究早期的生命演化過(guò)程之前,,他都很少想到這件事,。

  后來(lái),當(dāng)麥克梅納明意識(shí)到他以前忽略掉了一些東西時(shí),,他再一次檢查了這個(gè)化石,。“它具有這種額外的特征,,不只是三葉蟲(chóng)而已,,緊鄰的另一個(gè)彎彎曲曲的痕跡化石也有這特征?!?他說(shuō),,“這些東西很罕見(jiàn)?!彼茢?,這個(gè)化石包含了兩種生物相遇的證據(jù)。另外的那道痕跡,,就是一只更小的蠕蟲(chóng)狀生物想要鉆進(jìn)泥巴里的證明,,從這些記號(hào)的排列來(lái)看,顯然三葉蟲(chóng)就在它的正上方,。麥克梅納明用上了“奧卡姆剃刀”( Occam’s Razor)原理:最簡(jiǎn)單的解釋?zhuān)褪侨~蟲(chóng)要挖洞找吃的東西,。他寫(xiě)道:這就是“第一口飯”的證據(jù),,是目前已知最古老的掠食者吞吃獵物的化石。

  這一餐的味道如何,?有可能想象出來(lái)嗎,?

  在那個(gè)時(shí)代,也就是寒武紀(jì)(Cambrian Period)之前,,就任何有意義的方面來(lái)看,,味道都是不存在的。地球上的生命大部分是由漂浮,、過(guò)濾和光合作用組合而成,。細(xì)菌、酵母和其他單細(xì)胞生物,,藏身在花崗巖的溝紋里或是沙粒之間,。有些單細(xì)胞生物會(huì)湊在一起形成黏糊糊的細(xì)胞團(tuán)。管狀或碟狀的生物體會(huì)搭著洋流的順風(fēng)車(chē)漂流,。那時(shí)的“吃”,,是指吸收海水里的營(yíng)養(yǎng)成分,有時(shí)候是指某個(gè)生物體包裹住另一個(gè)生物體,。

  接著,,經(jīng)過(guò)數(shù)千萬(wàn)年——以地質(zhì)學(xué)的時(shí)間尺度來(lái)說(shuō)只是一瞬之間——海洋里充滿(mǎn)了各種新生物,包括三葉蟲(chóng),,它成了生命演化史上最成功的生物類(lèi)別 ,;它們稱(chēng)霸地球的時(shí)間超過(guò)2.5億年。三葉蟲(chóng)大約是5億年前出現(xiàn)的,,也就是我們所知的自然界真正開(kāi)始的時(shí)間 :有史以來(lái)第一次,,生命開(kāi)始系統(tǒng)化地吞食其他生命。這些新生物和它們的前輩不一樣,,它們有嘴巴和消化系統(tǒng),。它們擁有較原始的大腦和感官,以偵測(cè)到明,、暗,、運(yùn)動(dòng)和泄露形跡的化學(xué)特征,并利用這種精巧的新工具來(lái)捕獵,、殺掉獵物與填飽肚子,。就像伍迪·艾倫( Woody Allen)在電影《愛(ài)與死》(Love and Death)里的角色鮑里斯(Boris)說(shuō)的:“對(duì)我來(lái)說(shuō),大自然就是……嗯……我也不知道,,就是蜘蛛與蟲(chóng)子,,以及大魚(yú)吃小魚(yú),還有植物吃掉植物,,動(dòng)物吃……它就像一座巨大無(wú)比的餐廳,?!?/p>

  三葉蟲(chóng)并沒(méi)有存活到現(xiàn)在,那些化石也沒(méi)有辦法顯示關(guān)于它們神經(jīng)系統(tǒng)的信息,,所以想要知道它們的感官能力,,得依賴(lài)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的推測(cè)。確實(shí),,它們可能完全沒(méi)辦法察覺(jué)像黑巧克力,、葡萄酒這類(lèi)復(fù)雜的氣味。而人類(lèi)的味覺(jué),,即使是討厭的味道,,都充滿(mǎn)了微妙的東西,而且和其他氣味,、過(guò)去的事件,、感情,以及我們所有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)息息相關(guān),。三葉蟲(chóng)很可能不會(huì)有“愉快”這類(lèi)的感覺(jué),,而且僅能保留一點(diǎn)點(diǎn)殘存記憶。對(duì)它們來(lái)說(shuō),,每一餐嘗起來(lái)的味道都差不多,,而每一餐顯然大多來(lái)自化解饑餓感以及攻擊的沖動(dòng)。

  然而,,這些原始的味道元素是一個(gè)相當(dāng)了不起的演化成就,,而人類(lèi)的味覺(jué)同樣具有這種相同的基本生理學(xué)構(gòu)造。當(dāng)然,,聽(tīng)起來(lái)像是將小泥屋與沙特爾大教堂 [1] 做對(duì)比。不過(guò),,味道的基礎(chǔ)就此奠定了,。地球生存條件的某些重大改變,引發(fā)了這場(chǎng)掠食者與獵物間的重大變革,,也就是“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”(Cambrian explosion),。科學(xué)家們對(duì)于當(dāng)時(shí)是什么狀況并沒(méi)有達(dá)成共識(shí),。有些科學(xué)家認(rèn)為那是一場(chǎng)史前時(shí)代的全球變暖造成的,,氣溫升高使長(zhǎng)期冰凍的兩極冰帽融化,海面上升了數(shù)百米,,海水淹進(jìn)內(nèi)陸,,淹過(guò)長(zhǎng)了地衣與真菌的低矮山丘和巖石(樹(shù)、草和開(kāi)花植物在當(dāng)時(shí)都還沒(méi)有出現(xiàn)),,侵蝕出潟湖并塑造出沙洲與淺灘,,創(chuàng)造出相當(dāng)適合生命體生長(zhǎng)繁殖的溫暖淺洼地,。其他一些科學(xué)家認(rèn)為這次大爆發(fā)是地球磁場(chǎng)方向改變導(dǎo)致的,更有人指稱(chēng)是突變—— 這種突變會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作電位(action potential)出現(xiàn),,也就是讓神經(jīng)細(xì)胞能遠(yuǎn)距離溝通的能力——或是DNA編碼上的其他偶然變化導(dǎo)致的,。

  不管事件的精確順序是怎樣,在敏銳的感官與演化的成功之間,,已經(jīng)建立起一個(gè)相當(dāng)牢靠的連接,。就在身體與神經(jīng)系統(tǒng)適應(yīng)了日益增加的威脅與機(jī)會(huì)之后,一場(chǎng)生物學(xué)上的武器競(jìng)賽展開(kāi)了,。曾經(jīng)一度只是“偵測(cè)與反應(yīng)”機(jī)制的感官,,為了引導(dǎo)出復(fù)雜的行為,必須發(fā)展得更有效才行,。味道成了這個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵,。從三葉蟲(chóng)存在的時(shí)代到現(xiàn)在,覓食,、捕獵和進(jìn)食等行為,,推動(dòng)了生命不斷地自我發(fā)展,最終在我們?nèi)祟?lèi)的大腦與文化成就上

達(dá)到巔峰,。味道勝于視覺(jué),、聽(tīng)覺(jué)甚至是性,是我們之所以為人的核心要素,。它創(chuàng)造了我們,。麥克梅納明說(shuō),最為諷刺的,,就是世界上開(kāi)始出現(xiàn)殺戮,,并伴隨著難以言喻的痛苦,但這也發(fā)展出智能和知覺(jué),,最終產(chǎn)生了人類(lèi)的意識(shí),。

  水果沙拉

  那只是一道橘色的閃爍光影,不過(guò)卻能穿過(guò)層層綠葉的縫隙,。大約2000萬(wàn)年前,,生活在非洲叢林中的猴群,已經(jīng)靠乏味的食物過(guò)活好一陣子了,。這些食物主要是葉子,、味苦的樹(shù)根,還有蟲(chóng)子加上些許辛辣的漿果,。突然間,,好像出現(xiàn)了很不錯(cuò)的東西。隨著它們爬過(guò)樹(shù)枝,視線受到了限制,,眼前出現(xiàn)了更多橘色的光影,。它們跳躍著,一起擺蕩到正確的地點(diǎn),,用五根手指抓住并捏碎紅褐色的果實(shí),,讓果汁流滿(mǎn)雙手。其中一只在樹(shù)枝上蹲下,,背靠著樹(shù)干,,大口吃著果子,芳香混合著苦味在口中四溢——短暫且強(qiáng)烈的快感沖擊著它,。直到森林的地面上布滿(mǎn)了吃剩的果核,,這場(chǎng)“ 宴會(huì)” 才算結(jié)束。

  猴群的世界也就只有幾平方千米大,,它們的活動(dòng)范圍可能和摩爾根獸的活動(dòng)范圍差不多,。兩者都在近似的環(huán)境里演化——在一顆巨大的流星撞擊尤卡坦半島(Yucatán Peninsula)海岸、導(dǎo)致使恐龍滅絕的生態(tài)災(zāi)難出現(xiàn)之前,,靠食腐維生,,躲避著掠食者。但是其中有兩點(diǎn)重要的差異,。我們的祖先以往先是在地面上獵食,,然后才向上發(fā)展爬到樹(shù)上。此時(shí)的獵食活動(dòng)占據(jù)的是三維的空間,,而不是二維的平面,,而且還有著搭配深度知覺(jué)與生動(dòng)色彩的新型視覺(jué)。這個(gè)進(jìn)步把視覺(jué)和味道的距離拉得更近,。伊甸園里最先引起夏娃注意的,,想必就是禁果的鮮明顏色,這一點(diǎn)對(duì)于現(xiàn)在我們用餐也一樣關(guān)鍵,。顏色,、形狀和食物的排列會(huì)吸引我們的注意力,并且激起食欲,。

  大多數(shù)哺乳動(dòng)物具有雙色視覺(jué),它們的視網(wǎng)膜(位于眼球后方感知影像的區(qū)域)包含兩種特殊的感應(yīng)細(xì)胞,,即視錐細(xì)胞,,它含有能偵測(cè)到光線中藍(lán)、紅波長(zhǎng)的受體,。具有雙色視覺(jué)的動(dòng)物可以分辨約1萬(wàn)種不同的色調(diào),。不過(guò)在大約2300萬(wàn)年前,某種猴類(lèi)身上發(fā)生了基因復(fù)制。受突變影響的那些猴子,,獲得了第三組視錐細(xì)胞,,這些細(xì)胞能調(diào)適光譜黃光帶。更早以前的哺乳動(dòng)物所看到的單調(diào)灰色的色彩,,現(xiàn)在變成了紫,、粉紅、天藍(lán),、淡紫,、青、珊瑚紅這些顏色,。紅色系變得更深,、更精細(xì),綠色系變得更柔和,、更多樣化,。具有這種強(qiáng)化視力的靈長(zhǎng)目動(dòng)物——目前包括某些猴類(lèi)(不是全部)、所有猿類(lèi),、人類(lèi)——最多可以偵測(cè)到100萬(wàn)種顏色,。(鳥(niǎo)類(lèi)有四種視錐細(xì)胞,看到的色彩更炫目,、更豐富,。)

  要在叢林背景下發(fā)現(xiàn)水果很困難,就像玩“ 威利在哪里” 系列繪本一樣 :眼睛和大腦必須從具絕對(duì)多數(shù)的色彩當(dāng)中,,發(fā)現(xiàn)與眾不同的顏色,。在20世紀(jì)90年代,劍橋大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家本尼迪克特·里根(Benedict Regan)與約翰·莫倫(John Mollon)著手測(cè)試水果視覺(jué)(fruit-vision)假說(shuō),。他們聚焦于法屬圭亞那叢林里的紅吼猴( red howler monkey),。三色視覺(jué)仿佛要證明自身的演化效力似的,繼大約1300萬(wàn)年前的美洲吼猴之后再度單獨(dú)出現(xiàn),。要解釋三色視覺(jué)為什么在演化上這么成功,,也只能靠猜測(cè),不過(guò)還是有一個(gè)明顯的可能解釋 :彩色視覺(jué)有助于靈長(zhǎng)目動(dòng)物辨認(rèn)出成熟的水果,。

  吼猴偏好“ Chrysophyllumlucentifolium”這種金葉樹(shù)的果實(shí),,它的果實(shí)果皮堅(jiān)硬,吼猴得用牙齒才能咬開(kāi),,還有能夠通過(guò)吼猴消化系統(tǒng)的巨型種子,。果實(shí)熟成時(shí)呈現(xiàn)豐富的黃、橙混合色調(diào),,與周?chē)木G色背景形成了理想對(duì)比,。一隊(duì)研究人員在低濕雨林扎營(yíng)數(shù)天,,在他們頭上大約 3 0 米處,是濃密的樹(shù)冠,。他們?cè)诤锶号郎蠘?shù)梢的時(shí)候跟著上去,,收集它們摘下、吃過(guò),,然后丟棄的水果,。

  科學(xué)家利用光譜儀測(cè)量植物顏色的波長(zhǎng)后發(fā)現(xiàn),吼猴視網(wǎng)膜的色素,,幾乎像是為了讓它們認(rèn)出藏在葉子里的黃色成熟果實(shí)而量身打造的,。這點(diǎn)很明顯不是偶然,因?yàn)榻鹑~樹(shù)果實(shí)的顏色只占了光譜帶里很窄的部分,。自然選擇似乎已經(jīng)很巧妙地把兩方調(diào)整得很和諧,,制造了雙贏局面 :猴子有果子可以吃,而果樹(shù)獲得了把種子散播出去的途徑,。(或許其他食物也占了一席之地 :在某些靈長(zhǎng)目動(dòng)物身上,,三色視覺(jué)也許已經(jīng)演化到可以在果實(shí)缺乏的時(shí)候,在綠葉叢里發(fā)現(xiàn)有營(yíng)養(yǎng)的紅色嫩葉的程度,。)

  總之,,彩色果實(shí)并非只是一種稀少、美味的佳肴,,甚至也不是史前飲食金字塔里的重要角色,,它只是一個(gè)較廣泛的生存策略的一部分。這些在夜間活動(dòng)的猴子的祖先,,此時(shí)已經(jīng)變成在日間時(shí)段活動(dòng)了,。在白天的光線下,在樹(shù)木的高處,,色彩取代了氣味,。在智力與意識(shí)的發(fā)展上相當(dāng)重要的嗅覺(jué)變?nèi)趿耍F(xiàn)在,,視覺(jué)才是重點(diǎn),。這種從某種感官偏向另一種感官的狀況,都被寫(xiě)入基因里了:具有三色視覺(jué)的靈長(zhǎng)目動(dòng)物,,比沒(méi)有三色視覺(jué)的靈長(zhǎng)目少了許多有用的嗅覺(jué)受體,,也就是說(shuō),它們能探測(cè)到的氣味比較少,。

  雨林與叢林充滿(mǎn)可食用的葉子,,不過(guò)果樹(shù)就比較分散了,而且有些果樹(shù)只在一年當(dāng)中的特定時(shí)間結(jié)果,。這種情況下,,要生存就得靠一定程度的規(guī)劃。為了能夠一直有果實(shí)可吃,,動(dòng)物必須記住最好的果樹(shù)在哪里,、什么時(shí)候會(huì)結(jié)出可以吃的果實(shí)。水果是真正的獎(jiǎng)賞,,而且要靠聰明才智才能得到,。吃水果的黑猩猩、蝙蝠與鸚鵡的大腦和身體的相對(duì)比例,,分別比吃葉子的大猩猩,、吃蟲(chóng)的蝙蝠與其他大多數(shù)鳥(niǎo)類(lèi)要大。

  不像獨(dú)來(lái)獨(dú)往的摩爾根獸,,古代的猴子會(huì)整個(gè)猴群一起行動(dòng)和作業(yè),,用聲音、眼神和手勢(shì)來(lái)溝通,。這時(shí),,優(yōu)越的視力也大有幫助。它們的眼睛位于頭部的前面,,這使得它們具有三維的視覺(jué)——奇怪的是,,這樣的眼睛分布是食肉動(dòng)物的特色,食腐動(dòng)物就不是這樣,。如此分布的眼睛能讓潛在的獵物位于視野的中央,,捕食者可以很快地認(rèn)出獵物、評(píng)估勝算并發(fā)動(dòng)攻擊,。不過(guò)對(duì)靈長(zhǎng)目來(lái)說(shuō),,縱深感能讓它們更容易辨認(rèn)出行蹤隱匿、有保護(hù)色的掠食者的動(dòng)作,,并借低亮度的樹(shù)枝網(wǎng)絡(luò)來(lái)快速移動(dòng),,此刻若踏錯(cuò)一步,就很有可能送命,。由于每個(gè)個(gè)體只有一雙眼睛,,并且視線焦點(diǎn)對(duì)著前方,因此個(gè)體的生存機(jī)會(huì)就得依靠群體的集體行動(dòng),,用多雙眼睛盯著各個(gè)方向,。

  對(duì)捕獵來(lái)說(shuō),表情比較豐富,,也會(huì)比較占優(yōu)勢(shì),。猿類(lèi)與人類(lèi)的大腦視覺(jué)皮層與身體大小的相對(duì)比例,要比其他哺乳動(dòng)物的相對(duì)比例大,,而且負(fù)責(zé)做出表情的神經(jīng)中樞也比較大,。所有哺乳動(dòng)物表現(xiàn)出的恐懼,、惡心、愉悅等生硬表情,,不再只是出于無(wú)意識(shí)的反射,,而是加上了個(gè)體細(xì)微之處的層次。一個(gè)目光交會(huì)就可以傳達(dá)很多東西,。就像海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的小組那樣,,猴群會(huì)像食物采集隊(duì)一樣運(yùn)作,從它們的集體覓食,,就可以預(yù)見(jiàn)現(xiàn)今的團(tuán)體聚餐,。

(本文摘自北京聯(lián)合出版公司出版的《品嘗的科學(xué)》,作者:[美]約翰·麥奎德)

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