07.25 假如把宇宙歷史濃縮成一年的時間,那麼人類在一年中的哪一天……

地球是一顆擁有45億年曆史的星球。從海洋孕育最原始的生命開始,漫長的生命演化過程將地球變成了一個生機勃勃,萬物生長的生命星球。本文將在有限的篇幅內介紹波瀾壯闊的生命演化歷史。

假如把宇宙歷史濃縮成一年的時間,那麼人類在一年中的哪一天……

儘管地球的45億年曆史已經是如此漫長,但如果和我們所在的宇宙相比,也只有其長度的三分之一——我們的宇宙已經誕生了138億年。這個時間漫長得難以想象,著名的天文學家和科幻作者卡爾薩根在《伊甸園中的龍》對此有過一個經典的解讀:如果把宇宙的138億年曆史濃縮到地球的一年,那麼每一秒就相當於438年,每小時相當於158萬年,每天則相當於3792萬年。

根據現代宇宙學中最有影響的大爆炸理論(The Big Bang Theory),宇宙是由一次非常非常巨大的爆炸形成的,這個爆炸就發生該年的1月1日零點,此時我們的宇宙誕生了。

大爆炸之後,宇宙迅速膨脹,在該年的5月1日,銀河系誕生了。又過了整整4個月,在該年9月9日,太陽系在銀河系中誕生了。又過了5天,我們的主角地球於9月14日誕生。

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9月25日,也就是大約37.7~42.8億年左右,地球上最簡單的生命從原始的海洋裡誕生了。在海底噴發著含礦熱液的“黑煙囪”周圍,生命以原始微生物的形式誕生了。這是一個從非生命的有機化合物轉變到有生命物體的里程碑式的過程,現在科學家們正從地質,化學和生物學方面深入研究這個過程。

地球上已知最老的岩石則在10月2日形成 (最新研究表明地球上已知最老的岩石其實要比這個時間更久,大約在44億年前形成)。岩石的年齡是通過岩石中一種叫鋯石的礦物質中的同位素比例來測定的,雖然這種測定方式普遍具有幾百萬年的誤差,但是對於地質歷史上億年的時間尺度來說,誤差也只有百分之幾,可以說是比較準確的。

11月1日是一個非常重要的時間節點,微生物演化出了有性生殖,這是一種比無性生殖更加高級的繁殖方式。生命的演化源於基因的突變,有性生殖使多細胞生物能夠大量地交換基因,大大提高了繁育的後代基因的多樣化,出現了更多隨機的性狀以適應環境的迅速變化(這裡的迅速是以地質學觀點中以百萬年為單位說的)。簡而言之,從無性到有性是生物演化歷史的一個巨大跨越。

11月12日,這是地球上存在的,最古老的,可以利用光合作用的植物出現的日期。11月15日第一個真核生物出現。真核生物是具有細胞核生物的總稱,它包括所有的動物,植物和真菌,以及其他複雜的微生物。一年眨眼就只剩最後一個月了,然而這最後一個月才是多彩生命的真正開端。

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12月1日發生了一件大事:地球的大氣層中氧含量逐漸豐富了起來,這為後來發生的寒武紀生命大爆發打下了環境基礎。12月17日是地球上所有古生物最驕傲的一天,在這一天,地質史上稱作寒武紀的時期開啟了。寒武紀最著名的事件叫作“寒武紀生命大爆發”,這是生命進化史上最壯觀的景象,這一時期生命的演化開始變得精彩而迅速——為了在殘酷的競爭中(爭奪食物/光照/氧氣/空間等等)活下來各種生命展開了聲勢浩大的“軍備競賽”,而不同的生物策略各有不同,有的追求強大的侵略性,有的追求靈敏的觀察力,有的追求迅捷的速度,有的追求強大的生育能力以數量取勝…….它們紛紛演化出了眼睛,嘴,腿,甲殼等等“工具”,不過由於第一次擁有這些強大的工具,好像還沒有太能搞懂諸如長多少隻腿走得快、眼睛長哪兒才比較方便這類問題。

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自此開始,生命的種類開始變得紛繁複雜,樣子也千奇百怪,生活方式更是五花八門。12月18日是石炭紀,三葉蟲是石炭紀的霸主級生物。19日奧陶紀開始,脊椎動物(魚類)出現。20日誌留紀開始,植物霸佔了大片的陸地。21日泥盆紀開始,動物開始登陸,昆蟲出現;22日兩棲動物出現,昆蟲長出了翅膀。23日石炭紀開啟,第一棵樹出現,爬行動物出現。24日二疊紀開啟,恐龍的出現為地球開啟新的篇章。26日是三疊紀,哺乳動物出現。27日是侏羅紀,鳥類出現。28日是白堊紀,植物能夠開花了,恐龍滅絕。29日第三紀開始,鯨類和靈長類出現。30日,靈長類的大腦發育出額葉,額葉使靈長類擁有了認知、感情、表達、問題解決、記憶、語言、判斷力等等強大的能力,可以說額葉是智力的“控制面板”。

假如把宇宙歷史濃縮成一年的時間,那麼人類在一年中的哪一天……

31日第四紀開啟,在這一天下午1點,人類的祖先出現。晚上10:00,人類出現。晚上11:00左右人類學會了用石頭作為工具。11:59:59,歐洲文藝復興,中國處於明朝,現代科學萌芽。一秒之後,新年鐘聲敲響,人工智能,自動化,超級計算機,宇宙探索,深海勘探,核能發電,藝術,哲學,法律,道德,聯合國,新能源,環境保護,美食——現代生活。這種堪稱恐怖的加速度發展,讓我們難以想象的是:再過“一秒”世界會發生怎樣的變化?

假如把宇宙歷史濃縮成一年的時間,那麼人類在一年中的哪一天……

上面講到了生命演化在時間尺度上的震撼性——宇宙從一片荒蕪到第一個具有生命的有機體,花了百億年時間;而從單細胞生物演化出更加豐富的生命形式如真核生物、有性生殖花了數十億年時間;而從相對簡單的寒武紀生物到更加高等的生命如爬行動物、兩棲動物、恐龍、鳥類僅僅用了幾億年;動物演化到智能生物——人類用了 幾千萬年;而從人類出現的刀耕火種到現代的文化科技水平,竟然只用了不到幾萬年!這種演化上的加速發展是非常迅速的,智能和科技的積累使得人類的生活完全可能在幾十年內發生徹底的變化,文明的未來更加難以預測。

為了便於理解這種加速,下面要說生命演化在多樣性和複雜度上的“加速度”:系統發生樹(Phylogenetic tree)又稱演化樹(evolutionary tree),是用來表示被認為具有共同祖先的各物種相互間演化關係的樹。由於地球上的所有生命都源自同一個最古老的祖先,所以理論上可以用演化樹來表示地球上所有生命相互間演化的關係(如下圖)。越接近圖中的圓心,樹的“分叉”越少,因為越接近所有生命的共同祖先。越遠離圓心,樹枝分叉越多,正如一個代代相傳的大家族在很多代的繁衍之後有了很多遠親,雖然可能互不認識,但是身體內卻有共同的基因。遠親在容貌上的差距已經如此巨大,以至於無法辨認親戚關係——事實上人類和小鼠竟然有80%的基因是相似的,人類的一些蛋白質與果蠅也有超過60%是同源的。

假如把宇宙歷史濃縮成一年的時間,那麼人類在一年中的哪一天……

現代人類在生物學上的分類是真核域-動物界-脊索動物門-脊椎動物亞門-四足總綱-羊膜動物-哺乳動物綱-獸亞綱-真獸下綱-北方真獸超目-靈長總目-真靈長大目(靈長動物)-靈長型上目-靈長目-簡鼻亞目-類人猿下目-狹鼻小目-人猿總科-人科-人亞科-人族-人亞族-人屬-智人-人。人類位於上圖中的左上角動物界的一個小“樹枝”上:

假如把宇宙歷史濃縮成一年的時間,那麼人類在一年中的哪一天……

當你看到人類的學名“Homo Sapiens”旁邊密密麻麻的其它生物學名的時候,你便明白——在演化的視角下,這些如此多的生物,都是“平輩”而已。從演化程度來講,我們只是數萬物種中平凡的一種。所有生物都有獨特的生存哲學,“智力”只是其中一種 。我們雖然利用智力,為自己的種族創造了良好的生活環境,使環境更有利於人類生存,但這並不代表人類已經“主宰”了地球,人類應學會如何與自己的兄弟姐妹平等相處,而不是作為萬物之靈去統治它們。


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