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寒武:要么死去,要么爆发

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  • TA的每日心情
    开心
    2023-2-1 09:26
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    [LV.6]常住居民II

    发表于 2020-12-4 20:21:22 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    品质源于技术 服务源于态度
    这是阿什卡微信公众号第824篇原创文章
    首发于2020年12月1日



    地球上有这样一个存在:长度最短,但内涵却最丰富。它是什么?

    答案是“显生宙”。

    在地球的宙级年代划分中,显生宙时间跨度最短,只有5.41亿年,不到地球年龄的12%。但它包含了地球故事的多数剧情——波澜壮阔的生命演化史,也留下了地球史上最多的谜题。

    显生宙本身,就开始于两大谜题:埃迪卡拉生物群是怎么没的,寒武纪生物大爆发又是怎么来的?

    这两大谜题,科学家们争论了几十年,也没个定论。

    有人认为,这两件事是分开的:

    先是冰期、海洋缺氧之类的环境恶化,杀死了埃迪卡拉生物群。

    然后是含氧量增加、海洋成分变化等环境的形成,或者是有性繁殖的出现,这些因素催化了寒武生命大爆发。

    也有人认为,这是同一件事:

    多细胞生物刚出现时,演化出一群岁月静好的傻白甜——这是一群匍匐着、摇曳着、飘荡着的软体生物,没有头尾之分,攻击技能是零,防御技能也是零,因为谁都没有掠食需要。

    但慢慢地,由于有性繁殖,加上环境的外因,生物中出现了收割者,以傻白甜为食。

    由于食材过于丰富,又太好收割,所以收割者族群迅速壮大。

    又由于收割者也会相互掠食、相互竞争,优胜劣汰,于是演化出各种攻防技能。

    这些生存官能,落实到生物结构上,就是千奇百怪的物种——这就是寒武纪生物大爆发。

    也就是说,收割者的出现,灭了埃迪卡拉生物群,催生了寒武纪生物大爆发。

    干了这么大一票,收割者一定是个天降大英雄吧?

    其实不然,最初的收割者,并不需要是多厉害的宇宙大将军,只要比傻白甜稍稍多点技能,就天下无敌了。比如蠕虫。

    01.jpg

    蠕虫包括扁虫、带虫和环虫,由于颜值都过于节食,就不放图了。

    它们虽然无脑,但有头有尾,有背有腹,两侧对称,可以沿固定方向移动——是的,它具有了现代动物最基本的特征。

    这些特征,对现代动物来讲当然不值一提,但在当时而言,这是地球生物的顶配,足以支撑它屹立在食物链顶端。

    有前后左右腹背之分,运动从不定向转为定向,其神经系统、感觉器官,也逐渐集中于身体前端,这是动物头部化的基础。

    除此之外,蠕虫是最早的三胚层动物之一。别看它只比二胚层多了个中胚层,却为动物演化出复杂结构,提供了无比广阔的想象空间。

    02.jpg

    扁虫可以爬到随处生长、无定向游荡的傻白甜身上,翻出自己的消化系统,就地消化吸收营养。而傻白甜们体型再大,也毫无办法,逃不掉,打不过,还扛不住,只能任其饱餐。


    谁说天下没有免费的午餐?5.4亿年前,这里不仅有免费的午餐,还有免费的下午茶、夜宵和果盘。

    在这些蹩脚的收割者面前,埃迪卡拉生物群成员,都是拆了包装、去皮去核的新鲜方便食品,真是天赐福利,体贴备至。

    08.jpg

    但是,正如伊甸园注定不能永存,埃迪卡拉生物群不能永远岁月静好一样,第一批收割者的福利也终将消散。




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    开心
    2023-2-1 09:26
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    [LV.6]常住居民II

     楼主| 发表于 2020-12-4 20:23:27 | 显示全部楼层


    不劳而获,而且收获颇丰,这让收割者迅速繁殖,种族暴涨,引发了两个后果:

    一是资源紧张,产生竞争。

    二是繁殖多,变异就多,演化出新物种的机会就多。

    加上有性繁殖、氧气含量等条件的加持,地球生物开展了一场迅速研发、快速迭代的军备竞赛。

    在军备竞赛试验场上,大量不实用的变异,被迅速、无情地淘汰。

    03.jpg

    失败乃成功之母。无数次的试错,总有对的那一次。

    在漫长的攻防技能空白期,只要碰巧演化出一点点实用官能,无论是攻还是防,都是独步天下的绝技,可以凭此获得巨大的生存优势,从而被遗传、保留下来,得到升级迭代的机会。比如——

    身体分节

    表面上没啥了不起,但实际上细化了身体各部分的分工协作,增强了消化、循环、运动机能等等。

    03-抚仙湖虫.jpg

    专属消化系统


    外翻消化系统虽然方便,但必须和食材在一起,而且食从哪里进,屎从哪里出,肛口不分,消化效率太低。有了完整的消化道,搭配自带机械碎食功能的口,食从口入,穿肠而过,养分吸收殆尽后,屎从肛出,一举提升了取食、消化效率,而且让生物进食后可以离开食材,方便逃跑和奔袭。

    精细作业系统

    说的是附肢。早期生物运动量不大,皮肤呼吸足矣。但随着活动量增大,为了解决供氧不足问题,表皮增生出一些突起,增大与海水的接触面积,配合肌肉摆动,加快气体交换,顺便实现了推进身体运动的功能——这就是附肢的雏形。身体分节后,不负责呼吸的部位,也分到了一些附肢,演化出各种专属器官,比如划水的鳍、漫步的足,以及触角、嗅觉和味觉器官,甚至生殖器官等等。

    04-附肢.jpg

    精细分工,是技术进步的必由之路,它让每项作业都更加专业,因而更加高效。

    04.jpg



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     楼主| 发表于 2020-12-4 20:26:02 | 显示全部楼层



    装甲防御系统

    也就是外骨骼。早期是分泌粘液裹住自己,隔菌护肤,还起润滑作用。捕食者崛起后,黏液完全起不到防护作用,于是表皮硬化、顶盔掼甲,成了有效的生存手段。

    05.jpg

    有的甚至直接给自己生出一座房子:

    06-鹦鹉螺.jpg

    信息传输处理系统

    也就是神经系统。早期的神经系统,只是神经细胞互联的简单网络。随着生物的复杂化,生物官能的专业化,神经系统也开始细化分层、分工,好让生物各部分、各系统各司其职,分工协作。具体手段是,从梯状神经系统,发展到链状神经系统,一些神经细胞聚合成神经节,对信息进行综合并行处理,最终形成了神经系统的高级形式——脑。

    06.jpg

    生物演化漫长而复杂,我们只能走马观花。

    但是,为了体会生物进化的神奇,我们多聊几句生物的光学探测系统

    眼睛,是生物最奇妙的器官之一。

    09.jpg


    我们的眼睛结构复杂精密,功能强大。很多人相信,如此精巧的设计,不可能是自然演化而来,连达尔文都觉得,“如果以为眼睛可以由进化而形成,那就真是荒诞到极点。”


    但实际上,眼睛的产生是演化的必然。

    绝大多数生物的生存都离不开光,感光是生存所需。不要说动物,就连植物都也都演化出了感光性。

    还是聊动物。动物的感光功能,不是偶然从某一种动物偶然演化出来,继而繁衍开来的,而是很多种动物,都分别演化出了不同的感光系统。

    最原始的感光功能,只能感受有光、无光,或者光的强弱,比如蚯蚓、扇贝、洞穴盲鱼等等。

    眼睛,是动物感光系统中的顶尖产品。

    这种尖端玩意儿,在动物演化中至少独立出现了几十次。其起源、演化路线、结构各不相同。但百川归海,各自都实现了视觉功能——也就是说,眼睛的产生不是幸运的偶然,而且是无法阻止的必然。

    虽然眼睛的来路和款式各有不同,但基本阶段都差不多:

    首先是感光细胞+神经细胞,形成对光电信号的神经反应机制,这是感光系统的雏形。

    然后是感光细胞聚集在某个固定区域,形成“眼点”,这是专业感光器官的起点。

    接下来,有些眼点凹陷下去,成了个小坑。光线射过来,不同的角度,会射到坑中不同的部位,于是动物可以感知光照的方向。

    但坑里容易堆积赃物。于是,坑口收小,成了个小孔,闲杂赃物就不容易闯入了。意外的是,小孔可以成像,投到眼底的就不仅是或强或弱的一束单纯的光线了,而是一个影像。尽管这时感光器没那么精细灵敏,但模糊的影像也是影像,于是神奇的事情发生了——视觉情不自禁地产生了。

    小孔虽好,但问题也不少,脏东西难进,一旦进来也难出。所以,需要加盖密封。但这个盖子必须是透明的,不然就是自毁双眼——这种盖子就是镜片了。于是动物们各展神通,就地取材,给眼睛加盖,有的用胶质结缔组织,有的用透明的角质皮肤,甚至分泌矿石——三叶虫就是分泌方解石当镜片。


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    开心
    2023-2-1 09:26
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     楼主| 发表于 2020-12-4 20:27:13 | 显示全部楼层



    眼体封闭后,就是内部结构的打磨完善了:液体填充、晶体折射,提高成像质量;感光细胞和传感细胞演化分工,不断提高感光效率和分辨率;形成独立可转动的眼球……

    以上各个阶段的眼睛,都有繁衍至今的活体。

    软体动物集齐了各种款式的眼睛结构,章鱼的眼睛,比人类的眼睛设计更科学合理。

    人类感叹自己的眼睛设计精巧完美,必然是出自上帝之手,然而,恰恰是人类的眼睛,保留了一个愚蠢可笑的BUG。

    视网膜是眼睛的感光成像装置,极其精密,也非常薄,需要一层血管网贴身供养——也就是说,薄薄的视网膜背面贴着一层薄薄的血管网。

    正常的设计,肯定是视网膜朝向瞳孔方向,直接感光。但人类的视网膜贴反了——背面的血管网朝向瞳孔,视网膜正面贴着眼底壁。也就是说,光必须先穿过血管网,才能投射到视网膜上。

    03-人眼设计bug.jpg

    这个倒贴的BUG,不仅干扰入射光线,降低视网膜的感光效率和质量,还带来了一系列眼科疾病:血管网出血、淤血都会挡住光路,影响视力;感光细胞与眼底松散接触,远不如正贴结实,所以视网膜很容易脱落……


    眼睛接受到的信息量,以及信息准确度,是其他感官无法比拟的。

    率先配置了眼睛的动物,进攻、觅食、逃跑、布防,哪儿用哪儿灵。

    所以,谁的眼睛进化得越早、越好,谁就能实现越复杂、越精准的操作,谁的行为就越自由,谁的生存优势就越明显。

    07.jpg

    寒武纪这场史无前例的生命大演进,是地球生命进化的转折点。


    动物、植物、微生物的种类,在这一时期达到极盛。这场生命大狂欢,只能用惊艳来形容。

    地球现有的大部分生物门类,都可以追溯到这里——也就是说,地球现有生物的祖先,多来自寒武纪,包括我们自己。

    -END-




    地球故事目录:






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