未来生命:地球可能会演化出哪些奇特生物

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上世纪80年代初,古生物学作家道格拉斯‧迪克森(Dougal Dixon)出版了一本名为《人类灭绝之后的未来动物世界》(After Man: a Zoology of the Future)的科幻著作,想象数百万年人类绝迹后地球上的生命形态。在迪克森的未来奇幻世界中,有用尾巴当降落伞的鼩鼱(shrew),飞翔的猴子(flying monkey/flunkey),盘绕卷曲的超级长蛇空中抓捕飞鸟,夜间滑翔动物使用长刺刺杀猎物,脸如鲜花的鸟类和诱惑授粉昆虫落入它们饥饿口中的蝙蝠。

时过几十年后,迪克森称他这本书并非是想要预测未来,而是要探索自然发展的一切可能性。他说:“有关演化论的科普书籍,即或不是出自本意,看来给人的印象都是生命演化只是过去时。事实当然并非如此。生命的演化今天仍在在进行中,即或人类在地球已经绝迹后的遥远未来,生命的演化仍将继续下去。”

即或迪克森这本书是科幻著作,但大多数生物学家都同意几百万年后的地球将会是一个完全陌生的星球。亚利桑那州立大学(Arizona State University)演化生物学家阿克逖皮斯(Athena Aktipis)说:“以我之见,遥远未来的地球我们看来和感受会像一颗外行星那般的离奇。”

无论未来的生命演化如何,今天的人类看到都会觉得怪异和不可思议,如同今天的世界,哺乳动物称霸天下,但要是你自恐龙世纪穿越过来,一定会觉得难以相信。那么,地球遥远未来的生命形态看来将会是什么样? 比如说,基于我们对地球生命和演化原理的认识,能否推想1亿年之后地球上会演化出什么样的物种?

让我们首先将时光倒流数百万上千万年前,回到我们地球上生命初始的世纪。据圣路易斯华盛顿大学(Washington University in St Louis)的演化生物学家罗索斯(Jonathan Losos)之说,大约5亿4千万年前的寒武纪(Cambrian)大爆发时候,地球上出现一系列“怪异”和“类似今天动画电影角色”的奇特生物。

罗索斯所著《不可思议的生命:演化的命运、时机和未来》(Improbable Destinies: Fate, Chance, and the Future of Evolution)一书写道:“栖息在加拿大伯吉斯页岩(Burgess Shale)的生命完全可以称之为怪物。”有一种叫怪诞虫(Hallucigenia)的动物,细长的管状肢体上长满了两排巨大的长刺,以及类似棍子的爪子状附肢,“像是来自动画片《飞出个未来》(Futurama)的东西”。

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Image caption 冒充花朵:鸟类诱捕昆虫而食之的新招?(Credit: Emmanuel Lafont)

因此,生命在遥远的未来演化出如此奇特和怪诞的物种不是不可能的事。罗索斯说:“差不多任何你能想象到的生物形态,都曾在生命演化史的某个地方某个时期在某些物种中出现过,只要演化时间足够,就能化不可能为可能。”

按照罗索斯的理论,生命演化之潜在世界广袤无垠,人类尚未能窥其全貌。因此,他在书中如此说道:“如果认为地球上的生命形态已经揭示了如同我们地球这样的星球上生命所有可能存在的方式,或者大多数方式。这样的观点,就我本人而言,实难苟同。”

当然,要预言生物究竟如何演化是相当困难的。物种演化能否预测?罗索斯的著作分析了支持和反对的两种观点,提出一个关键问题在于,如果我们想要“再现生命的历程”,演化的历史是否会依旧再来一次。无坚实可靠的证据支持历史会重演,因为物种演化要经历极其漫长的地质年代时间,人类无法知道对未来的演化我们可预测到多少,以及生命史是否会重演。而且还会有不可预料的偶发事件,比如超级火山的爆发,或者小行星撞上地球。所以,物种将来如何演化,今天根本不可知。

或许,我们可以根据现有的知识做一些猜测。

不过,我们首先必须讨论一支正在改变地球生态的演化大军,即我们人类,或曰智人(Homo sapiens)的影响。

人类在地球上生生不息,繁殖人口,扩张领土已数百万年,因此可肯定对未来的生命演化的影响必定举足轻重。为适应人类对自然环境的改变和污染,物竞天择,适者生存,就会有新的物种演化而生。西雅图华盛顿大学(University of Washington)的古生物学家彼特·沃德(Peter Ward)2001年出版他的著作《未来的物种演化》(Future Evolution),书中这样认为:“有一天我们很可能会看到鸟喙演化到能够啄食罐头里的食物,或者老鼠长出不沾水的油性皮毛以防被有毒废水污染。”

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Image caption 或许将来的动物要被迫适应一个污染远比今天更加严重的世界(Credit: Emmanuel Lafont)

按照沃德的预测,地球有可能出现这样的新物种,耐寒、适应性强,具有野火烧不尽,春风吹又生的强韧生命力,愿意附生于人类社会,甚至能够利用人类世界的资源,比如家猫、老鼠、浣熊、郊狼、乌鸦、鸽子、椋鸟、麻雀、苍蝇、跳蚤、蜱虫和肠道寄生虫之类。

人类的活动改变着气候,我们生活的地球正在变暖,变干燥,缺乏淡水亦会影响物种为适应环境而改变。美国马萨诸塞州曼荷莲学院(Mount Holyoke College)的演化生物学家帕翠霞‧布伦南(Patricia Brennan)说:“我会想象动物演化出怪异的特性和本领来获取空气中的水分。块头较大的动物可能会演化出一些好像扬起的船帆或鼓起的皮翼之类的东西,清晨空气潮湿时就伸展开来获取水分。例如,有些蜥蜴的褶边颈圈为收集水分会鼓涨很大很夸张。”

布伦南还设想在一个变暖的地球上,会演化出无毛的哺乳动物和鸟类,“哺乳动物的某些部位可能会不再有毛,会以身体上的皮囊收集水分。在暖化的星球上,靠自身新陈代谢产生热量的温血动物可能会活得很艰难,因此,在暖化的气候里,属于温血动物的鸟类可能会去掉体外的羽毛以散热,哺乳动物也可能会去掉大部分毛发。”

未来的人类或许也会将生命玩弄于股掌之上,事实上,这已经开始。就如研究人员劳伦‧霍尔特(Lauren Holt)今年为英国广播公司未来频道(BBC Future)的《深度文明》(Deep Civilisation)系列节目所写的文章说,地球上生命发展其中的一条轨迹可能是人类干涉的“后自然”走向。在后自然主义的情景中,从基因改造的蚊子到人工授粉无人机,人类操控的基因工程、生物技术和人类文化的影响可能会把物种的演化导向迥然有别的道路。生命的演化将受制于人类的欲望和需求。

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Image caption 鹿科动物的角可能有一天会演化出新的用途,比如集水(Credit: Emmanuel Lafont)

不过,未来生命的演化也有其他的可能选择。例如,人类的后代会比今天的人类更有智慧,有可能会决定放弃干涉自然,让自然重新野生化,让自然的演化自行其自然之道,否则人类就会自取灭亡,这就是《人类灭绝之后的未来动物世界》一书为人类预言的结局。

物种灭绝尤其可能导致生命演化的全新局面。沃德指出,物种大灭绝实质上等于重设物种演化的时钟。他说,地球上发生过的5次物种大灭绝,都使得地球上的动植物发生了天翻地覆的变化。

发生在大约2.52亿年前的二叠纪(Permian)大灭绝事件,灭绝了地球上95%以上的海洋物种和70%的陆地物种,包括当时横霸地球的背鳍爬行动物和大型哺乳类爬行动物。但这次大灭绝腾出了空间,让恐龙得以演化,随即取代前朝成为陆地上的新霸主。这一结局与发生在白垩纪-第三纪(Cretaceous-Tertiary)大灭绝竟然异曲同工,这次大灭绝意外地让哺乳动物取代了恐龙,成为地球新世界的最强大物种。

沃德这本书指出:“大灭绝不仅出现了物种的更替,还出现了我们可以称之为物种整体系统的变革。大规模灭绝改变的不仅是地球上物种的数量,还有地球生命的结构。”

一些生物学家认为,在一次物种大灭绝之后,会演化出具有全新能力的全新生命形式,因新旧物种之天差地别,我们根本无法想象全新的物种会是什么样子。例如,在地球上生命的最初10亿年左右,地球上出现以呼吸氧气为生的动物是不可思议的,因为当时地球大气层氧气极少,而且细胞尚未演化到以氧气为能量。到大约24亿年前发生大氧化事件(Great Oxidation Event)后,形势完全逆转,进行光合作用为大气层带来氧气的细菌导致了地球上的第一次物种大规模灭绝。

麻省理工学院的演化生物学家比特尔斯顿(Leonora Bittelston)说:“这种微生物为整个地球带来氧气,结果是天翻地覆的变化。很多新事物在发生之前无人可以预料,不过一旦发生,我们的地球就会改变。”

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Image caption 只要有足够的演化时间,奇特且前所未有的生物组合体并非不可能出现(Credit: Emmanuel Lafont)

因此让我们设想,要是人类绝迹于地球,从今天往前的1亿年内,地球上的生命会变得如何的野性十足和复杂难解?我们是否能看到树木开始行走,或发射毒气或毒飞镖来猎杀动物而食之?海洋生物会改变形态吗?会有蜘蛛游到水里,用蛛网捕捉沙丁鱼?而水中之鱼是否会飞,好在空中捕食昆虫和鸟类?深海动物能否投射出自己明亮的全息影像来欺骗捕食者、吸引猎物或引诱性伴侣?虎鲸和鲶鱼能否返祖,回到陆地捕食猎物?

我们是否也能看到生物迁居陌生的栖息地?譬如,是否会有巨大而轻盈的有毒真菌飘浮在空中,状如空中之水母,任何动物一旦撞上就会被缠绕而吞噬?是否有在云中筑巢,捕捉在空中进行光合作用之生物的昆虫和蜘蛛?要是植物或微生物演化出类似太阳能光伏板的东西来追踪并聚集阳光,寒冷的冰川能否出现生机盎然的绿洲?

阿克蒂皮斯说,这些生物听起来是匪夷所思,但并非不可能。许多想像在自然界本有依据,比如有滑水和空中滑翔的蜘蛛,有栖息在云层中的微生物,有深海琵琶鱼摇摆其生物性发光球来吸引猎物。还有一些虎鲸和鲶鱼种群会有意搁浅海滩猎食岸边的动物。冰上也会出现一些微小的独立绿洲,由烟尘、岩石和微生物组成的冰上微细生态群。

哈佛大学演化生物学家乔·沃尔夫(Jo Wolfe)发现,真的会有树木能够行走,即是说,这些树木会非常缓慢地向水源方向移动。她认为,树木可能会进化到利用毒气甚至带刺的枝捕猎食物。因为自然界早有了捕蝇草(Venus flytrap)这样的食肉植物。她还指出有食鱼的蜘蛛,并说生活在云层中的微生物可能是从生活在海洋最上层的大量称之为原绿球藻(Prochlorococcus)的微生物演化而来。

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Image caption 目前的树栖动物到了遥远的将来可能会学会在空中飞翔(Credit: Emmanuel Lafont)

在自然界,一般是极端环境中才能产生反常的演化。地球上此类现象多不胜数,而且会一直如此。我们以深海中的雄性琵琶鱼为例。因为能与其交配的雌性琵琶鱼极少,当雄性有幸邂逅一只雌性时,即干脆融入雌性,与其合体。马里兰大学帕克分校(University of Maryland, College Park)的行为生态学家克里斯婷‧胡克(Kristin Hook)说:“雄性琵琶鱼此生可能再也见不到其他雌性,所以干脆放弃自我,成为雌性的精子附属器官。所以,我们可能会看到动物做更多类似行为事情,随着时间的流逝,我能想象,如果不可能找到交配对象,自然选择会让能自我繁殖的物种获得演化的优势而生存下去。”

基于我们对自然的认识,我们切勿假设未来世界的生物仍会固守其目前的栖息地而不另寻空间发展。生物化学家兼作家琳‧卡波拉尔(Lynn Caporale)指出,一些“飞鱼”已经能够在空中捕捉昆虫,甚至猎杀鸟类,还有某类鱼竟能上岸在陆地上行走,甚而爬树。甚至乌贼偶尔也会喷水推进,用鳍作翅膀飞出海面。

陆栖或海栖动物如果能切换栖息地,这是否会产生一些奇幻怪异的生物。不妨以一只蟾蜍为例。蟾蜍求偶时,食道向外鼓胀,壮大如气囊,然后发出求偶的呱呱蛙鸣声。在《未来的物种演化》这本书中,沃德戏虐般假设蟾蜍会演化成"齐柏林飞船(zeppelinoid)",一种栖息在低层大气中的新型浮游动物。这种离奇的蟾蜍可能从水中提取氢气并储存于咽喉中,将身体变为气球,因此可以腾空而起,最后飘浮在于空气中。因为不再需要陆上蹦跳而行,蟾蜍的腿会变成悬垂的触须以觅食,体型会进化得很大,以避免成为他人的猎物,其大甚至可能超过蓝鲸。这艘巨大的“齐柏林飞船”如同水母漂浮水中一样飘浮在空中,拖着触手捕捉比如鹿这类的猎物,还可以从空中吃树梢上的叶子。在这个想象的飞行蟾蜍主宰时代,飘浮的蟾蜍会满布空中,其漂浮的庞大身躯为大地投下壮观的奇妙幻影。

沃德说:“齐柏林飞船是一个童话,但这个幻想的角色也有些微现实。”自然演化史曾诞生第一个会飞的生物和第一个会游水的生物,这一突变为这两个物种开辟了新的疆域,随后很快地更多的物种也就演化而生。

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Image caption 蟾蜍能演化成“齐柏林飞船”,飘浮空中而生活吗?(Credit: Emmanuel Lafont)

既然人类还未对演化论和遗传学有充分的认识,而且演化的进程常常受到偶发事件的影响而突变,因而人类是无法准确预测未来地球的生命将会是什么样。沃德认为,要找出在未来演化中的获胜者,就像要事先指出谁是股市赢家,或谁做了正确天气预报一样。我们有一些资料可以做有根据的猜测,但不确定性也非常之高。“未来将演化出来的新生动物,我们只能猜猜颜色、习性和形状而已。”

罗索斯同意此说。他说:“总而言之,潜在的发展面向是如此之广阔,又如此之不确定,因此试图预测未来生命的形态可以说是刻舟求剑,如做无用之功,因为演化的随意度实在太大。生命可能的呈现方式多不胜数。”

但要是参考现代生命的千奇百怪,我们就不应低估这一可能性,即地球未来可能会有神乎其神的生命演化形态。实际上,在今天的地球上,尚有许多自然的创造成果和多样模式人类还有待探索认识。

确实如此。迪克森指出,他在1981年出版的《人类灭绝之后的未来动物世界》所描述的一些怪异动物,本是他“纯属猜测”的个人臆想,后来竟然真的在自然界发现,比如地上行走的蝙蝠和空中猎杀蝙蝠的蛇。该书2018年再版时,他在书中如此反思,“有好几次,每当我遇到一些新发现的自然生态系统或演化新形态,就不免想到,‘如果我当时把这些发现写进《人类灭绝之后》,我应该会大笑不止’。”

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