寻找身体里面的那条鱼（上）

■ [美]苏宾

生物学家认为：地球现存生物都源自同一先祖。这个观点似与人的直觉不符，但从胚胎发生、同源器官到痕迹器官的形态学证据，再到蛋白质与基因的分子层面，都指向同一结论。根据这个论点，生物从单细胞到多细胞，从无脊椎到有脊椎，从鱼到两栖再到爬虫乃至于鸟及哺乳动物，都该有处于过渡期的物种存在才是。发掘这些环节物种的化石，就成了古生物学的重要工作。

成年后，我的典型夏季生活写照：穿越过北极圈，置身于冰天雪地中，在悬崖上敲石块。大部分的时候，除了受冻、起水泡外，我一事无成。运气好的时候，我可能找到古代的鱼类骨头。对多数人来说，鱼骨算不得是什么珍宝。但对我来说，这可是比黄金还要珍贵。

我们是谁？我们为何长成这副模样？对这些问题，古代的鱼类骨头或许能给我们点启发。

我们可以从世界各地荒野之处所挖出的虫鱼化石，从所有现在还活着的生物的DNA来了解我们的身体。但那不足以解释，为什么我相信古代动物的残骸，而且还是鱼的残骸，能够提供线索，让我们了解人类身体的基本架构。

你稍微想一下：曾经活过的生物物种，99%已经灭绝了，其中只有极少数会变成化石留下来，而能被挖掘出来的化石更是少之又少。这么一来，想由化石窥知我们的过去，似乎一开始就注定是机会渺茫了。

化石反映出我们的身世

在位于北纬80°附近的艾士米尔岛上，我首次看到那条能揭露我们身体构造的化石鱼。

那是一个飘着雪的7月的一天午后，我正在审视一块3.75亿年前的石头。我与同事来到这个荒无人烟的地方，就是为了寻找从鱼演变成陆生动物过程当中，那个扮演着重要角色的化石。从石块中露出来的是这条鱼的唇部，这可不是条普通的鱼，它的头是上下扁平的。

一颗扁平的头，究竟能告诉我什么？能透露动物从大海进驻到陆地经过了哪些历程？如果我考虑到个人的安全与舒适，为何不去夏威夷，却跑去了北极？想回答这些问题，便得从如何找化石，到怎样用化石来解读我们的过去说起了。

化石是提供我们了解自身历史的主要线索之一。我的职业生涯就是这样建立起来的：寻找早期的哺乳动物，来回答哺乳类起源的问题；寻找最早的青蛙，来回答青蛙起源的问题；寻找那些最初具有四肢的动物，来了解陆栖动物的起源。依此类推就是了。

基于多种因素，今天的田野古生物学家比以往更容易找到新的化石区。感谢地方政府、石油和天然气公司对地质探勘的努力，我们对各处地质有更多的了解。而且透过因特网，让我们很快拿到地图、探测数据、空照图。甚至用我的笔记本电脑，我便可以查看你家后院是不是一处很有希望的潜在化石区。更妙的是，造影技术及放射照相仪可透视某些石头，让我们看到隐藏在里面的骨骼。

撇开这些先进的设备和数据，在今天挖掘重要化石的过程，跟100年前比较，其实没什么不同。古生物学家还是得趴在石头上检视，而埋在石头内的化石还是得用手将它挖出来。在探查、移出化石的过程中，有许多决定步骤是无法自动化的。而且到现场挖掘化石，当然比在屏幕上寻找有趣多了。

2）水平方向最大位移位于最上方的一根锚杆，最下方的锚杆位移最小。故在进行锚杆支护时，可以根据云图分析结果，对最容易出现问题的锚杆位置予以重视，同时可以增大最上方锚杆的直径和长度，减小最小面锚杆的直径和长度，从而在细节上进一步节省开支。

这事虽听来单纯，倒有个症结，那就是：化石区非常稀少。为了提高成功率，我们针对符合下列三项条件的地点进行搜寻：区内的岩石年龄必须是对的，岩石的种类必须是可以让化石保存下来的，还有岩石必须露出地表。

此外，还有一项因素，那就是要具有随时发掘宝藏的天赋。这一点我将以例子加以说明。

我们即将举出的例子，是生命史中一个重大的转变——登上陆地的鱼类。地球形成后的最初数十亿年，生物都是活在水里。不过，到了3.65亿年前，已有生物在陆地上栖息了。

生活在这两种环境中，有极大的差别。在水里呼吸所需的器官，与在陆地上非常不同；同样排泄、觅食、四处移动也都需要不一样的器官。基本上，动物必须发展出全新的躯体，才能适应陆上的环境。乍看之下，这两种环境的鸿沟似乎大到无法跨越。然而当我们检视证据时，该变的真的都变了，而看来不可能的事也的确都发生了。

逛动物园，预测岩层中的化石

在寻找年代正确的岩石时，有个事实对我们很有利：藏有化石的岩层并不是随机排列的。岩石坐落何处、其内包藏何物，都是相当有规则的。我们可以利用这个特性来设计挖掘计划。

不同种类的岩石，经过数十亿年的变迁，在地球上一层层地覆盖着。有一个很容易求证的假设，那就是上层的岩石比下层的年轻。在岩石像蛋糕般一层层直接堆积起来的地区（例如大峡谷），这个假设通常是对的。然而当地壳变动产生断层时，这个岩层顺序会有所变动，有时候，较老的岩石会被挤到年轻的上面。幸好一旦确认出断层的位置后，岩层的原始顺序可以重新排出来。

在岩层内的化石，也会依循年代顺序排列，底层的物种与上层的可以完全不同。假使我们能够找到一根涵盖所有生命史的岩石长柱，我们便可以从其中找出包罗万象的化石来。在最底层，我们看不到什么有生命迹象的东西；再上一层，则会有许多不同样式、类似水母的生物；往更高层，便会找到具有骨骼、附肢以及各种器官（像眼睛）的动物；在那些之上，第一个有脊椎的动物将会出现等等；而含有第一个人类化石的岩层，会位于所有这些岩层之上。

像这样一根涵盖地球全部历史的石柱，当然是不存在的。确切地说，地球上每个区域的岩石都只代表一小片段的时间而已。要看到全部历史，我们需要比较各个岩层和其内部的化石，然后就像拼图一样，把它们一块块拼凑起来才行。

事实上，把人类与动物园或水族馆的动物做比较后，我们即能预测出，世界各地的岩层中化石出现的序列了。

逛动物园，怎能帮我们预测哪里可以找到重要的化石呢？

动物园内各式各样的动物互不相同，就看你以何种角度来看。不过，让我们不要专注在它们的差异上。为了要从它们身上找到可用来做预测的特征，我们得专注在它们之间有什么共通之处。这样我们便能依它们的共同特征，来将它们分门别类。

譬如，动物园与水族馆中的动物，基本上都有一颗头和一双眼睛，我们暂且把它们称作“凡物”。这些有头有眼的动物中，有一部分动物有四肢，我们就叫它们“有四肢的凡物”。这些有头、眼及四肢的动物中，有一小群动物的头脑超大、用两只脚走路、还会说话，这一小群动物其实就是我们人类。运用这个方法，我们当然可以将所有的生物分出更多小群，但是即使只分三层，这样的分类便具有预测的能力了。

世界各地岩层内的化石，就经常可以这样依序分列，而我们就用这特性，来设计新的化石勘测计划。以上面的例子来看，第一个出现的“凡物”成员，也就是第一个有头及两只眼睛的动物，在地质年代的记录会远早于第一个“有脚的凡物”。更精确地说，第一条鱼（身上带着“凡物”的铭牌）出现的时间，会比第一只两栖类（一种“有脚的凡物”）还早。

在实验室里，我们正是对成千上万的物种及其特征，来做这种分析。我们检视所有找得到的解剖特征，有时加上长段的DNA数据来分析。由于数据太多，经常得依靠强大的计算机帮忙，以便分出大群里的小群。这种分析的步骤是生物学的基础，因为这可以使我们对于生物之间的亲缘关系提出假说。

人类数百年来所搜集的化石，除了帮助我们将生物分类外，也构成很大的地质年代记录以及存活于各时期内的生物数据库（或目录）。如今，我们可以推断出生物发生重大变异的约略年代。对哺乳动物的起源有兴趣？那就去找中生代早期的岩石，地质化学告诉我们，那些岩石的年龄大概是2.1亿年。对灵长类的起源有兴趣？那就到上面一点的白垩纪岩层找，那里的岩石距今约有8000万年。

岩石内化石的顺序提供了强有力的证据，说明我们与其他物种的关联。假如我们挖出6亿年前的岩石，发现了最早的水母与土拨鼠的骨骸并列躺着，那么我们可能得改写教科书了。更严重的是，那只古老的土拨鼠化石将会指出，我们对地球的历史及地球上的生命的认识都是错的。幸好，自过去150多年来，人们几乎挖遍了地球上每一块大陆上所有找得到的岩层，而上述那样的观察倒还没发生过。

现在让我们回到先前的问题：如何寻找第一条在陆地上行走的鱼的亲戚。依我们的分类体系，这物种应该介于“凡物”和“有脚的凡物”之间。根据这个推测，我们从已知的岩石资料，找到强力的地质证据，显示这个重要的关键期，应是在距今3.8亿年前～3.65亿年前。那段时期的较年轻岩层中，也就是距今3.6亿年前，蕴藏有多种动物的化石，看来像是两栖类或爬虫类。