寒武：要么死去，要么爆发

刘萝卜锅

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

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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。



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。



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。



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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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。



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。



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。



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。

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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。



有的甚至直接给自己生出一座房子：



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。



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。




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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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。



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。



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。

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地球故事目录：

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• 与月亮有关的三个谜题
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• 太古之初：天地大冲撞
• 水凭啥是生命之源？
• 太阳系的水货们——地球算老几？
• 水对地球干了些啥？
• 嫦娥四号发回一段语音…
• 地质学极简史
• 你不知道这是一门贵族学问，那就是还没搞懂地质学
• 中国大地构造学极简史
• 地球年龄极简史（地龄测定魔幻剧情200年）
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