5亿多年前的我们是条鱼,用胸鳍翻书,用腹

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文章转载自“格致论道讲坛”

人类就是一条超级改进版的鱼，我们用我们的胸鳍翻动书页，用我们的腹鳍四处行走。

王原·中国古动物馆馆长

中科院古脊椎与古人类研究所研究员

格致论道第21期

年10月29日北京

王原：人类——超级改进版的鱼26:15来自中科院地质地球所我今天会讲到恐龙，但不全是恐龙，我今天要讲的是人类的由来。大家知道，人类来自猿。但是，我今天想把大家的视角再往远处推一下，看一看人类在5亿多年前来自什么。其实人类来自一条小小的鱼。我们都知道，宇宙已经产生了多亿年，“bang”的一声，产生了多亿年的时间和空间，我们地球也诞生了40多亿年。和宇宙的年龄、地球的年龄相比，人类非常地年轻。最早的人类大概在多万年前出现。我们现代人的直接祖先，大概在二三十万年前才出现。所以，和广阔的时间来相比，人类时间非常短。可是有人说了，我们虽然出现的时间短，但是我们现在是地球的主宰，我们的出现是必然的。是这样的吗？其实人类的出现是一个非常非常小概率的事件。我们知道人类属于脊椎动物，我们摸一摸自己的脖子，后面有一个硬硬的骨头，这个就是脊椎。我们的身体里头有这么一个脊椎连成的脊柱，而所有这些有这样结构的动物都叫脊椎动物。最早的脊椎动物

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最早的脊椎动物出现在什么时候？出现在地球的哪里？这是一个海洋环境，5亿多年前，寒武纪的海洋里有各种各样奇怪的动物，很多都已经灭绝了。可是你们看，（上图）这里头比较靠前的位置有一些小鱼，非常小，大概两三厘米这么长。虽然这个海洋里的生物大部分都已经灭绝了，我们见不着它们的后代了，可是这条小鱼的后代顽强地生存了下来，繁衍产生了我们人类。这就是世界上最早的脊椎动物，为什么呢？它的身体有很多结构，我只讲一个结构，就是它的身体里有脊椎。虽然那个时候的脊椎还是软骨质的，不像我们现在摸着的脖子是很硬的骨头，但是当时脊柱作为一个内在的支撑，可以很明确地知道它的作用，它能够使身体更加坚强。另外，由于它是一个个脊椎连成的脊柱，还有很好的灵活性。▲海口鱼，5.3亿年前，中国云南海口鱼是世界上已知最早的脊椎动物，它出现在咱们中国的云南。我们在教科书上看到过，从鱼开始演化，演化出了两栖动物。从两栖动物到爬行动物，爬行动物开始分支，出现了哺乳动物，也出现了鸟类。在哺乳动物这支里头，演化出了我们人类。整个过程持续了5亿多年，那人类是不是必然的这样一个演化的产物呢？其实并不是。在5亿多年间，发生了十四次重大的事件。任何一次事件如果以另外一种形式来展开，可能都不会出现人类。十四次重大事件

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我们来看看这十四次事件都是些什么样的事件？我们刚才已经讲了脊椎的出现，毫无疑问是第一个重要事件。那第二个是什么呢——颌的出现。我们知道，在脊椎动物刚刚开始出现的时候，它没有颌。没有颌的话它的嘴是什么样子呢？像圆盘一样的。这样可以过滤海底的泥沙，或者吸附在其它的动物身上啃食它们的皮肉。可是，如果出现了这样一个颌呢？▲曙鱼，4.3亿年前，志留纪，浙江我们想一想，是不是取食的能力就更强了？我们确实在地球历史上发现了这样的生物，它的名字叫曙鱼。什么叫曙鱼呢？它实际上是一个无颌动物，我们看到这个动物有两个大眼睛，上面一个大的圆孔，那个不是它的嘴，是它的鼻孔，它的嘴还在下面呢。但是在它的脑颅里头已经出现了颌的原始结构，开始出现向颌发展的趋势。这也是它名字的由来——曙鱼，给颌的起源研究带来曙光的鱼。从这时候开始，有颌动物就要登上历史的舞台了。有了颌之后长什么样呢?

▲（左）全颌鱼（4.2亿年前），中国云南

（右）邓氏鱼（3.6亿年前），美国克利夫兰

这是两个非常典型的代表，比如全颌鱼生活在4.2亿年前，它嘴的结构和现在生物的嘴的结构也很像。那我们再看看邓氏鱼。邓氏鱼是一个海底霸王，生活在距今3亿多年前的泥盆纪晚期。它最大可以长到6米长，那个时候的鲨鱼一两米长，所以它要吃鲨鱼的话就跟啃点心一样，非常地厉害。主要用的就是它这个铡刀一样的颌，非常地凶悍。它大嘴一张可以把猎物吸进去，咔嚓一下咬下去。所以颌的作用、功能是什么？第一，还是取食，我们要更好地吃东西。第二，我要反抗，谁想吃我，回头咬它一口。第三，竞争，竞争其实是同种之内的不同个体来进行竞争。我们俩都抢吃的，我的嘴快，“咔嚓”咬到了。第四，就像唐僧，它要交流，要不然的话它这嘴要是不停动弹，那就是念紧箍咒了。这就是颌的功能。第三个重要的事件，是从水到陆。脊椎动物刚出现的时候，全是在水里，主要是在海洋里，后来有些进入了淡水的环境。有一群勇敢的鱼，它们首先登上了陆地，就是以鱼石螈为代表，它生活在距今三亿六千多万年前的格陵兰。那鱼石螈有什么特别的特点呢？▲鱼石螈，3.65亿年前，格陵兰它可以在水里游泳，你看它长了像鱼一样的尾巴，但是它也可以爬到陆地上，为什么呢？因为它已经长了胳膊和腿，走两步看看，上陆地上走两步，感觉很好！那上边有好多虫子我可以去吃，那些虫子已经率先登上了陆地。▲拓展陆地领域所以从水到陆是一个重大的转变，拓展了它的陆地领域。有个问题很有趣，先有鸡还是先有蛋？我估计一群人有不同的答案，你说先有鸡，鸡是从哪儿来的？你说先有蛋，蛋是谁下的？▲先有鸡，还是先有蛋？这个问题怎么解答呀？没关系，我们古生物学家有我们独特的视角。

▲青蛙卵（左）：没有羊膜

鸡蛋（右）：典型的羊膜卵

看一看这个照片，左边的照片这是我的手，托着青蛙卵，这是在北京郊区，看水里头的卵像果冻一样，软软的。而右边是一个鸡蛋，在我们古生物学家眼里，这个蛋指的是羊膜卵。什么叫羊膜卵呢?青蛙卵这一个小黑点就是一个小胚胎,它外面有一个胶质的东西,没有膜来保护它。可是你看鸡蛋，在这小鸡胚胎的外面有一层叫羊膜的膜，再到外面还有其他很多的膜系统：尿囊膜、卵黄囊膜、绒毛膜很多的膜系统，最外面还有一个硬壳。一个蛋有这么多的膜来保护它，尤其是那层紧贴着胚胎的羊膜的保护，它就可以很好地防止干燥。我们可以想象，如果青蛙的蛋产到了一个陆地上，那很快就会干了、死了。但是如果是一个乌龟，它就可以把蛋产到比较深的内陆里头去。所以有了羊膜的这种卵，就可以在生殖过程中摆脱对水的依赖，更好地征服陆地环境。所以一开始我们讲到了登陆，有了羊膜卵可以更好地适应陆地环境，这就是羊膜卵的出现。我们认为羊膜卵最早在三亿一千万年前出现。这种动物叫羊膜动物，它的名字叫林蜥，是在加拿大发现的。▲林蜥，3.15亿年前，加拿大回到这个问题，羊膜卵什么时候出现的？刚才说了三亿多年前，可是没有化石，为什么呢？因为这个时间对化石卵来说太长了，很难保存下来。而且我们推测，最早的羊膜卵很有可能是软壳蛋，就像现在的一些乌龟、鳄鱼，它们会产生革质皮的卵，这样很难保存下来。化石中最早保存下化石卵的是什么呢？就是恐龙蛋。

▲窃蛋龙（左）：万年前，中国“遭受不白之冤的恐龙”

大椎龙（右）：2亿年前，南非最早的带胚胎的恐龙蛋

这个恐龙蛋是最早保存下羊膜卵的化石。我们知道它的年龄约为两亿多年。从三亿多年到了两亿多年，时间似乎短了很多。那我们刚才说的这个鸡是什么？鸡是一种鸟啊。那最早的鸟是什么时候出现的呢？我们有化石记录，那就是德国的始祖鸟，1.5亿年前出现。▲始祖鸟，1.5亿年前，德国所以这个问题就有了一个我们自己的答案，在古生物学家眼里是先有蛋！▲我们的答案：先有蛋！那我们再谈另外一个演化事件，也是我们提到的第五个演化事件——重返海洋。为什么呢？我们说这些长了胳膊腿的动物已经爬上陆地——当然水里头还有鱼呢，它们一直生活在那里。它们爬上陆地之后，已经长了胳膊腿，而且还用肺呼吸，已经很适应陆地环境了。可是有些的长了胳膊腿的四足动物，它们很叛逆。它们说：我上陆地已经逛得挺好的了，回海洋里头去看看怎么样。这样就有最早吃螃蟹的重返海洋的脊椎动物，是什么呢？以中龙为代表。▲中龙，2.8亿年前，非洲、南美洲中龙最早的时候可能还没有进入到海洋，可能还是内陆的咸水湖，然后一点一点地进入了海洋。所以这就是第五个重要演化事件。我们回到海洋之后有好处啊，海洋里还有什么呢？有鱼、有虾、有蟹，吃点儿海鲜挺好的！另外生物有两个特点，一个是吃，还有一个重要的是躲。躲避那些灾难、躲避那些捕食者。我们知道中生代的陆地上有什么？有恐龙。这种海洋里的我们管它们叫海生爬行动物，或者叫海洋爬行动物。它们有很多的种类，大家比较熟悉的鱼龙，长脖子的蛇颈龙，还有一些乌龟类、鳄类，还有咱们看过《侏罗纪世界》里头，最后把大反派虐暴龙一口给咬死，然后拖到水里头的那个沧龙，是一种巨大的海洋蜥蜴。

▲鱼龙、蛇颈龙、海龙、原龙、

龟类、楯齿龙、沧龙、鳄类…

这些动物都生活在海洋里，而且生活得非常好。其中最典型的就是鱼龙，它为了适应于海洋生活，它的胳膊、腿已经变成了鳍状肢，像鱼鳍一样的。然后它的生殖——我们知道爬行动物都是产蛋的，可是它要是产一个蛋就会掉水里头，那它怎么办呀？就不产蛋了，直接产小鱼龙，所以它们是重返海洋的杰出代表。

▲鱼龙，重返海洋的杰出代表

我们再讲下一个演化事件：哺乳动物的兴起。我们人类属于哺乳动物的一员，那我们可以说因为你是人类嘛，所以你肯定把哺乳动物的兴起说成特别重要了。其实不考虑这一点，我们再看看哺乳动物有哪些优势？

▲贼兽，2.25亿年前，欧洲

看看这张图的动物身上长了什么？长了毛发。长了毛发就披上了一个裘皮大衣，非常地暖和，它就可以保持比较高的体温，能够维持恒定的体温，这样它能有更好的活动空间。这是哺乳动物里最早的一个哺乳动物代表，我们管它叫贼兽，生活在两亿多年前的欧洲。我们中国也有这个类群的早期代表，是生活在一亿六千多万年前，在辽宁发现的神兽和仙兽。

▲神兽和仙兽，1.6亿年前，中国辽宁

这就提到了哺乳动物的另外的特点，它除了身上有毛发，它还胎生、产奶、哺乳，这是哺乳动物的重要特征。有了这些特征之后，哺乳动物就能更好地征服陆地。不光是陆地，还有其他各种各样的环境。我们知道，之前脊椎动物这么长时间的演化，一直是在水里头和陆地上进行的，没有一个飞上蓝天，可广阔的天空还空着呢！第一个飞上蓝天的脊椎动物是什么？翼龙。

▲真双型齿翼龙，2.1亿年前，意大利

总有人说翼龙是会飞的恐龙，其实这是错的。我们后面会讲什么是会飞的恐龙。它们不是会飞的恐龙，因为它们根本就不是恐龙，是恐龙的一个近亲。翼龙飞上蓝天拓展了一个生态领域。最早的代表，像意大利的真双型齿翼龙，生活在距今两亿多年前，跟恐龙出现的时间差不多。脊椎动物在成功地实现飞行这个能力的过程中，有三次主要的演化。▲翼龙（左）：第四指、翼膜鸟类（中）：羽毛，蝙蝠（右）：指骨、翼膜第一个就是翼龙的翅膀。翼龙的翅膀主要是一个皮膜，然后来撑开。另一个事件就是鸟类的出现，它们更好地征服了蓝天。那它们用的是什么飞行呢？用羽毛来飞行。之后又有哺乳动物，也尝试着说，空中挺好我也要去一下。哺乳动物最典型的代表就是哺乳动物的空军——蝙蝠。蝙蝠也是用翼膜，但它和翼龙还不太一样，可以看到，蝙蝠的手指头是伸到这膜里头去的。而翼龙不是这样的，翼龙是用无名指统治天空。

▲达尔文翼龙，1.6亿年前，辽宁

右边这张图中能看到，特别长的那根手指头是它的第四根手指头。它要支撑一个非常巨大的翼膜来飞上蓝天，所以这就是飞上蓝天的一个重大事件。我们再讲另外一个演化事件——羽毛的演化。

▲近鸟龙，1.6亿年前，辽宁

大家看到这样一个动物会说，这是什么呢？这是一只鸟嘛！看看它漂亮的羽毛，其实它是一个恐龙。它的名字很有趣——近鸟龙，其实也很好理解，形态非常接近鸟类的恐龙，它们的亲缘关系也很近。它们最早就是出现在1.6亿年前的中国，它们的化石发现在辽宁一带。它们身上有很漂亮的羽毛，可实际上羽毛的演化，是有一个非常复杂的过程，它一开始并不是这种片状的、能飞的羽毛。所以羽毛最开始出现的时候，并不是为了飞行。从最左边的单根的丝状羽毛，然后开始分叉、成簇，最后才产生了这种片状的羽毛。我们想一想这些丝状的羽毛会干什么用呢？它很像哺乳动物的毛发，其实它的成分和哺乳动物毛发确实是一样的。它的主要作用是为了保温，然后还有炫耀的作用。在鸟类当中，最典型的炫耀羽毛的是谁呢？孔雀，它有漂亮的羽毛能够炫耀。然后还有飞行的作用，所以飞行的作用是比较晚出现的。它在原有的基础上进行改造，才具有了飞行的功能。

▲耀龙，1.6亿年前，内蒙古

化石里头这些长有羽毛的恐龙都是什么样的？炫耀羽毛的恐龙叫耀龙，名字也很简单粗暴。它身上有黑色的羽毛印痕，尾部还有四根带状的羽毛，黑色的丝状羽毛估计就是保温用的。这种带状羽毛，摇摇尾巴有点儿像孔雀式的，具有一定的展示和炫耀的功能。美羽不怕多，那个时期有很多的长了羽毛的恐龙。

▲北票龙、羽王龙，1.25亿年前，辽宁

比如说黑色的北票龙，再比如说巨大的羽王龙——羽王龙个子很大，体长9米。这些都生活在咱们中国的辽宁。咱们中国有这么多长了羽毛的恐龙出现，其实也证明了一个重大的科学问题，就是恐龙和鸟类之间实际上是有过渡环节。

▲小盗龙（左），1.2亿年前，辽宁

尾羽龙（右），1.25亿年前，辽宁

这是一个会飞的恐龙——小盗龙，它的羽毛已经是片状的，已经像一个鸟的羽毛一样了？和最开始出现的近鸟龙非常相似。我们讲恐龙的时候肯定躲不开一个议题——恐龙的灭绝。恐龙到底怎么灭绝的？我们说在6万年前，确实是有这样一个巨大的灾难事件。一个直径10公里的小行星撞击到地球上，产生了一个直径公里的一个大的陨石坑，产生了核冬天效应，使地球上的植物、动物都产生了灾难性的灭绝事件。这张卡通图上显示，前边有一个小耗子一样的动物，这个恐龙说，“逃命去吧，哺乳动物，我来帮你挡住这个陨石”——其实是一颗陨石，没这么多颗。但是这确实也说明了一个有趣的问题，如果没有一个大型的陨石撞击地球产生这样一个生物大灭绝事件，后面会留出那么多的生态位让哺乳动物来填补吗？那就没有这些后面发生的一些事情。那恐龙灭绝了吗？——没有灭绝！因为那些长羽毛的恐龙，它们演化成鸟类，飞上了蓝天。

▲恐龙没有灭绝！

鸟类就是恐龙的后代，鸟类就是未亡的恐龙，所以昨天晚上我们刚吃了一个菜——西红柿炒恐龙蛋。

▲西红柿炒恐龙蛋

最后一个演化事件，第九个演化事件——人类的黎明。人类的出现确实是非常奇特的事情。

▲撒海尔人，多万年前，乍得

刚开始出现时候的样子也很奇特，这样子反正我是不太喜欢，但这就是我们祖先的样子，多万年前在非洲，非洲是我们人类的起源地。之后又发生了很多中间类型的演化。大家可能去过北京周口店，那就是一个叫做直立人的演化阶段，我们现在的所有人处于一个什么演化阶段？是智人。我们说自己是智慧的人，有时候虽然经常犯傻，我们把自己称为智人，这就是人类演化的一个过程。我们刚才已经介绍了九个重要的演化事件，这些都是脊椎动物历史上九次重大的转折事件，它叫关键转折点，英文是keytransitions。你刚才一开始说有十四个呢，这怎么才有九个呀？我再给大家填一下，我一下给它补上五个，为什么呀？如果我们任何时候讲演化，肯定离不开灭绝。大灭绝事件对生物的演化实际上产生了很重要的影响。地球上曾经发生过五次重大的灭绝事件，分别发生在奥陶纪末、泥盆纪的晚期、二叠纪末、三叠纪末，还有中生代末，也就是白垩纪末。现在有些学者甚至认为，我们现在所处的时代正在发生第六次大灭绝事件，第六次大灭绝事件是不是在我们身边发生的？我们确实看到了很多物种在我们身边灭绝了，渡渡鸟是特别典型的一个代表，还有很多其它的物种。生命不息，演化不止

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所以，我们快速地看一下这五亿多年的历史，这十四次重大的演化事件，任何一个事件如果以另外一种形式展开，可能就没有我们人类！但是从五亿年的演化历史来看，从一条小小的两三厘米的鱼演化出我们人类，可以说，人类就是一条超级改进版的鱼，我们用我们的胸鳍翻动书页，用我们的腹鳍四处行走。人类的出现非常伟大，人类改造自然的能力也非常地强。但是人类在演化时间上出现得非常晚。人类在总体数量上与鼠和兔比也差得很远，所以我们在生物界中是非常渺小的。我们的出现非常地幸运，但是我们本身也应该非常地谦卑。因为在地球的整体演化当中，人类只是沧海一粟。演化结束了吗？人类向哪里去？其实这是非常有趣的问题。生命不息、演化不止！只要生命在地球上存在，它就会不停地演化，人类也是一样。但人类非常特别，是一种非常特殊的生物。他不但有生物学的演化，他还有文化的演化，以及科学技术的演化。我们很难想象我们的祖先在一万年前，还挥舞着木棒跟剑齿虎、猛犸象去搏斗。现在我们生产出了各种各样尖端的武器，远远一枪就能把它给干掉。我们还可以发射火箭升到太空中去。所以人类往哪里去其实是一个挺难的问题，我觉得这个问题其实比先有鸡还是先有蛋更难回答。我想每个人心里都有自己的答案。也希望大家能够认识到人类在生物界中的位置，然后更好地保护我们的环境，保护我们的地球，其实也是保护我们人类自己。

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