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大约46亿年前，地球诞生。大约35亿年前，生命诞生。然后，地球上的生命就开始了长达30亿年的持续而缓慢的进化。直到5.4亿年前的寒武纪，大量新物种像火山爆发一样突然出现在地球上。
比如软体动物。软体动物身体柔软，没有骨骼，大多数都不分节，通常有触角。软体动物是动物界较早出现的动物类群之一，是今天的蜗牛、章鱼、乌贼等动物的祖先。
比如节肢动物。寒武纪的节肢动物首次进化出了硬化的外骨骼，并分成若干节。它们是今天无数节肢动物的祖先，比如蚂蚁、蜜蜂、蜘蛛、蜈蚣等。如今时常摆在我们餐桌上的潜江小龙虾、阳澄湖大闸蟹等都是从寒武纪节肢动物进化而来的。
比如棘皮动物。棘皮动物的骨骼很发达，外包表皮，皮上一般带棘。它们有一套特殊的水管系统，用于呼吸、运动和进食。棘皮动物具有强大的再生能力，即使被切碎，也能再生成一群完整的个体。寒武纪的棘皮动物是今天海星、海参、海胆的遥远祖先。
再比如脊椎动物。最早的脊椎动物是一种看上去像鱼的动物，名叫皮卡虫，它身体柔软，但有一条坚实的脊索贯穿全身。皮卡虫虽然小，只有约5厘米长，但很可能是今天所有脊椎动物的祖先。
这些新物种种类繁多，差异极大，身体结构有着根本的不同。大部分现代动物的祖先，都在这时候出现了。因为这个现象发生在寒武纪，所以被称为“寒武纪大爆发”（Cambrian Explosion）。
越是巨大的变化，越是蕴藏着巨大的机会
所有结果的复杂，都是因为原因的多样
寒武纪大爆发是一场连达尔文都看不懂的生物现象。1859年，他在自己论述生命演化的著作《物种起源》中这样写道：“这件事情到现在为止都还没办法解释。所以，或许有些人刚好就可以用这个案例来驳斥我提出的演化观点。”果然，在这之后的上百年里，“寒武纪大爆发”一直是进化论的软肋。正如达尔文所料，无数人用这个现象来批评进化论。
“寒武纪大爆发”用进化论确实很难解释。
我们知道，整个进化论的理论大厦有一个最基本的根基：物竞天择，适者生存。一开始长颈鹿的脖子并不长，我们可以叫它们“短颈鹿”。它们其实并不知道如何获得竞争优势，只会拼命地生、拼命地生。生的数量足够多，就会发生各种意料之外的随机变异，比如，有的短颈鹿脖子变长了，有的短颈鹿腿变粗了。这就是“物竞”。那么，哪一种短颈鹿能活下去呢？不知道。没关系，交给“天”来选。正好，低处的树叶都被吃完了，只有高处还有。于是，那些脖子长的短颈鹿就活下来了。这就是“天择”。物竞天择，适者生存，于是，就有了长颈鹿。
在物种进化的漫长过程中，“物”一直没有停止过“竞”，“天”也一直没有停止过“择”，这是一个持续的过程，从不停止，整个进化的过程应该总体是均匀的。但是，先缓慢进化30亿年，然后突然大爆发，这是为什么呢？
很多科学家加入了研究这个谜团的队伍中。随着研究的深入，他们逐渐发现了寒武纪大爆发背后的秘密。那就是，5亿多年前，地球同时发生了好几个重大的变化。这些重大变化彼此交织、相互作用，最终带来了“物种大爆发”这个看似突然出现的偶然结果。
第一个重大变化是“雪球地球”。
大约在7亿到6亿年前，地球经历了一次极端冰冻现象，地球表面从两极到赤道全部被冰雪覆盖，整个地球变成了一个巨大的雪球。在这段漫长的“雪球地球”时期，大量物种灭绝。终于有一天，冰雪开始融化，地球开始变暖，生命也开始复苏。这时，地球上已经空出了大量生态位，这就给新物种的出现提供了广阔的空间。
第二个重大变化是氧气大幅度增加。
寒武纪之前，地球上空气中的氧气含量是微乎其微的，只有一些“简单生物”或者厌氧生物能够存活。寒武纪前夜，地球大气层的氧气含量突然迅猛增加，甚至接近今天的水平。氧气浓度越高，能支持的新陈代谢率就越高。那些需要更多氧气的“复杂生物”终于可以自由呼吸了。
第三个重大变化是HOX基因的出现。
HOX基因是生物体中专门对生物形体进行调控的基因，决定了身体器官的分布和排列。一旦这些基因发生突变，身体的一部分就会变形。从这个角度来说，HOX基因就是生命的系统工程师。有了HOX基因，生物终于不再长成“一坨”。自HOX基因在寒武纪时期首次出现后，新物种在形态上大爆发，并开始朝着不同的方向进化，逐渐形成今天的“界门纲目科属种”的生物分类体系。
第四个重大变化是捕食者的问世。
在寒武纪之前，生物大多以光合作用为生。然而，到了寒武纪，一部分生物演化成了早期的捕食者，这就给被捕食者带来了巨大的生存压力。在生存压力之下，动物不得不迅速适应各种环境。为了避免被捕食，它们进化出了更坚固的外壳、更有力的腿和嘴、更快的移动能力，甚至还进化出了眼睛这样的高级器官，以更好地感知环境。这当然就带来了越来越复杂的生物结构和越来越多的生物种类。这种“军备竞赛”大大加快了物种的进化速度。
“雪球地球”使自然界空出了生态位，氧气大幅增加让生命可以自由呼吸，HOX基因的出现让生物多样性变为可能，而捕食者的问世又加快了物种进化的速度。这四个重大变化交织在一起，共同促成了寒武纪大爆发这个结果。
所有结果的复杂，都是因为原因的多样。事情之所以看似一团乱麻，往往是因为有着不止一条线索。