引言

演化奇跡

生命遍布世界的每一個角落。在陸地上，從崇山峻嶺到戈壁沙漠；在大洋中，從濱海到深淵，任何地方都在上演著生命的奇跡。2000多年來，尤其是在亞里士多德（公元前384－公元前332）的推動下，生物學家們走遍了世界各地，踏遍千山萬水，發掘多種多樣的生命物種，然后去記錄它們，分析它們，從而更好地了解它們，深入探索世界上生命的多樣性。在生物學研究過程中，對采集到的物種數據進行統一和分類是十分關鍵的。瑞典生物學家卡爾·馮·林奈（1707－1778）建立了我們至今都還沿用的物種命名法，即雙名命名法。自他以后，科學家們決定對所有發現的物種，無論是現存物種還是化石物種，均采用雙名命名法的規則：屬名+種加詞。這樣一來，所有的物種均被納入一套分類階層體系（科、目、支）中。1758年，隨著卡爾·馮·林奈第二部著作《自然系統》的出版，這套分類體系得到全面推廣。自此，物種有了學名，比如1758年，卡爾·馮·林奈將人們口中的一角鯨（見57＊/一角鯨）命名為Monodon Monoceros（一角鯨的學名）。

在我們所生存的星球，生物的多樣性幾乎無處不在。

那么，到底什么是物種？

現如今，我們認為物種是一個自然群體，這個群體中的個體可以相互交配，繁衍后代，并且后代也能夠繼續繁衍下去。一個自然群體與其他群體在生殖上是相互隔離的。動物學家恩斯特·邁爾（1904－2005）對這一概念的形成做出了巨大的貢獻，他曾在新幾內亞對鳥類進行實地考察。但對于物種的概念和定義，種種爭論依舊存在。比如分布于喜馬拉雅山地區，被稱為暗綠柳鶯的一種鳥類。暗綠柳鶯在環喜馬拉雅山地帶分兩路演化，但兩路演化末端的亞種卻無法進行雜交繁衍！而類似的例證不勝枚舉。那物種的邊界到底在哪里呢？發生在有些微生物之間的基因水平轉移（見83/綠葉海蝸牛），與上文中提到的物種定義背道而馳。由此可見，生命是極其復雜的。在實際操作過程中，科學家們通常是根據雜交繁衍的結果，來斷定不同的物種。每個物種個體的表型，即外觀特征，在變化過程中都具有一定的關聯性和延續性。比如川金絲猴（見87/川金絲猴），雖然每一只都有些許不同，但它們外觀的總體變化是有關聯的，比如耳朵的形狀。這種方法同樣適用于化石物種，只不過化石物種在長期的石化作用過程中，已經失去了一定的形態結構特征和解剖特征，相關研究工作更加復雜。

一個物種內個體差異很小的表型變異的例子。

如何重新構建物種的親緣關系？

林奈的分類系統非常實用，但同時它也導致了一些與物種自然史相悖的類群分類，比如恐龍?？铸埡鸵幌盗猩锒加幸粋€共同的祖先。目前，我們還沒有足夠的科學依據來證明它們共同的祖先是誰，但是我們卻能知道與它們非常接近的物種。無論如何，這個祖先是存在的，而且它也是目前大家非常熟悉的一個物種的祖先，就是鳥類。鳥類看上去與恐龍相差甚遠，那是因為鳥類已經演化了。但有些化石物種既擁有恐龍的典型特征，又擁有鳥類的典型特征（見49/圣賢孔子鳥）。因此，恐龍并沒有真正消失！那么，在一定程度上，“恐龍類群”的概念其實是我們在斷章取義，是語言的誤用。因為我們忽視了其他與之擁有親緣關系的物種。另一方面，基于演化的觀點，針對很多我們非常熟悉的生物，我們會使用統一名稱，即使它們屬于完全不同的類群，比如無脊柱動物、魚類和爬行動物等。

如今，科學家們對諸多數據源進行分析，包括解剖學數據（比如有些生物的脊椎骨存在，見101/長頸羚）、生物分子數據（尤其是基因數據）、胚胎學數據，甚至生物行為學數據（如鳥鳴聲、蝙蝠的叫聲），用以重建物種的親緣關系，且避免產生諸如“恐龍類群”這樣斷章取義的分類。重建方法是不斷細致入微地推測和解釋。比如蝙蝠（見97/蝙蝠）和鳥類（見88/極樂鳥）都有一對翅膀，但要將它們歸屬于近親物種，就必須解釋它們的哪些特征會同時出現在其他物種上，而具有這些特征的物種為什么不歸屬于蝙蝠或鳥類這個種群中？比如，蝙蝠、鯨魚和樹鼩都有毛發和乳房，但鳥類卻不具備這些特征。因此，在建立一個種群分類之前，必須不斷地推論和假設，直到此分類被接受。鑒于此，我們認為鳥類和蝙蝠屬于兩個不同的類群，為了征服天空，兩者都獨立演化出了翅膀。而因為這個相似的形態特征，兩個類群又呈現出趨同演化的特點。

鳥類和蝙蝠的翅膀體現出兩者適應空中環境的同一特征，但這個特征是兩個不同類群獨立演化而來的。

地球上到底有多少物種？

100萬？200萬？500萬？這個問題至今都難以回答。根據最新的統計，科學家們已經記錄了大約140萬個物種。而目前生活在地球上的物種數量將近1000萬，而且鑒于原核生物（古菌和細菌）等物種的數量難以估計，這個數字還有可能被嚴重低估。因此，還有數量龐大的物種等待我們去發現和記錄。不過，要對已經記錄的物種進行統計，就已經十分困難了。一方面，直至今日，我們仍舊沒有構建出一個完整的，能將所有已知物種和物種名稱納入其中的基礎數據系統。因此，我們必須回到1738年，從最早一批相關著作（首部《自然系統》）出發，對所有的文獻進行綜述和總結。另一方面，已有的分類系統中還會存在一些不合時宜的錯誤。例如，同一個物種可能會被記錄兩次，會有兩個不同的名稱！因此，出現這種情況時，有必要去掉后發布的名稱，而保留最初記錄的名稱。對于科學家們來說，這項工作是極其復雜和繁重的。

而140萬個物種還僅僅只是現存物種！然而，我們知道，地球上最早的生命痕跡可以追溯至大約37億年前。數量眾多的物種不斷演變、更新、演化、誕生，那些化石就是最珍貴且必不可少的證明。我們今天并不知道自生命誕生以來，有多少物種存在，因為并不是所有存在過的生物都能通過化石記錄下來，要對所有物種進行數量統計，簡直難于登天！37億年來，或許有數億個物種光臨過這個世界，它們構筑了充滿無限驚喜和奇跡的歷史，在本書中，我們將一同見證這其中的奧秘。

生物多樣性是如何演變的？

今天，我們知道物種演化的歷史，化石和其他一系列的探索和實驗都是最好的證明。我們能夠對物種的演化進行不斷深入的研究，還要感謝查爾斯·達爾文（1809－1882）以及他對自然選擇的觀點。在他之前，已經有人進行了多次不太成功的嘗試，比較具有代表性的是法國生物學家讓-巴蒂斯特·拉馬克（1744－1829）。

這種演化機制基于種群內個體的遺傳變異性，并且表現在所處的生活環境對個體施加的影響和限制上。生活所需的資源（例如食物和住所）不足以滿足所有個體的需求，而環境條件（例如氣候和掠食者等）并不總是有利于個體的充分發展。因此，自然選擇必然發揮作用，并優先傾向于最適應自然的個體。勝者不一定是最強壯、最高大的，抑或是最貪婪的，而有可能會是那些最適應特定環境的；而適應能力較差的，則不會被自然選擇法則眷顧。適者生存，且能夠更容易繁殖，將更有利于適應自然法則的基因和表型特征遺傳下來。因此，下一代將表現出上一代遺傳下來的優勢特征，在遺傳和表型上與之前的種群有所不同。于是，種群便根據自然選擇不斷進行調整。如果環境改變（見54/雕齒獸），今天的優勢物種便有可能成為明天的輸家！沒有什么是一成不變的。物種不會漫無目的地演化發展，它們需要不斷適應特定的條件，否則將面臨滅絕的危險。當然，還有其他機制存在，例如遺傳漂變，會導致物種出現隨機變化。

不過，還有一點非常重要。為什么所有個體都不一樣？這個達爾文不能回答的問題，現在已經有了答案。這些差異與有性繁殖有關，因為它導致了繁殖期間，父母的遺傳基因隨機組合。基因信息的傳遞也會出現小的錯誤，導致個體之間的差異?？偠灾?，偶然隨機也是至關重要的。

生命演化最重要的階段有哪些？

現階段的生物多樣性，只不過是漫長地球生命史上一個短暫的階段。如果我們有機會觀察這個星球上2億年后的生物多樣性，可能會驚喜不斷！作為證據，讓我們回溯到2億年前，那時還沒有靈長類動物，沒有開花植物，沒有大象，甚至沒有鳥類！

古生物學家已經建立了一個巨大的已知化石物種目錄，從中我們可以整理出一些關鍵事件。在地質時期，發生了五次大規模的滅絕事件，其中物種滅絕率超過70%，以及大約25次嚴重滅絕事件。在這些生物大規模滅絕期間，活體物種數量急劇下降。不過，生物多樣性的歷史并不僅限于接二連三的滅絕事件，這部歷史同樣見證了生物大規模發展階段，這些階段被稱為輻射演化時期。今天，我們估計在發生重大滅絕危機后，實現重獲生物多樣性大約需要100萬年。在地質學上，這只是一個非常短暫的時期，而對于人類來說，這是一個漫長的過程。滅絕危機后，占主導地位的生物并不是之前的主宰生物。6500萬年前，在白堊紀——第三紀滅絕事件中，伴隨著恐龍的消失，哺乳動物開始多樣化發展！

如今，由于人類造成的全球變化（生態環境改變、物種引進、氣候變暖），我們將進入一個新的物種大滅絕階段，也就是第六次物種大滅絕。這次滅絕情況十分嚴重，生物多樣性喪失程度與以前的危機差不多，但滅絕時間更短，為幾個世紀，而不是以前的幾十萬年。如果這次滅絕和前五次滅絕的毀滅性程度一致，那有可能造成我們自己物種的滅絕，并給其他物種帶來巨大利益。雖然我們每個人都明白，生命在演化的作用下，將持續發明和創造美妙的物種，但我們不希望看到人類滅絕的那一天！

本書介紹的種群之間的親屬關系圖。

（脊椎動物、泛節肢動物、軟體動物及常綠植物 親屬關系圖見附件）

101個演化奇跡是如何選擇的？

為了完成此書，作者根據自己多年的科學工作經驗，如同大海撈針一般在不計其數的生物演化奇跡中選擇了101個。然后按照地質年代以及生物演化對照表（見216頁）中的一些演化事件，分成四個部分對這101個演化奇跡進行介紹：遠古時期、繁榮時期、現代生命和演化的創造性。

讀者通過每個物種或類群的身份證，可以了解到以下信息：

?學名，即物種分類體系中使用的名稱。本書將根據實際情況在分類系統中選取不同級別的學名。

?類群，在分類體系中，類群是比物種更大的一個等級。引言和附件中的物種親屬圖上也有類群信息。

?生存年代，通過生存年代可以了解這一物種或類群生活的時期，是現存物種還是古老物種，甚至是遠古物種。年代一般以百萬年為單位。

?尺寸，表示生物成熟后的體積大小。

?生存環境，通過生存環境可以大概了解該生物生活的地點。此書按照傳統方式將飛行動物的生存環境標注為“陸生”，畢竟它們偶爾還是要回到陸地上休息的。

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＊全書中出現的數字序號對應的是物種的身份證編號。