漫漫岁月中,太阳第一次冲破了黑暗的桎梏。灰色的云层中仍有缕缕烟雾散出,在地面投下阴影。云下,是破败的大地。尘土飞扬,泥泞不堪,一片荒芜,不见一丝绿意,也无任何色彩。寂静裹挟在风中,唯有河流奔涌的声音将其刺破,水流被树枝、石头以及腐物残渣所阻断。
一具野兽的骨架躺在河岸上。肉和筋腱早已不见踪影,骨头也因发霉变成了米色。它的双颌大张,仿若在惊声尖叫。牙齿早已破碎,散落在头骨前,每一颗都如香蕉般大,有着刀子般锋利的边缘——它们曾是这头野兽肢解并碾碎猎物的凶器。
它曾经是一只霸王龙,也称暴君蜥蜴,是恐龙之王,陆地的统治者。现在它的整个物种都不复存在。除此之外,似乎也没有什么东西还活着了。
然而,从这只庞然大物内部的某个地方传来了一阵轻柔的声音,是清脆的“吱吱”声和悉悉索索的脚步声。一个小鼻子从霸王龙的几根肋骨之间探出,踟蹰不前。这只小动物的胡须颤抖着,以为会有危险到来,但这里并无任何异样。
是时候现身了。它腾身跃入了光亮中,迅速蹿上骨架。
它身覆皮毛,双眼鼓胀,吻部长满了像山峰一样的牙齿,身后还有一条鞭状的尾巴。这只动物与霸王龙完全不同。
它止身片刻,搔了搔脖子上的毛,探出耳朵,之后四肢着地,稳稳地立在身体下面,而后向前蹿去。它行动迅速、目标明确:爬上肋骨,穿过背脊,直达恐龙的头骨。在这只霸王龙头的一侧,曾长着用来怒视成群三角龙的眼睛,毛球在此处停了下来。它回头看向恐龙的胸腔处,发出了一声高亢的尖叫。顷刻间,从这头野兽骨架的深处,钻出来十几只更小的毛球。它们向母亲跑去,紧紧抓住它的腹部,在刚来到地面的几分钟里,它们舔食着母亲的奶水作为早餐。
这位母亲一边给幼崽喂奶,一边注视着阳光。现在的世界属于它和它的家人。一颗小行星在烈火中毁灭,一个漫长、黑暗、全球性的“核冬天”到来,终结了恐龙时代。 如今,地球之伤正在愈合。哺乳动物的时代到来了。
大约6 600万年后,在同一个地点,站立着另一只哺乳动物,它的手中还挥舞着一把鹤嘴锄。萨拉·谢利(Sarah Shelley)是我在英国苏格兰爱丁堡大学开始古生物学家工作后招收的第一名博士生。我们那时正在美国新墨西哥州寻猎化石(见图0-1),寻找骨头和牙齿,它们将帮助我们了解哺乳动物如何在小行星撞击地球的灾难中幸存下来,如何活得比恐龙还长,并最终统治了世界,成为我们今天所认识、喜爱,有时甚至畏惧的毛茸茸的动物。哺乳动物是地球上最具魅力也最受喜爱的生物(此处没有对爬行动物、鸟类以及其他800多万种不属于哺乳动物的动物物种不敬的意思)。也许这仅仅是因为许多哺乳动物毛茸茸的,惹人喜爱,但在某种程度上,我认为这是因为我们在更深的层面上和它们具有亲缘关系,能在它们身上看到自己的影子。
图0-1 萨拉·谢利和我
注:我们在新墨西哥州采集生存于恐龙灭绝后不久的哺乳动物的牙齿。汤姆·威廉姆森(Tom Williamson)供图。
电视屏幕上猎豹和瞪羚正在追逐缠斗,随之响起的是戴维·阿滕伯勒(David Attenborough) 那低沉的旁白声。《自然》杂志的封面上,母水獭和幼崽一起玩耍。每个孩子都会恳求父母带他们去动物园看大象和河马,还有珍稀物种大熊猫和犀牛。尽管许多慈善机构的呼吁可能使我们不堪其扰,但这些动物却依然牵动着我们的心弦。狐狸和松鼠栖居于我们的城市,鹿则盘踞在我们的郊区。身体比篮球场还长的鲸自深渊中浮起,向空中喷射可达几层楼高的水柱。吸血蝙蝠真的会吸血,狮子和老虎则让我们汗毛倒立。猫科动物、犬科动物抑或更为奇特的物种,成了我们可爱的宠物。对许多人来说,我们的食物如牛肉汉堡、猪肉香肠、羊排也会以哺乳动物为食材。当然,还有我们自己。我们是哺乳动物,和熊或者老鼠没什么太大不同。
在新墨西哥州的午后,一只豪猪在棉白杨林的一个小角落乘凉,一群土拨鼠在远处“叽叽叽”地叫着。萨拉挥舞着鹤嘴锄,每次敲击岩石都会飘来一层恶臭的硫黄味灰尘。每次她都会等尘土散去,看看是否有什么有趣的东西从松动的土里冒出来。至少有一个小时,每次敲击后都只能看到更多岩石。但在接下来的一次敲击后,一个有形、质地与颜色不同于岩石的东西显露出来。她跪在地上看了一眼,然后发出了胜利的欢呼声——响亮雀跃,略带粗俗,我在此难以复述。
萨拉发现了一块化石!这是她学生时代的第一个重大发现。我冲过去看她的战利品,她递给我一副颌骨。颌骨尖端融合在一起,牙齿上覆盖着天然石膏。当它在沙漠的阳光下闪闪发光时,我能看到前面有锋利的犬齿,后面有臼齿。这是一只哺乳动物!这不是普通的哺乳动物,而是从恐龙手中夺取王权的物种之一。
我们击掌相庆,下一刻又继续投身工作。
萨拉找到的颌骨属于一种叫作全棱兽( Pantolambda )的物种,它体形很大,堪比一只设得兰小马 。全棱兽只生活在恐龙灭绝后的几百万年间。在我之前讲的那则虽是虚构但实则可信的故事中,自那只小小的母兽从霸王龙的胸腔向外窥视起,中间又历经了许多代。人们认为全棱兽比所有见过霸王龙或雷龙的哺乳动物都要大得多。这些温顺的生物中,有一些个头比獾还小,但由于矮小灵活,熬过了小行星之灾,之后突然发现恐龙在自己身处的世界中消失了。它们体形不断增大,历经迁移,越来越多样化,很快就与周围的环境形成了复杂的生态系统,取代了统治地球超过一亿年的恐龙。
这只全棱兽生活在沼泽边缘的丛林中(因此,它周围的岩石会散发出难闻的气味),是这种环境中最大的食植动物。在享用过一顿含有树叶和豆类的午餐后,这只全棱兽涉入了清凉的水中,它可能会看到许多其他哺乳动物,或听到它们的声音。头顶上,猫咪大小的“杂技演员”用它们可抓握的手在树枝上攀爬。在沼泽地的边缘,长着“鬼脸”的杂种狗钻进了泥土里,用爪子寻找富含营养的根和块茎。在森林中零零散散的地方,优雅的“芭蕾舞演员”用蹄子在草地上奔跑。一直以来,这片古老的古新世最茂密的亚热带丛林中都潜伏着一种恐怖的东西:顶级掠食者,体形像一只健壮的狗,口中长着切肉的牙齿。
恐龙的“死亡”使这些哺乳动物在古新墨西哥州和世界各地得以崛起。哺乳动物的历史要久远得多。它们,或者更确切地说,我们——实际上与恐龙起源于同一时期。在2亿多年前,当时所有大陆都聚集在一起,形成了一个分布着大片炙热沙漠的超级大陆。最早的哺乳动物有着更为深远的传承,可以追溯到大约3.25亿年前一个潮湿的煤沼泽地带,当时哺乳动物的祖先谱系从生命大谱系树上的爬行动物这一支中分离出来。经历了漫长的地质时期,哺乳动物发展出了它们的标志性特征:生长速度快、温血代谢,有毛发,敏锐的嗅觉、听觉,巨大的大脑,较高的智力,独特的牙齿(犬齿、门齿、前臼齿、臼齿),以及母亲用来分泌乳汁喂养宝宝的乳腺。
在这段漫长而丰富的演化史中,今天的哺乳动物诞生了。现在,有超过6 000种哺乳动物与我们共享着地球,是有史以来的数百万个物种中与我们关系最为密切的近亲。现代哺乳动物分属于三个类群:鸭嘴兽等产卵的单孔目动物,袋鼠和考拉这样在育儿袋中养育幼崽的有袋目动物,以及我们这样能产下发育良好的幼崽的有胎盘类动物。不过,这株谱系树经历了时间和大规模灭绝的修剪,这三类哺乳动物仅仅是曾经辉煌的谱系树中为数不多的幸存者。
在过去的不同时期,曾出现过大量长有剑齿的食肉动物(不仅有著名的剑齿虎,还包括那些犬齿变成长矛的有袋目动物),恐狼、巨大的长毛象和鹿角大得离谱的鹿。有一些体形巨大的犀牛并没有角,但长着长长的脖子,可以吞食树梢上的树叶,以维持它们接近20吨的体重——这种好似雷龙的哺乳动物,创造了陆地上有史以来最大的多毛动物的纪录。这些哺乳动物化石中有许多我们都很熟悉:它们是史前历史的象征,是动画电影中的明星,是所有著名自然历史博物馆的展品。
但更吸引人的是一些已经灭绝的哺乳动物,它们从未成为流行文化中的明星。有些小型哺乳动物曾在恐龙头顶滑翔而过,有些把小恐龙当早餐食用。此外,还有大众“甲壳虫”汽车般大小的犰狳,高得可以直接扣篮的树懒,以及长着约90厘米长撞角的“雷兽类”。还有一类被称为爪兽类(chalicotheres)的怪兽,看起来像是马与大猩猩杂交的邪恶产物,用指关节行走,用可伸缩的爪子拉下树枝。在与北美洲接壤之前,南美洲有几千万年一直是一块岛屿大陆,居住着古怪的有蹄类物种的整个家族。它们弗兰肯斯坦式 [1] 混杂的解剖特征让查尔斯·达尔文(Charles Darwin)感到困惑,直到研究了令人震惊的古DNA,人们才揭示了它们与其他哺乳动物的真正关系。大象曾经和微型贵宾犬一般大,骆驼、马和犀牛曾经驰骋在美洲大草原上,而鲸曾经有腿,能行走。
显然,哺乳动物的历史远比我们今天能看到的哺乳动物要久远得多,而且其意义远远超过人类在过去几百万年中的起源和迁徙。 我刚才提到的所有这些奇妙的哺乳动物,你都会在本书中见到。
我的科学生涯是从研究恐龙开始的。在美国中西部长大的我,最迷恋的是霸王龙。后来,我上了大学,获得了博士学位,成了恐龙专家。几年前,我在《恐龙的兴衰》( The Rise and Fall of the Dinosaurs )一书中讲述了恐龙演化的故事,从它们卑微的起源讲到世界末日般的灭绝。我将永远热爱恐龙,并将继续研究它们。但自从我搬到爱丁堡并成为一位教授后,我开始转变方向。这也合情合理:在对恐龙灭绝进行研究之后,我便开始痴迷于恐龙灭绝之后的事——我对哺乳动物着了迷。
有时人们也会问我“为什么”。世界各地的孩子都梦想着长大后去挖掘恐龙化石,你为什么要去研究其他东西?为什么偏偏是哺乳动物?我的回答很简单: 恐龙很厉害,但它们不是我们。哺乳动物的历史就是我们自己的历史。通过研究我们的祖先,我们可以了解自己最深层次的本质。
为什么我们会有这样的外表,这样的生长方式,这样抚养孩子的方式?为什么我们会背痛?为什么崩掉一块牙齿就需要接受昂贵的牙科治疗?为什么我们能够对周围的世界进行思考,并对它施加影响?
如果这些理由还不充分,再想想这一点:一些恐龙体形巨大,堪比一架波音737飞机,而最大的哺乳动物蓝鲸及其近亲则要更大。想象一下,如果在一个哺乳动物已经灭绝的世界里,我们所拥有的只是它们的骨骼化石,那么它们肯定会像恐龙一样闻名,一样具有代表性。
我们正在以惊人的速度了解哺乳动物的历史。现今发现的哺乳动物化石比以往任何时候都多。我们可以用电子计算机断层扫描(CT)仪、高倍显微镜、计算机动画软件等一系列工具研究它们,来揭示这些动物在活着、呼吸、运动、觅食、繁殖、演化时的样子。我们甚至可以从一些哺乳动物化石中获取DNA,比如那些让达尔文迷恋的奇怪的南美洲哺乳动物。这就像亲子鉴定一样,能够告诉我们它们与现代物种的关系。哺乳动物古生物学领域是由维多利亚时代的男性创立的,但现在越来越多样化、国际化。我很幸运有专家导师们接受我这种研究恐龙的人进入哺乳动物的研究领域。现在我发现,指导下一代是我最大的乐趣,比如萨拉·谢利(她的插图为这本书增色许多!),还有许多其他优秀的学生。他们将继续用他们的发现书写哺乳动物的历史。
在这本书中,我将讲述现今我们已知的哺乳动物的演化故事。本书的第一、第二部分大致涵盖了哺乳动物谱系的早期阶段,自它们从爬行动物中分化出来,直到恐龙灭绝。这期间,哺乳动物几乎获得了它们所有的特征,包括毛发、乳腺等,并从一个看起来像蜥蜴的祖先逐渐蜕变为我们可识别的哺乳动物。本书的第三、第四部分阐述了恐龙灭绝后发生的事情:哺乳动物如何抓住机会成为主宰者,适应不断变化的气候,在漂移的大陆上驰骋,并发展为今天令人难以置信的丰富物种——奔走者、挖掘者、飞行者、游动者和长着大脑袋的阅读者。在讲述哺乳动物的故事时,我还想告诉大家,我们如何利用化石线索拼凑出了这个故事,同时让你们亲身体验成为古生物学家的感觉。我将向你们介绍我的导师、我的学生,以及那些启发了我的人,正是他们的发现为我书写哺乳动物的故事提供了证据。
这本书并不会过多地关注人类,着重于人类的书还有很多。我将讨论人类的起源:我们如何从灵长类祖先中脱颖而出,如何用两条腿直立起来,如何增大大脑,如何与许多其他早期人类物种共存后占领世界。关于人类,我只会用一章去描述,给予人类与马、鲸和大象同等的关注度。 毕竟,我们只是哺乳动物演化史上众多惊人壮举之一罢了。
不过,人类的故事的确需要被讲述。虽然我们只是单一的哺乳动物物种,只占据了哺乳动物历史的一小部分,但我们对地球的影响是前所未有的。我们建设城市、种植农作物,用公路和航线将全球连接起来,取得巨大成功,这都正在对我们最密切的亲属产生不利影响。自从智人走出森林、横扫全球以来,已经有350多种哺乳动物灭绝了。如今许多物种面临着灭绝的风险(如老虎、黑犀牛、蓝鲸)。如果事态以目前的速度发展下去,一半的哺乳动物可能会像长毛猛犸象和剑齿虎一样,屈服于同样的命运: 死亡和灭绝,只剩幽灵般的化石提醒着我们它们昔日的威严。
自它们,或者说我们在小行星灾难中幸存以来,哺乳动物便徘徊于命运的十字路口,或者说处于历史上最摇摆不定的时刻。这是一段怎样的历史?在我们漫长的演化过程中,哺乳动物曾几度蜷缩在阴影中,几度占据主导地位。有的时期,它们繁盛壮大;而另一些时期,它们因大规模灭绝而大幅减少,几近灭绝。在有的纪元,恐龙钳制着它们;在有的纪元,它们又占了上风。曾经,它们的体形还比不过老鼠,后来却成了地球上最大的生物。它们经受住了极热的考验,又在冰河时代面对着1.6千米厚的冰川。有时它们只能占据食物链较低的一级,有时它们中的一些,比如人类,神清智明并能够塑造整个地球,无论这塑造结果是好是坏。所有这些历史为今天的世界、我们和我们的未来奠定了基础。
[1] 在英国作家玛丽·雪莱创作于1818年的小说《科学怪人》( Frankenstein )中,科学家弗兰肯斯坦用尸体各部位拼成一个怪物并使其复活,最后他也被怪物毁灭。——编者注