第三章 生命的产生
The First Living Things

水和生命

生命产生于海洋，遍布于海洋，所以海岸线到达什么地方，生命的足迹就会留在什么地方。可以说，水是生命的源泉，是不可或缺的必需品。

最原始的海洋生物，一旦离开水马上就会死亡，这就像抛到海滩上的海蜇很快就会干涸而死一样。不过，原始的生命却不得不经常冒着离开水的风险，它们更愿意在靠近海岸的浅水处生活，因为那里有充分的溶解于水的氧气和阳光。被搁浅的危险是时刻存在的，所以所有关于脱离水而能够生存下去的进化都是被大自然所鼓励的。

水为什么对生命的延续如此重要？因为一切氧气、食物养料的吸收都要通过水溶解来完成。人类需要先把空气中的氧气、食物中的养料溶于体内的水，然后再吸收，而那些水生动物就更需要通过吸收水中的氧气来维持生命。基于这个原因，所有脱离水中环境的生物，都必须使自己的呼吸器官保持湿润的状态。所以海藻要想从古生代的海水中爬上陆地，就必须先长出一层坚韧的外皮锁住水分；海洋动物要想离开水，就必须长出甲壳。三叶虫的甲壳不仅有防御的作用，而且还有保护身体、锁住水分的功能。至于在后来出现的脊椎动物——鱼，就更是聪明地长出了鳃甲和原始的肺鳔。前者用于保护鱼的鳃，后者则用于应付短时间的搁浅。

植物比动物先行离开水登上陆地。除了需要吸收氧气和养料，水还能够帮助生命繁衍下一代。早期的低等植物用软体孢子或配子进行生殖，它们散在水里，由水传播，而且只在水里发芽。后来，随着植物逐渐发展出了木质纤维和支柱，它们开始能够在没有水的地方保持挺立，以吸收阳光并通过风传播种子。一种植物一旦能做到这一点，它就能在陆地上生存、生殖和蔓延。可以说，能够离水生活和繁殖，是植物从水中走向陆地的基础和标志。

在元古代和古生代早期的悠久岁月中，诸多种水生植物不断进行着实验和努力，终于让离水生活和繁殖的难题得以解决。于是，慢慢地，数量庞大的新植物从海里蔓延到了陆地上。虽然在此过程中它们也不得不依靠沼泽、湖泊和河流，但是陆生植物毕竟是慢慢出现了。

远古时期水生物化石，它们是最早期的地球生命

最早爬上陆地的动物

当植物登上陆地以后，动物紧随其后。

与植物一样，陆生动物也来源于大海。它们同样是通过进化和变异，在适应了离开水的环境以后，慢慢爬上陆地的。这种离开水的能力，各种动物获取的方法各不相同。比如，由海蝎进化而来的陆蝎，是通过将鳃片缩进体内来阻止呼吸系统干涸的；螃蟹用鳃甲来保护它的鳃；昆虫发展出了一系列气胞和气管，把未溶解的空气输送到全身；而高级的陆生脊椎动物，则是用袋状的原始肺囊来辅助原来的呼吸系统——鳃，后来这肺囊就彻底代替了鳃。

有“活化石”之称的非洲肺鱼，它们现在依然还处于由水生动物向陆地动物过渡的阶段

在现在的自然界中，这种变化过程还能够在某些动物身上看到。比如非洲肺鱼生长于热带，那里旱季和雨季差别明显，所以肺鱼就需要让自己既能够像鱼一样在水中生活，用鳃呼吸，又能够在河床干枯、它不得不离水后，继续生存。于是它就练就了靠吞咽流入肺鳔中的空气维持生命的本领。其他比如在池塘里生活的水蜥也是这样的。这一类动物就还处于由水生动物向陆地动物过渡的阶段。

此外，两栖动物——比如蛙、水蜥等，也是由水生向陆地进化的代表。它们的卵必须在有阳光的、温暖的浅水处才能存活，它们的幼体也离不开水。在成长过程中，蝌蚪首先会生成枝状外鳃在水中摆动，接着生出的鳃甲会把它们盖住，成为鳃房，最后长出了腿，它的尾也被吸收掉。这时候，蛙的幼体开始尝试用它的肺呼吸，鳃则逐渐缩小直到消失。从蛙的成体来看，它更倾向于陆生动物。因为它能够永远在空气中活下去，可如果一直待在水里，那就有可能会被淹死。

那么更高级的爬行动物呢？它们从生理进化上来说，已经完全脱离水的制约了。长期待在水里，它们只能被淹死。

动物由水生逐渐过渡到陆生的整个过程，古生代后期的岩石都做了详细的记载。古生代后期，潟湖和浅海大量生成，这就给生物由水中爬上陆地创造了条件。刚刚获得在空气中生存的权利的植物就像挣脱了枷锁，飞快地大量繁殖。那个时候还没有开花植物，没有草，也没有冬季落叶的树木，有的只是木本羊齿、苏铁羊齿和同属的其他植物。它们枝干粗壮，身材高大——高的可以达到100英尺以上，所以很容易形成化石保留至今。现在我们所开采的煤矿，许多就是由它们形成的。不过，在现代的自然界中，这些植物都已经消失不见了。

动物同样活跃在这些植物丛中。最早出现的是昆虫。它们长着硬翅，体型很大，有些甚至翅膀长过了1英尺。在比利时的煤矿中，我们曾经发现了一种古老的蜻蜓的化石，它的翅膀居然长达29英寸。其他还有飞行蟑螂、蝎子和蜘蛛。当然这些早期蜘蛛没有或者只有很简单的丝囊，所以它们不能结网。这是两栖生物的天堂。真正的爬行动物，要等到后面才能出现。

现在，让我们来展望一下古生代早期的陆地是什么样子的。

如果你有幸来到那个时代，你会发现那是一个常青的沼泽森林的世界。没有美丽的花朵，没有活跃的昆虫和动物，整个自然界寂静无声。你能听到的只有潺潺的流水声、萧萧的风声和巨大的植物倒伏的声音。那些植物长什么样子？看上去它们就是放大了的苔藓，而我们现在所熟悉的树木则了无踪影。

在植物丛中，有一些细小的两栖动物和原始的爬行动物生存，除此以外任何一种体型大的动物都看不到。在远离大海、湖泊和河流的地方，还是一片没有任何生命的原野。但是刚刚爬上陆地的动植物们有信心把这个世界全部填满。它们坚定不移地，一代代由水边向整个大陆迈进。