寒武纪生命大爆发的真正原因

孑影吟风

　　寒武纪生命大爆发吸引了无数的古生物学家和进化论者去寻找证据探讨其起因，但都没有找到寒武纪生命大爆发的真正原因，所以把寒武纪生命大爆发认为是反对进化论的有力证据。
　　地球膨裂说认为“雪球地球’冰期后地温急聚升高是寒武纪生命大爆发的真正原因。“雪球地球”理论认为，地球在距今7.5亿到5.8亿年前曾经经历了一次极其严重而漫长的冰河时代——瓦兰吉尔期。当时不仅陆地全部被冰川覆盖，海洋表面也被完全冻结，液态水靠来自地球核心的热量支持，存在于1公里厚的冰层下。如果从太空看，地球完全是一巨大的“雪球”。“雪球地球”假说最早由美国地质学家约瑟夫?可西文克博士1992年首先提出。“雪球地球”的假说有哪些根据？第一，地球在距今6亿到8亿年间广泛发育了一层或多层称为“冰积岩”的冰川沉积，它代表了全球性的寒冷气候。最著名的一次冰期发生在距今6亿年左右，几乎在现今所有大陆上都留下了可靠的记录，地质学上称为瓦伦格冰期。不管怎样，在地球上很好保存了距今6亿到8亿年的地层中，几乎都能找到同期的冰川沉积。很显然，这个寒冷气候是一个全球性事件。第二，在地球的历史中，很多数据表明，地球在距今6到8亿年间，冰积岩大多沉积在中、低纬度附近，换句话说，也就是赤道和赤道附近，也是陆地主要分布的区域。这方面的资料得出这个结论：广泛的寒冷气候发生在地球的赤道及其附近区域。
　　地球膨裂说认为，虽然生命在38亿年前形成，但因为地球逐渐变冷，直到8亿年前的“雪球地球”时期的零下50度，物种的进化速度非常缓慢。
　　“雪球”为什么解冻，变成现在这样的地球，地球膨裂说认为，8亿年前，由于地球内部的放射性物质不断衰变放出热量，使地球发生较大膨裂，造成大量岩浆喷出地壳，使地球的气温急聚升高，冰川溶化，冰臼就是在这一时期形成的。地球气温从震旦纪（8亿年前）的摄氏零下50度，上升到现在的最高温度摄氏58度，8亿年上升了108度，地球的气温平均每1千万年自然升高1.35摄氏度。
　　地球膨裂说认为，8亿年前地球的气温急聚升高，非常适合生物繁衍，进化速度急聚增加，所以发生了寒武纪生命大爆发。
我们所在的宇宙快速形成于约135亿年前的一次大爆炸事件。其后，大约经过了85亿年的时间，才出现了第二代恒星太阳；再经过大约5亿年，人类目前居住的行星地球才开始出现。
　　在地球出现之后的几千万年至3亿年间，地球表面的温度下降至摄氏100度以下，通过冷凝降水形成了原始海洋。在这期间，地球很可能多次遭受大陨石的撞击，而使全球海洋全部蒸发。一些科学家计算出，一个约500公里直径的陨石撞击，就足可以使地球海洋全部蒸发。这种撞击、海洋蒸发和海洋重新出现的过程也许在地球早期曾经重复过很多次。我们已知的现在保存下来地球最早的沉积岩年龄约为40亿年；最早显示生命存在的有机物为38.5亿年；已在澳大利亚和非洲发现最古老的生命（古细菌等）为35亿年。地球上具有细胞核的真核细胞生物大约出现在21亿年前，而确证为多细胞动物的历史则不超过6亿年。
　　在距今约5.4亿年前的寒武纪早期，发生了整个生命史上最为壮观最为迅速的生物创新事件，即在不到地球生命史1％的时间里，爆发式产生了地球上绝大多数动物门类，俗称“寒武纪生物大爆发”，简称 “寒武大爆发”。从此以后，地球上的古生物化石记录变得“显而易见”了。于是，地史学上便以这一时刻为界，将地球发展历史习惯上划分为两大阶段。这后一段常见化石的时代称为“显生宙”，而将5.4亿年以前化石极少的漫长历史合称为“隐生宙”。显生宙又可由老到新划分为“百家争雄”的古生代（距今5.4亿年至2.51亿年前）、“恐龙争霸”的中生代（2.51亿至0.65亿）和哺乳类、鸟类和开花植物统治地球的新生代（0.65亿年前至今）。
　　澄江动物群是这段生命史上最为壮观也最为迅速的大爆发时期的代表。
　　“昆明鱼”被证明是人类所发现的最古老的脊椎动物。“它将人类已知的最古老的脊椎动物记录向前推进了约5000万年”，《自然》杂志以“逮住天下第一鱼”为题，专题述评了这项发现。澄江动物群中的昆明鱼、海口鱼，不仅仅是最古老的脊椎动物，“而且也是最原始的脊椎动物，很可能代表着由无头类向鱼类骨干谱系演化的一种过渡类型”。
　　达尔文进化论所面临的一个难题是，既然物种是逐渐演变而来的，那为何在世界上我们不能见到中间过渡的演化类型呢？因此，达尔文虽然在理论上描述了整个演化进程，但是由于缺乏证据而备受攻击。这也就是始祖鸟发现之后给了进化论那么大支持的原因。而昆明鱼是生物进化历史上的一个更早的过渡阶段，它是从无脊椎动物向有脊椎动物的过渡，从无头到有头的一个过渡；由于它开始演化出最原始的脊椎骨和极为简单的小头颅，所以，合乎逻辑的解释是，‘天下第一鱼’应该代表着我们人类最初萌生脊椎骨和头颅雏形的远古源头。
　　地球上的动物包括脊椎动物和无脊椎动物两大类群，进化生物学必须回答的一大命题就是：无脊椎动物到底是如何演化过渡到脊椎动物的？——这也是唯心神创论诟病进化论的主要攻击点。国际学术界已经普遍认同天下第一鱼是最古老最原始的脊椎动物，剩下的难题是，究竟是哪些无脊椎动物构成了通向‘天下第一鱼’的阶梯？
　　对此学术界尚无一致的看法，但古虫动物门的发现给这扇紧闭的学术之门打开了一道缝隙。原始鱼类在形成头颅和脊椎构造之前所出现的最重大的创新特征是鳃裂构造，它引发了动物体在取食、呼吸等新陈代谢上的重大革命。化石发现显示，鳃裂的历史源头恰好就在古虫动物门。从文化演化角度看，人类远远超出动物之上，然而从生物学上看——无论是形态学、发育学——尤其是分子生物学证据都显示，我们人类与灵长类或者整个脊椎动物、甚至更低等的动物类群，都不存在本质的差别。于是，从动物连续演化谱系上看，我们人类可追溯的近代祖先是600万年前的古猿，5亿多年前的远古祖先应该是‘天下第一鱼’，而那些初具头颅的远古的始祖，很可能非常接近无头无脊索的古虫动物门。
　　澄江动物群的系列发现为达尔文的“万物共祖”的核心理念提供了新的支撑，也为进化论中一个难题的破解找到了关键证据——现代动物中很少能见到演化过渡类型，这令达尔文十分困惑。其实，过渡类群常常由于地理分布窄、时代寿命短促，很容易逃出观察者的视力范围。澄江动物群中保存了大量形形色色的演化过渡类型动物，这在很大程度上为进化论解了围。
寒武爆发吸引了无数的古生物学家和进化论者去寻找证据探讨其起因。100多年以来的证据产生出解释寒武爆发的两种基本观点。一种观点认为，寒武爆发是一种假象，这是某些达尔文或新达尔主义者所持的观点。由于进化是渐进的，所谓的“爆发”只是表明首次在生物化石记录中发现了早在前寒武纪就已经广泛存在并发展的生物，其它的生物化石群则可能由于地质记录的不完全而“缺档”，造成这种“缺档”的原因是前寒武纪地层经历着热与压力，其中的化石被销毁了。由于发现前寒武纪化石沉积层中存在大量象细菌和蓝藻这样简单的原核生物，因而这一解释不再有说服力。另一种观点认为，寒武爆发代表了生物进化过程中的真实事件，科学家从物理环境和生态环境的变化两个方面来解释这一现象。
　　1965年，两位美国物理学家提出了寒武爆发是由于地球大气的氧水平这个物理因素造成的。他们认为，在早期地球的大气中含有很少或根本就没有自由氧，氧是前寒武纪藻类植物光合作用的产物并逐渐积累形成的。后生动物需要大量的氧，一方面用于呼吸作用，另一方面氧还以臭氧的形式在大气中吸收大量有害的紫外线，使后生动物免于有害辐射的损伤。
　　生物学家则从生物本身的生态关系来探讨这一问题，因为地质学的证据否定了这种氧理论的观点。大约在距今10亿年至20亿年之间广泛沉积层中含有大量严重氧化的岩石，这说明在这一时期内已经存在足够生命爆发的氧条件。因而生物学家从两个重要事件的出现来探索造成寒武爆发的原因，即有性生殖的产生和生物收割者的出现。
　　从化石资料来看，真核藻类大约在9亿年前出现了有性生殖，实际上，有性生殖出现得更早。有性生殖的发生在整个生物界的进化过程中有着极其重大的作用，由于有性生殖提供了遗传变异性，从而有可能进一步增加了生物的多样性，这是造成寒武爆发的原因之一。
　　生物收割者假说是美国生态学家斯坦利提出的，是一种解释寒武爆发的生态学理论，即收割原则。斯坦利认为，在前寒武纪的25亿年的多数时间里，海洋是一个以原核蓝藻这样简单的初级生产者所组成的生态系统。这一系统内的群落在生态学上属于单一不变的群落，营养级也是简单唯一的。由于物理空间被这种种类少但数量大的生物群落顽强地占据着，所以这种群落的进化非常缓慢，从未有过丰富的多样性。寒武爆发的关键是草食收割者的出现和进化，即食用原核细胞(蓝藻)的原生动物的出现和进化。收割者为生产者有更大的多样性制造了空间，而这种生产者多样性的增加又导致了更特异的收割者的进化。营养级金字塔按两个方向迅速发展:较底层次的生产者增加了许多新物种，丰富了物种多样性，在顶端又增加了新的“收割者”，丰富了营养级的多样性。从而使得整个生态系统的生物多样性不断丰富，最终导致了寒武纪生命大爆发的产生。
　　对于“收割理论”科学家们目前还没有找到直接的证据来证明其正确性，然而，一些间接的证据支持了这一理论。间接证据之一来自于前寒武纪叠层石，这些由藻类组成的叠层石中保存了前寒武纪最丰富的生产者群落。今天，叠层石仅盛产于缺少后生动物收割者的贫瘠环境中，如超盐量的咸水湖中。藻类在前寒武纪地层中的大量存在，大概反映了当时收割者的贫乏。另外，生态学野外研究也提供了一些间接的证据，研究表明，在一个人工池塘中，放进捕食性鱼，会增加浮游生物的多样性;从多样的藻类群落中去掉海胆，会使某一藻类在该群落中占统治地位而多样性下降。
　　寒武爆发作为地史上的第二大悬案一直为人们所关注。随着化石的不断发现及新理论的建立，这一迷团最终将大白于天下。