第8章 雪球和气垫

约14亿年前，真菌的进化终于告一段落。当时的地球上还没有大块陆地，露出海面的陆地大约只占整个地球面积的5%，新生的大陆还躺在海面之下。平均算来，当时的海洋深度低于今天。历史见证了第一块超大陆——凯诺兰大陆——的崛起和消亡。

大约在10亿年前，巨大的陆地破水而出。度过了2亿年的萌发期之后，这些陆地终于初步构成了地球母亲的形貌。当然，那时的地球和今天完全两样。有一块名叫罗迪尼亚的超大陆随后也诞生了，然而地球进入冬眠期后，这片陆地也瓦解了。因为又1亿年之后，地球上发生了一件很不寻常的事情，这件事大大影响了生命的发展。

冰封的世界——温室效应加速了冰河期的到来

地球变冷了。

其实，冰河期并不是什么奇怪的事情。冰河期就像令人讨厌的岳母一样，时不时偷袭一下地球，颐指气使半天之后又扬长而去。据我们目前的了解，最早的冰河期大概发生在23亿年之前。严格说来，一个大冰期是由数个连续的冰河期——间冰期循环构成的。如果天气预报又声称“这一季太冷”时，你千万别生气。我们正生活在两个冰河期之间，虽然所有人都笃信“全球气候变暖”，虽然布什总统也一心一意想把冬季大衣扔进历史堆里。事实上，距今最近的冰河期大约发生在10000年到11000年以前，从地球的历史来看，几乎只是眨眼间的事，而下一轮冰河期也已迫在眉睫。至于确切时间，我们目前还不知道，根据预测，大概在5000年到15000年之后。奇怪的是，目前的温室效应实际上加快了冰河期到来的步伐。

我们还应了解的一件事情是，墨西哥湾暖流——多亏了这股暖流，欧洲人才能享受如此温暖的气候——并非在“流动”，而是受到了一个庞然大“泵”的吸引。温暖的水比冷水轻，因此暖流会在上方。流到北方后，水流的温度会发生较大幅度的下降。温暖的墨西哥湾海流渐渐冷却，流到格陵兰之前时，最终由于自己的重量而演变成了沉降流，坠落到3公里深的格陵兰盆地底部。然后这股深水海流再由此流回到南部。另一个造成水流下坠的原因是它的含盐度：含盐较大的水比淡水更重。

地球的气候变暖时，北极的冰川会开始融化，而冰川由淡水构成。融化的冰川将稀释北方海水的含盐量，这样一来，海水会变轻，无法下坠，也无法形成对流，此时，墨西哥湾暖流将不再长流不止。

抛开即将来临的冰河期不谈，经历了约6个冰河期之后，地球已经心有余悸。元古代末期的冰河期对所有生物都是一记毁灭性打击。今天，我们发现一些巨大的冰川碎石块，并将碎石称为冰碛。澳大利亚的冰碛最厚可达6公里。上世纪中期，人们在世界各地发现多块冰碛岩①。据考证，这些碎石块应来自同一时期——8亿年到6亿年前，这些发现证实了我们的猜测：当时的地球被重冰覆盖。我们还考察过其他区域的冰碛，结果令人跌破眼镜。显然，当时被冰封的并不仅仅是某些区域，而是整个地球——地球变成了一个闪闪发光、庞大无比的宇宙雪球。

刚开始时，人们或许会觉得难以置信。即便有各种科学佐证，雪球假说听起来也的确有些疯狂。我们无法想象，究竟是什么造成了如此大规模的全球冰河期。

科学计算证明，一旦南极和北极的冰块进入了纬度30°的区域，地球就会被完全冰封。因为南北极的冰块能够反射阳光，将大部分热能送回宇宙中，也就是说，被反射的阳光愈多，地球的温度就会愈低。从某一程度开始，全球冷却的趋势将无法阻挡。因此，纯白色的地球并非耸人听闻。然而如果这种假说正确——地球该怎样才能重整旗鼓呢？

学界一直在激烈争论的一个问题是：所谓的瓦兰吉尔冰期②真的冰封了整个地球吗？是否有少数地区幸免于难呢？赞成完全冰封说的科学家认为，大气中的二氧化碳完全有能力逆转局面，将完全冬眠的地球唤醒。

证据显示，当时有一些大型火山突破了冰雪盔甲，向大气层释放了大量二氧化碳。一般情况下，二氧化碳会和钙发生反应——这些钙产于风化的岩石中，然后被河流带人海洋——生成石灰，可是既然陆地已被冰雪覆盖，钙当然也不例外。于是大气层中的二氧化碳愈积愈多。几百万年后，大气的二氧化碳含量终于达到了今天的350倍，于是地球的温度开始上升，赤道附近的冰块终于开始消融，一轮新的生命循环开始了。最上方的冰面开始蒸发，由二氧化碳和水蒸气构成的外衣令地球温度骤增。冰雪退出陆地后，大量含钙的石块露了出来，与大气中过量的二氧化碳发生反应，形成巨大的石灰沉淀物，今天人们正是借助这些石灰块才能猜测当时的情况。

而反对雪球假说的人则指出，完全的冰封会扼杀一切生命。况且，那些为地球解冻的大量二氧化碳根本不可能在短时间内进入大气。这一过程需要3000万年到4000万年的时间。而等到那一天，多细胞生物早已灰飞烟灭。

人们各执一词、争论不休。拥护雪球说的人反驳道：我们还应考虑到那些首先解冻的区域产生的水蒸气，考虑这些水蒸气和二氧化碳的共同作用。这些人认为，在当时产生的温室条件下，温度在很短的时间内就已达到了50℃，这样的温度完全能够解冻地球。而有些人则怀疑水蒸气和二氧化碳对全球暖化的作用，认为甲烷才是造成碳元素增多的主要原因。

事实上，在瓦兰吉尔冰期，海洋沉淀物中的确储存了大量甲烷水合物。目前，这些甲烷水合物正在融化，在它们的作用下，地球将很快变成一个大烤箱。这一说法虽然得到了反对派的认可，但依然有人坚持认为，赤道附近应该存在一个狭长的无冰区，在这一地区中，有机生物还能继续进行光合作用。这是被大多数人所接受的一种理论。当然还有另外一种可能的情况：冰河期中，生命又回到了自己的摇篮中——海底的液态热泉。无论如何，它们在那里度过了一段不错的时光。

古生物学家伯恩德-迪特里希·埃德曼——我们在下文还要谈到他——从这种假设中得出了很诱人的结论。诚然，冰河期之后的生命获得了极大发展，光合作用展现了自己的巨大作用。真菌之所以能够活下来，完全是因为它们的粒腺体能够承受氧气。因此，第一批多细胞生物完全依赖太阳的营养才生存下来——当然，那是在无冰区。

目前已经没有人怀疑地球曾经大雪封山——不管是100%还是90%。现在的问题是“为什么”。以下为你列出了一些理论：

当时的阳光没有今天强烈，其辐照程度比现在低6%。的确没错，然而冰河期之前的太阳差不多也这样，因此一个行星绝不会在一夜之间被冻成雪球。

或者来自太空的星际尘雾横亘在太阳和地球之间，吞噬了光与热。

或者火山大举爆发，令世界陷入一片昏暗。

或者罪魁祸首是各个大陆，因为我们都知道，陆地不肯乖乖待着不动，总是动来动去。当所有的陆地都聚集在赤道时，海流无法摄取足够的热量，当罗迪尼亚超大陆崩塌时，局势才终于发生了改变。

类似的理论还有很多。有人认为是因为地轴发生了倾斜。实在无法自圆其说时，人们总会怪罪那些来自太空的超级大流氓——宇宙导弹，它的确为地球上的生命带来了不少问题和苦难。这些都自有其道理，或许正是在所有这些因素的共同作用下，地球才会被完全冰封。然而毋庸置疑的一点是，进化女神创造的孩子们非常惊险地躲过了这场灾难。如果没有真菌和光合作用，我们今天或许依然还住在黑烟囱里——这还只是最好的假设。

6亿年前，瓦兰吉尔冰期终于结束——随即而来的是一个新的时代，关于这个时代，我们直到现在依然所知甚少。

欢迎来到伊甸园——埃迪卡拉纪

在这个时代，我们又见到了老朋友——进化女神的虾兵蟹将。阳光普照在海洋上，浅水区的海底也见到了天日，生命蠢蠢欲动。看起来显然有不少生物都从冰河期中成功逃生了。古菌、细菌和真菌们揉揉眼睛，将寒冷逐出了自己的细胞膜，然后开始考虑下一步的计划。

此时，蓝绿藻的黏液已覆盖了海底，海面上则长出了毛茸茸、密麻麻的红藻。一些海生蓝绿藻在海岸找到了安家之地，建起了真正的巨型城市——叠层石，今天我们有幸还能一饱眼福，这种粗大柱状而有着波浪状分层的石灰岩逐日向上生长。这些都是蓝绿藻的殖民地，也被称为微生物层。它们还能加工阳光和浮游物，分离出碳酸盐。这些碳酸盐形成了沉积物，每一层石灰都在加高这些建筑。叠层石城市的规模日益壮大，城市的主人稳稳坐在最上方，不断进行光合作用，辛勤地生产石灰岩。

史前的城市建筑业早在35亿年前就已出现。叠层石属于地球生物构建的首批工程，而石灰之城及其建筑者更是大大提高了大气中的氧气含量。庞贝已沉入水底，总有一天威尼斯也会被水淹没，但是今天的人们依然能发现繁华的叠层石城市，譬如澳大利亚西部的鲨鱼湾。这些家伙的确懂得建筑！目前，联合国教科文组织已将鲨鱼湾列入世界自然遗产。蓝绿藻如果得知这一喜讯，肯定也会欢欣鼓舞。

瓦兰吉尔冰期之后，进化女神开始快马加鞭地工作。未来霸主的祖先已经各就各位：动物、植物和菌类。菌类早已宣布自己不再依赖真菌，然而另外两族此时还有些犹疑不定，不知道自己究竟该成为动物还是植物，或是其他什么玩意儿。

其实，人们在最近几年才划归出了埃迪卡拉纪这一地质学时代。在此之前，人们对前寒武纪最后9000万年发生的事情几乎一无所知。没有人知道是什么导致接下来的寒武纪突然生机勃勃、物种竞放。

根据正式的纪年史，寒武纪开始于距今5亿4200万年之前，随着进化女神一声令下，无数种高等有机生物仿佛凭空一跃而出，它们有脚有眼，长着钳子、甲壳、鳃、鳍、内脏，而且胃口极好，对友善的邻居们虎视眈眈。究竟是什么事件引发有机生物如此令人咋舌的出场，如此突如其来的发展？这就好像一些穿着兽皮的原始人，刚才还嘟嘟囔囔地挥着大棒在树丛中乱跑一气，下一秒突然变成刮了胡子的现代人，坐在飞机中向外招手致意，嘴里还说着一些“我思故我在”、“E＝mc2”的聪明话。必然有某件事导致了这一转变，那是一个沉入历史的王国，它在单细胞和复杂的动物世界间架起桥梁，在短短几百万年的时间中，这些动物已画出了上百个蓝图。

很遗憾的是，化石并非十分可靠。坚硬的物质能够在沉积物中完美地保存下来，而柔软的物质转眼间就被打家劫舍的细菌们吃得干干净净。在寒武纪之前，多细胞动物无一不是软乎乎的家伙，当然也有一些例外情况。这些柔弱的家伙经常被掩埋起来——对于科学界而言，这无疑值得庆幸，这样我们才能了解它们软弱的一面。

事情是这样的：瓦兰吉尔冰期结束时，倾盆大雨将大量聚集的二氧化碳冲出了大气，并将各个大陆变成了一片泥泞。大型雪崩不时发生，雪块从陆地轰轰烈烈地流入大陆架的海洋中。谁要是运气不好，恰好碰上一次这样的雪崩，就会被急流带走，而且还会被密封保存，使其免受细菌和寄生物的困扰。一些甲壳纲的化石证明，这些生物在窒息之前曾尝试过从这些突如其来的雪块中逃生。惨遭掩埋的生物有些正在蜕皮，有些正在做爱，还有些正在吃饭，或在享受午后的小憩。古生物学家们都很希望找到这种高死亡率的事故地点。在闪电般的密封过程中，柔软的肌体被保存了下来，这样专家才能直接研究某种本已消失的物种。

相比之下，一般的海洋生物化石比较难保存下来。海中的家伙们虽然总是在海底度过生命的最后一刻，却很少享受到土葬的待遇。海洋板块在移动的过程中潜入了大陆板块之下，进入软流层中，在那里带着所有坟墓一同熔化，然后永远消失。海床很少与大陆边缘发生冲撞并褶曲成山，最终加入大陆的阵容——若是如此，化石数量一定非常可观。阿尔卑斯山脉和落基山脉就是这样诞生的，因此人们才能在陆地上发现很多早已消失的海洋生物的化石。

早期生物死亡高发地带之一是南澳大利亚的弗林德斯山脉，这可能是人们最不可能猜到的一个地方。早在20世纪初期，德国地质学家就全面考察了当地的埃迪卡拉山区，然而他们并没有意识到自己发现了什么。只有澳大利亚人雷金纳德·斯普里格发掘出了真正的宝库。在曾经构成了浅海区海底的沉积物中，他发现了一些不明生物留在石头上的印记。

埃迪卡拉岩层的岩石可追溯到6亿年前，也就是地球再次暖化的时候。本来斯普里格负责的是一项完全与此无关的考察任务：研究古老的铅矿。他是矿业专家，主要在一些古生物学家足迹罕至的地区工作。不过斯普里格在化石方面颇有慧眼，他发现的东西看起来像一堆小煎饼、羽毛和叶片，没有甲壳或其他坚硬的身体组织。这些化石无疑属于多细胞生物——或套用专业术语“文德阶生物③群”：海蜇、珊瑚、水母和腔肠生物，但是没有任何一个和之后时期的动物有任何相像之处。那么它们究竟是什么生物？不明飞行物？

之后的几年中，人们就这些化石的真实面目进行了激烈的争论。目前，人们在全球各地又有不少新的发现，从加拿大的纽芬兰、英国，一直到俄罗斯。这些有机物后来大多被冠上了名字。

狄更逊类拟水母长得像一个会游泳的、加热后的大型立体唱片，基本上和今天任何一种生物都不存在可比之处。查尼欧类海笔石动物呈叶片状，以一种类似郁金香根茎的足部支撑自己，固定在地面上。帽森类拟水母就像飘浮的热气球或旋转木马的顶部结构一样，能在查尼欧类海笔石动物中从容穿梭。查尼欧类海笔石动物在水中轻盈地漂流，金博拉虫在它们之间艰难地跋涉，长着一个长长的、可弯曲的象鼻，背部有柔软的甲壳，看起来神似坦克。也有些人觉得金博拉虫长得像被嚼碎的软糖，头上还顶着奇形怪状的头盔。

埃迪卡拉岩层的化石有一个很大的缺点：化石都被埋在一些粗颗粒的沉积物中，细节上不免有些缺憾，然而却能激发人们无穷的想象。比如说，Pteridinium和恰尼虫究竟是什么玩意儿，竟能长到两米长？根据其脉络状的残留物，人们猜想那是一些蕨类植物，根部如同铁饼一样扎在地面上——Pterdinium在希腊语中的含义是“盘根错节的蕨类”。无论如何，起码它们还能令人联想起什么。在这个疑云重重的时代，很多生物完全不为人所知。那些玩意儿到底是蠕虫，还是煎鱼排？还有一种在纳米比亚褐色岩石上被发现的生物，人们根本搞不清楚那到底是动物还是植物，甚或两者都不是。

德国地质学家阿道夫·塞拉赫是备受争议的人物，其对埃迪卡拉地区的动物看法独具一格。他是图灵根的古生物学教授，曾在耶鲁大学讲学，1992年还获得了瑞典皇家学会颁发的克莱福奖。

20世纪90年代末期，塞拉赫将动物的诞生时间向前推进了至少10亿年。虽然他没有否认前寒武纪中出现了软躯体动物、海绵等早期生物，但他坚信，埃迪卡拉纪中的那些光怪陆离的生物是进化女神的一场幻梦——尽是一些巨大的单细胞生物，身体扁平，心地善良。幸亏它们的体形宽大，能够从海洋中摄取养分。这些生物的身体可被分成多个蓄满水的、逐个缝接的小单位，似乎没有内外器官之分，更没有嘴巴、肠道和肛门。

塞拉赫研究这些稀奇古怪的生物愈久，就愈觉得似曾相识，直到某一天，他终于恍然大悟：原来是气垫！进化女神发明了气垫。这些生物与常见的橡胶气垫床唯一不同的地方在于，它们是活生生的生命。

毋庸置疑，甲壳纲、鱼类、禽鸟以及其他各种动物并非由气垫进化而来，而且我们也从没见过使用活塞呼吸的人类。这一点塞拉赫很明白。进化女神尝试了一些孕育生命的新途径。塞拉赫教授相信，除了菌类、植物和动物三大王国之外，史上还有一个文德阶生物群时代，正如某些自恃“永垂不朽”的物种一样，这个王国也沉入了历史的深渊。

持这一看法的塞拉赫为自己招来了不少敌人，这些人认为塞拉赫的观点宛如天方夜谭。20世纪60年代中期，人们还在埃迪卡拉岩层的化石中发现了一些骨骼状的针形生物，类似现代的海绵动物。金博拉虫显然应该是蜗牛的祖辈，只是外壳较软而已，而且完全具有被烹制成美食的天分。戏水的旋转木马则被视为水母动物的祖先，“煎鱼排”很可能是最早的蠕虫。

人们甚至还发现了最早的环节动物、节肢动物以及棘皮动物。人们还在岩石间发现了斯普里格蠕虫的化石，看起来类似一条轮胎的印记，头上还戴着一顶帽子，有人声称，斯普里格蠕虫也不过是一种环节动物。

塞拉赫则叱之为“荒唐”，他认为文德阶动物群是极为独特的生物，“此时尚无多细胞生物，因为文德阶生物群的外观太奇特了，若称它们为现代动物的祖先实在不妥，倒不如说多细胞生物是踩着这些生物的足迹成长起来的，就像后来的哺乳动物摆脱了恐龙的阴影才发展起来的一样”。而红皇后可能会说：“原地踏步者必将被淘汰。”这样看来，文德阶生物群肯定偷懒了一会儿，因此被逐出了赛场。或许是因为太心慈手软了，它们是软躯体动物嘛，也难怪。

到底谁说的有理？

我们还是来看一看早期的海洋。当时的海洋并非完全深不见底，在地球暖化的过程中，世界各地的海平面都在升高，淹没了海拔较低的海岸区域，形成了一些气候温和、广袤无垠的浅海区。这是一个真正的伊甸园，没有战争，没有喧嚣，没有人会对邻居“动口”。

吃与被吃？什么意思？什么叫自相残杀？不，气垫生物们从来没有这样的念头。它们亲密无间、随风吟唱，如果有手臂的话，它们甚至还会彼此拥抱。这些长得宛如游泳唱片般的生物们懒洋洋地沐浴在阳光里，活在田园牧歌中。它们心地善良、自由自在。活在海底的生物将自己固定在地面上，因为海底铺着一层滑溜溜的微生物“毛毯”。这些微生物只有几毫米，从沉积物中摄取养分，互不干扰。蓝绿藻、海藻和菌类共生共灭、共享食物、相亲相爱。你是否已被感动得热泪盈眶了？

美国地质学家马克·麦克梅纳明在他的《埃迪卡拉乐园》中就描述了这样的景象。他认为，当时最高等的生物均过着一种平静和谐的生活，直到约5亿4500万年前，一些强悍的武装分子终结了它们的生命。

这些乖巧的海洋生物没有嘴巴和食道，它们究竟如何生存？麦克梅纳明和塞拉赫都相信复杂的生命经历了两轮发展。麦克梅纳明猜测流动的海水中有丰富的营养物质，此外，这些微生物团体已经放弃了自己的斗篷，只用外面的皮肤来消化食物。它们通过翻卷自己的外皮来向前运动。

如果塞拉赫和麦克梅纳明的观点成立，那么埃迪卡拉纪的确是另一种生物的时代。如果它们坚持存活下来，那么今天的世界或许充满了聪慧的大型单细胞生物，而阿玛尼的时装就不再由T型台上的模特儿们穿出，上场的反而是气垫生物。其实气垫生物也有一些好处——谁要是惹了我，我就放他的气！可是话说回来，谁要是像这样大刀阔斧地改写进化史，肯定会给自己惹来麻烦。

随身带着气垫的细胞——动物的祖先

反对气垫说的人指责塞拉赫等人没有睁大眼睛好好去看。纵然软躯体动物无法在粗糙的石英岩中留下清晰的影像，但也不能凭此编造出一堆“智慧外星生物”说。这些生物明显生有触须、生殖腺、鳃、头和肠子。这些先生们应该先把眼镜擦干净，不要胡说八道，那些不是动物是什么？

非常有趣。塞拉赫或许最终只能接受这种说法：那些只是后期的生物的祖先而已。在很长一段时间内，埃迪卡拉时期的生物与寒武纪的生物拥有相同的生存环境，因此前者很有可能是环节动物、水母和珊瑚的祖先。

和埃迪卡拉生物群并肩发展的还有动物。

根据塞拉赫的考证，动物的诞生或许更早于前者。研究者们在中国南部发现了一些前寒武纪动物胚胎的陡山沱岩层，那是一些灰蓝色的微型细胞球，有些正在分裂，有些即将成长为动物的雏形。既然已有这些动物，为什么还要同时造出另外那些奇形怪状的生物呢？况且，巨型单细胞动物原本长得并不稀罕，譬如塞拉赫就曾写道：生在深海的丸壳亚纲就是今天的一种巨型单细胞生物，它长着多个细胞核，细胞骨架能让它支起半个身体。它的个头与埃迪卡拉生物群相似，并且具有塞拉赫提到的原始动物的气垫状结构。

目前，愈来愈多的人认为这种所谓的气垫生物为动物。这种说法成立与否引出了另外一个同样棘手的问题：寒武纪是否发生过一次物种大爆发？

塞拉赫最近承认，某些奇特的有机物的确有可能是海绵的祖先。然而他和麦克梅纳明依然只代表学界的少数派力量，坚信存在过另一支生命发展的脉络。而且塞拉赫还解释了为什么这些生物后来从地球上消失了，他所用的观点却恰恰是反对派的意见：这些软躯体动物被吃得一干二净。

对此麦克梅纳明感到非常遗憾：“一种智慧生命形式被扼杀了，它与今天的生命截然不同。埃迪卡拉生物群是生命的第二次实验，这种生命形式大幅提高了其他行星上有智能生物的可能性。”

他的看法或许并不正确。无论如何聪明，太过善良的人难免遭人毒手。无论如何，红皇后可不是一个善主！

2004年5月，埃迪卡拉时期被正式晋封列名地质纪年史，即6亿3000万年前到5亿4200万年前之间的前寒武纪阶段。同时，埃迪卡拉时期还标志着元古代的结束。元古代是寒武纪之前的第二个阶段，第一阶段是在25亿年前结束的太古代。至于元古代这个概念是否还有意义，尚待讨论。元古代的含义翻译过来是“动物之前的时代”，而这一说法早就站不住脚了，动物的历史早已开始。

还剩最后一个问题：如果塞拉赫描述的那些生物的确与后来的生物没有血缘关系，那么我们又回到了最初的问题——一切如何在一夜之间发生？虽然进化女神从古到今一直神通广大，但魔法好像并非她的强项。因此地质学家和古生物学家普遍认为，进化女神引爆了一个生态大炸弹，即寒武纪的物种大爆发。很多人都赞同这一观点，当然，其反对者的阵容也同样壮大。

谁知道呢？

注释

①冰碛岩（Tillite）：流动冰川中沉积下来的碎石，今天我们能通过冰碛岩层研究从前的冰河期。

②瓦兰吉尔冰期：（Varanger-Eiszeit）也被称为“成冰纪”（Cryogenian），距今约8亿5000万到6亿3000万年。

③文德阶生物（Vendobionten）：一种很难明确归入动物、菌类或植物范畴的生物化石。有科学家推测，地质史上的埃迪卡拉纪可能出现过进化生物的第四王国——文德阶生物，有1/4以上的生物在这一阶段进行演化，但现在这些生物早已灭绝。某些科学家相信，经过仔细研究后，这些生物可被归入已知的菌类。