引言

演化奇迹

生命遍布世界的每一个角落。在陆地上，从崇山峻岭到戈壁沙漠；在大洋中，从滨海到深渊，任何地方都在上演着生命的奇迹。2000多年来，尤其是在亚里士多德（公元前384－公元前332）的推动下，生物学家们走遍了世界各地，踏遍千山万水，发掘多种多样的生命物种，然后去记录它们，分析它们，从而更好地了解它们，深入探索世界上生命的多样性。在生物学研究过程中，对采集到的物种数据进行统一和分类是十分关键的。瑞典生物学家卡尔·冯·林奈（1707－1778）建立了我们至今都还沿用的物种命名法，即双名命名法。自他以后，科学家们决定对所有发现的物种，无论是现存物种还是化石物种，均采用双名命名法的规则：属名+种加词。这样一来，所有的物种均被纳入一套分类阶层体系（科、目、支）中。1758年，随着卡尔·冯·林奈第二部著作《自然系统》的出版，这套分类体系得到全面推广。自此，物种有了学名，比如1758年，卡尔·冯·林奈将人们口中的一角鲸（见57 /一角鲸）命名为Monodon Monoceros（一角鲸的学名）。

那么，到底什么是物种？

现如今，我们认为物种是一个自然群体，这个群体中的个体可以相互交配，繁衍后代，并且后代也能够继续繁衍下去。一个自然群体与其他群体在生殖上是相互隔离的。动物学家恩斯特·迈尔（1904－2005）对这一概念的形成做出了巨大的贡献，他曾在新几内亚对鸟类进行实地考察。但对于物种的概念和定义，种种争论依旧存在。比如分布于喜马拉雅山地区，被称为暗绿柳莺的一种鸟类。暗绿柳莺在环喜马拉雅山地带分两路演化，但两路演化末端的亚种却无法进行杂交繁衍！而类似的例证不胜枚举。那物种的边界到底在哪里呢？发生在有些微生物之间的基因水平转移（见83/绿叶海蜗牛），与上文中提到的物种定义背道而驰。由此可见，生命是极其复杂的。在实际操作过程中，科学家们通常是根据杂交繁衍的结果，来断定不同的物种。每个物种个体的表型，即外观特征，在变化过程中都具有一定的关联性和延续性。比如川金丝猴（见87/川金丝猴），虽然每一只都有些许不同，但它们外观的总体变化是有关联的，比如耳朵的形状。这种方法同样适用于化石物种，只不过化石物种在长期的石化作用过程中，已经失去了一定的形态结构特征和解剖特征，相关研究工作更加复杂。

如何重新构建物种的亲缘关系？

林奈的分类系统非常实用，但同时它也导致了一些与物种自然史相悖的类群分类，比如恐龙。恐龙和一系列生物都有一个共同的祖先。目前，我们还没有足够的科学依据来证明它们共同的祖先是谁，但是我们却能知道与它们非常接近的物种。无论如何，这个祖先是存在的，而且它也是目前大家非常熟悉的一个物种的祖先，就是鸟类。鸟类看上去与恐龙相差甚远，那是因为鸟类已经演化了。但有些化石物种既拥有恐龙的典型特征，又拥有鸟类的典型特征（见49/圣贤孔子鸟）。因此，恐龙并没有真正消失！那么，在一定程度上，“恐龙类群”的概念其实是我们在断章取义，是语言的误用。因为我们忽视了其他与之拥有亲缘关系的物种。另一方面，基于演化的观点，针对很多我们非常熟悉的生物，我们会使用统一名称，即使它们属于完全不同的类群，比如无脊柱动物、鱼类和爬行动物等。

如今，科学家们对诸多数据源进行分析，包括解剖学数据（比如有些生物的脊椎骨存在，见101/长颈羚）、生物分子数据（尤其是基因数据）、胚胎学数据，甚至生物行为学数据（如鸟鸣声、蝙蝠的叫声），用以重建物种的亲缘关系，且避免产生诸如“恐龙类群”这样断章取义的分类。重建方法是不断细致入微地推测和解释。比如蝙蝠（见97/蝙蝠）和鸟类（见88/极乐鸟）都有一对翅膀，但要将它们归属于近亲物种，就必须解释它们的哪些特征会同时出现在其他物种上，而具有这些特征的物种为什么不归属于蝙蝠或鸟类这个种群中？比如，蝙蝠、鲸鱼和树鼩都有毛发和乳房，但鸟类却不具备这些特征。因此，在建立一个种群分类之前，必须不断地推论和假设，直到此分类被接受。鉴于此，我们认为鸟类和蝙蝠属于两个不同的类群，为了征服天空，两者都独立演化出了翅膀。而因为这个相似的形态特征，两个类群又呈现出趋同演化的特点。

地球上到底有多少物种？

100万？200万？500万？这个问题至今都难以回答。根据最新的统计，科学家们已经记录了大约140万个物种。而目前生活在地球上的物种数量将近1000万，而且鉴于原核生物（古菌和细菌）等物种的数量难以估计，这个数字还有可能被严重低估。因此，还有数量庞大的物种等待我们去发现和记录。不过，要对已经记录的物种进行统计，就已经十分困难了。一方面，直至今日，我们仍旧没有构建出一个完整的，能将所有已知物种和物种名称纳入其中的基础数据系统。因此，我们必须回到1738年，从最早一批相关著作（首部《自然系统》）出发，对所有的文献进行综述和总结。另一方面，已有的分类系统中还会存在一些不合时宜的错误。例如，同一个物种可能会被记录两次，会有两个不同的名称！因此，出现这种情况时，有必要去掉后发布的名称，而保留最初记录的名称。对于科学家们来说，这项工作是极其复杂和繁重的。

而140万个物种还仅仅只是现存物种！然而，我们知道，地球上最早的生命痕迹可以追溯至大约37亿年前。数量众多的物种不断演变、更新、演化、诞生，那些化石就是最珍贵且必不可少的证明。我们今天并不知道自生命诞生以来，有多少物种存在，因为并不是所有存在过的生物都能通过化石记录下来，要对所有物种进行数量统计，简直难于登天！37亿年来，或许有数亿个物种光临过这个世界，它们构筑了充满无限惊喜和奇迹的历史，在本书中，我们将一同见证这其中的奥秘。

生物多样性是如何演变的？

今天，我们知道物种演化的历史，化石和其他一系列的探索和实验都是最好的证明。我们能够对物种的演化进行不断深入的研究，还要感谢查尔斯·达尔文（1809－1882）以及他对自然选择的观点。在他之前，已经有人进行了多次不太成功的尝试，比较具有代表性的是法国生物学家让-巴蒂斯特·拉马克（1744－1829）。

这种演化机制基于种群内个体的遗传变异性，并且表现在所处的生活环境对个体施加的影响和限制上。生活所需的资源（例如食物和住所）不足以满足所有个体的需求，而环境条件（例如气候和掠食者等）并不总是有利于个体的充分发展。因此，自然选择必然发挥作用，并优先倾向于最适应自然的个体。胜者不一定是最强壮、最高大的，抑或是最贪婪的，而有可能会是那些最适应特定环境的；而适应能力较差的，则不会被自然选择法则眷顾。适者生存，且能够更容易繁殖，将更有利于适应自然法则的基因和表型特征遗传下来。因此，下一代将表现出上一代遗传下来的优势特征，在遗传和表型上与之前的种群有所不同。于是，种群便根据自然选择不断进行调整。如果环境改变（见54/雕齿兽），今天的优势物种便有可能成为明天的输家！没有什么是一成不变的。物种不会漫无目的地演化发展，它们需要不断适应特定的条件，否则将面临灭绝的危险。当然，还有其他机制存在，例如遗传漂变，会导致物种出现随机变化。

不过，还有一点非常重要。为什么所有个体都不一样？这个达尔文不能回答的问题，现在已经有了答案。这些差异与有性繁殖有关，因为它导致了繁殖期间，父母的遗传基因随机组合。基因信息的传递也会出现小的错误，导致个体之间的差异。总而言之，偶然随机也是至关重要的。

生命演化最重要的阶段有哪些？

现阶段的生物多样性，只不过是漫长地球生命史上一个短暂的阶段。如果我们有机会观察这个星球上2亿年后的生物多样性，可能会惊喜不断！作为证据，让我们回溯到2亿年前，那时还没有灵长类动物，没有开花植物，没有大象，甚至没有鸟类！

古生物学家已经建立了一个巨大的已知化石物种目录，从中我们可以整理出一些关键事件。在地质时期，发生了五次大规模的灭绝事件，其中物种灭绝率超过70%，以及大约25次严重灭绝事件。在这些生物大规模灭绝期间，活体物种数量急剧下降。不过，生物多样性的历史并不仅限于接二连三的灭绝事件，这部历史同样见证了生物大规模发展阶段，这些阶段被称为辐射演化时期。今天，我们估计在发生重大灭绝危机后，实现重获生物多样性大约需要100万年。在地质学上，这只是一个非常短暂的时期，而对于人类来说，这是一个漫长的过程。灭绝危机后，占主导地位的生物并不是之前的主宰生物。6500万年前，在白垩纪——第三纪灭绝事件中，伴随着恐龙的消失，哺乳动物开始多样化发展！

如今，由于人类造成的全球变化（生态环境改变、物种引进、气候变暖），我们将进入一个新的物种大灭绝阶段，也就是第六次物种大灭绝。这次灭绝情况十分严重，生物多样性丧失程度与以前的危机差不多，但灭绝时间更短，为几个世纪，而不是以前的几十万年。如果这次灭绝和前五次灭绝的毁灭性程度一致，那有可能造成我们自己物种的灭绝，并给其他物种带来巨大利益。虽然我们每个人都明白，生命在演化的作用下，将持续发明和创造美妙的物种，但我们不希望看到人类灭绝的那一天！

本书介绍的种群之间的亲属关系图。

（脊椎动物、泛节肢动物、软体动物及常绿植物 亲属关系图见附件）

101个演化奇迹是如何选择的？

为了完成此书，作者根据自己多年的科学工作经验，如同大海捞针一般在不计其数的生物演化奇迹中选择了101个。然后按照地质年代以及生物演化对照表（见216页）中的一些演化事件，分成四个部分对这101个演化奇迹进行介绍：远古时期、繁荣时期、现代生命和演化的创造性。

读者通过每个物种或类群的身份证，可以了解到以下信息：

•学名，即物种分类体系中使用的名称。本书将根据实际情况在分类系统中选取不同级别的学名。

•类群，在分类体系中，类群是比物种更大的一个等级。引言和附件中的物种亲属图上也有类群信息。

•生存年代，通过生存年代可以了解这一物种或类群生活的时期，是现存物种还是古老物种，甚至是远古物种。年代一般以百万年为单位。

•尺寸，表示生物成熟后的体积大小。

•生存环境，通过生存环境可以大概了解该生物生活的地点。此书按照传统方式将飞行动物的生存环境标注为“陆生”，毕竟它们偶尔还是要回到陆地上休息的。