《不可思议的骨骼：支撑生命的杰作》

本书的两位作者从最小的种子虾到巨大的恐龙和蓝鲸，从最早的细菌群落叠层石到大堡礁，从外骨骼到内骨骼，探索了各种各样的骨骼创新，这些创新使生命得以扩展到地球上各种各样的环境中。同时，他们讨论了气候变化使某些骨骼的形成面临风险，还将未来的骨骼考虑在内，包括我们可能会越来越多地将金属和塑料元素融入我们自己的骨骼中，以及在其他行星上建造骨骼的可能材料。这将是一次跨越数亿年的骨骼探索之旅，带领读者走进不可思议的骨骼世界。

多大是大？

骨骼中的“大”是一个相对概念。对于一只微小的单细胞有孔虫（阿米巴虫有壳的亲戚）来说，直径超过1厘米的骨骼便是大的骨骼，但就是数十亿这样“大”的有孔虫——被称为货币虫——的骨骼堆积在一起，形成了建造埃及吉萨金字塔所用的石灰岩。不过，因为我们自己是脊椎动物，所以从这个角度来说，我们人类往往对巨大的脊椎动物印象更深刻，例如巨大的蓝鲸，最大的蓝鲸体长超过30米。然而如果单从身长的角度来说，有些恐龙比蓝鲸还要大，南美白垩纪的阿根廷龙的身长可能近40米。这些“巨型”动物的骨骼都是长在身体内部的。

那么，对于那些骨骼长在身体外部的动物而言，它们最大能长到多大呢？根据经验，答案似乎是3米，这个答案是针对全身覆盖外骨骼而言的。如果外骨骼在演化过程中缩小或消失了，那么约束条件变松，动物就能长得更大。大王酸浆鱿（这真的是这种动物的学名）是一种巨型软体动物，体长可近14米。它的祖先是有外骨骼的，如今的大王酸浆鱿也有骨骼，只不过它们的骨骼已变成了内骨骼——因形似罗马士兵的短剑，人们称其为“罗马短剑”。大王酸浆鱿的体形真的十分巨大，比最大的大白鲨（体长超过6米）还要大。不过大王酸浆鱿主要是触手很长，它的躯干只有2～3米长。

为什么从人类的视角看，有着外骨骼的动物一般体形都比较小呢？

这其实是一个工程学问题。骨骼支撑着身体的各个组织，包括一些比较重的结构组织，例如主要器官。同时，骨骼还要为肌肉提供附着点，动物生长的时候骨骼也会随之生长，从而使得支撑结构变得更厚。这就出现了两个明显问题：那些有着外骨骼的动物如何带着外骨骼生长呢？这种本质上中空的管状外骨骼，又是如何持续地支撑着动物的身体的呢？

对于那些拥有开放式外骨骼的动物（例如软体动物）来说，第一个问题很容易解决，因为随着它们的生长，它们的壳体也会增长。像散大蜗牛（又称庭园蜗牛）这种腹足动物会在壳体上长出新的螺圈，而双壳动物，例如扇贝，则会在边缘长出新的壳。不过即便如此，现存最大的双壳动物大砗磲体长通常也只有1米多，而远古时期最大的双壳动物白垩纪史氏叠瓦蛤可能是大砗磲的两倍大。

对于节肢动物来说，它们的组织是完全被外角质层包裹住的，例如蜘蛛和龙虾。因此，在壳上长出新的螺圈或在边缘长出新的壳并不能解决第一个问题，而且也是不可能实现的。对于节肢动物，尤其是陆地上的节肢动物来说，这是一个大问题，因为它们在生长过程中必须蜕去外骨骼，从而形成新的更大的外骨骼。这时候的节肢动物十分脆弱，很容易受到攻击。这可能也是节肢动物整体的体形都较小的其中一个原因。因此，在《X放射线》中，被巨型蚂蚁攻击的洛杉矶当局什么都不用做，只要等着蚂蚁们蜕壳，然后就可以轻而易举地干掉它们。

除此之外，这些巨型蚂蚁还要面对一个重大问题：随着它们的体形越来越大，它们身下的腿会被压扁。这些巨蚁的骨骼是薄薄的中空结构，本质上是一根细长管子包裹在蚂蚁那六条细小的管状腿之外，这就是问题所在。电影中受辐射变异的蚂蚁其体形增大了1倍，体重增加了8倍，但是它们那中空的管状腿无法承受增加的体重，唯一的办法便是增加骨骼厚度，可是这又会让骨骼变得太重，从而使蚂蚁的肌肉衰竭。可怜的蚂蚁！当然，那只30米高的塔蘭图拉毒蛛将会处于更加悲惨的境地。

如果《X放射线》和《狼蛛》的制片人选择有很多条腿的巨型马陆——虽然这种生物并不像巨蚁和狼蛛那样令人恐慌——也许更说得通。至今最大的陆地节肢动物是节胸蜈蚣——一种能长到2米多的马陆。庆幸的是，它只生活在3亿年前的石炭纪热带丛林中。节胸蜈蚣曾被认为是一种凶猛的掠食者，不过它更可能是一种有着温和口器的植食性动物。那么，节胸蜈蚣是如何长到那么大的呢？可能有几个原因。首先，根据它的体形大小可以推断，在它所处的石炭纪，节胸蜈蚣可能鲜有天敌。毕竟，在“殖民”陆地的过程中，节肢动物是赢在起跑线上的。在数亿年前的志留纪晚期，节胸蜈蚣的祖先便是移居陆地的先锋队。因此，它们早就适应了石炭纪的环境。此外，石炭纪大气层中的氧气含量很高，可能高达35%，更有利于大型陆地节肢动物。虽然我们不知道节胸蜈蚣的呼吸系统到底是什么样的，但是根据现存马陆的呼吸系统类推，它很可能通过每节身体的外骨骼上两对与气管系统相连的微小表面瓣膜或气门进行呼吸。它的气管系统本身就是一系列外骨骼内陷形成的，从而直接将氧气输送到动物的组织内。在节胸蜈蚣身上，它的气管系统很可能连接着贯穿全身的长管状心脏。陆地节肢动物的这种气管系统并不能像脊椎动物的肺或者鳃那样有效地将氧气输送到各个组织，这也是它们体形受限的另一个因素。