未來生命:地球可能會演化出哪些奇特生物

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上世紀80年代初,古生物學作家道格拉斯‧迪克森(Dougal Dixon)出版了一本名為《人類滅絶之後的未來動物世界》(After Man: a Zoology of the Future)的科幻著作,想像數百萬年人類絶跡後地球上的生命形態。在迪克森的未來奇幻世界中,有用尾巴當降落傘的鼩鼱(shrew),飛翔的猴子(flying monkey/flunkey),盤繞捲曲的超級長蛇空中抓捕飛鳥,夜間滑翔動物使用長刺刺殺獵物,臉如鮮花的鳥類和誘惑授粉昆蟲落入它們饑餓口中的蝙蝠。

時過幾十年後,迪克森稱他這本書並非是想要預測未來,而是要探索自然發展的一切可能性。他說:「有關演化論的科普書籍,即或不是出自本意,看來給人的印象都是生命演化只是過去時。事實當然並非如此。生命的演化今天仍在在進行中,即或人類在地球已經絶跡後的遙遠未來,生命的演化仍將繼續下去。」

即或迪克森這本書是科幻著作,但大多數生物學家都同意幾百萬年後的地球將會是一個完全陌生的星球。亞利桑那州立大學(Arizona State University)演化生物學家阿克逖皮斯(Athena Aktipis)說:「以我之見,遙遠未來的地球我們看來和感受會像一顆外行星那般的離奇。」

無論未來的生命演化如何,今天的人類看到都會覺得怪異和不可思議,如同今天的世界,哺乳動物稱霸天下,但要是你自恐龍世紀穿越過來,一定會覺得難以相信。那麼,地球遙遠未來的生命形態看來將會是什麼樣? 比如說,基於我們對地球生命和演化原理的認識,能否推想1億年之後地球上會演化出什麼樣的物種?

讓我們首先將時光倒流數百萬上千萬年前,回到我們地球上生命初始的世紀。據聖路易斯華盛頓大學(Washington University in St Louis)的演化生物學家羅索斯(Jonathan Losos)之說,大約5億4千萬年前的寒武紀(Cambrian)大爆發時候,地球上出現一系列「怪異」和「類似今天動畫電影角色」的奇特生物。

羅索斯所著《不可思議的生命:演化的命運、時機和未來》(Improbable Destinies: Fate, Chance, and the Future of Evolution)一書寫道:「棲息在加拿大伯吉斯頁岩(Burgess Shale)的生命完全可以稱之為怪物。」有一種叫怪誕蟲(Hallucigenia)的動物,細長的管狀肢體上長滿了兩排巨大的長刺,以及類似棍子的爪子狀附肢,「像是來自動畫片《飛出個未來》(Futurama)的東西」。

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Image caption 冒充花朵:鳥類誘捕昆蟲而食之的新招?(Credit: Emmanuel Lafont)

因此,生命在遙遠的未來演化出如此奇特和怪誕的物種不是不可能的事。羅索斯說:「差不多任何你能想像到的生物形態,都曾在生命演化史的某個地方某個時期在某些物種中出現過,只要演化時間足夠,就能化不可能為可能。」

按照羅索斯的理論,生命演化之潛在世界廣袤無垠,人類尚未能窺其全貌。因此,他在書中如此說道:「如果認為地球上的生命形態已經揭示了如同我們地球這樣的星球上生命所有可能存在的方式,或者大多數方式。這樣的觀點,就我本人而言,實難苟同。」

當然,要預言生物究竟如何演化是相當困難的。物種演化能否預測?羅索斯的著作分析了支持和反對的兩種觀點,提出一個關鍵問題在於,如果我們想要「再現生命的歷程」,演化的歷史是否會依舊再來一次。無堅實可靠的證據支持歷史會重演,因為物種演化要經歷極其漫長的地質年代時間,人類無法知道對未來的演化我們可預測到多少,以及生命史是否會重演。而且還會有不可預料的偶發事件,比如超級火山的爆發,或者小行星撞上地球。所以,物種將來如何演化,今天根本不可知。

或許,我們可以根據現有的知識做一些猜測。

不過,我們首先必須討論一支正在改變地球生態的演化大軍,即我們人類,或曰智人(Homo sapiens)的影響。

人類在地球上生生不息,繁殖人口,擴張領土已數百萬年,因此可肯定對未來的生命演化的影響必定舉足輕重。為適應人類對自然環境的改變和污染,物競天擇,適者生存,就會有新的物種演化而生。西雅圖華盛頓大學(University of Washington)的古生物學家彼特·沃德(Peter Ward)2001年出版他的著作《未來的物種演化》(Future Evolution),書中這樣認為:「有一天我們很可能會看到鳥喙演化到能夠啄食罐頭裏的食物,或者老鼠長出不沾水的油性皮毛以防被有毒廢水污染。」

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Image caption 或許將來的動物要被迫適應一個污染遠比今天更加嚴重的世界(Credit: Emmanuel Lafont)

按照沃德的預測,地球有可能出現這樣的新物種,耐寒、適應性強,具有野火燒不盡,春風吹又生的強韌生命力,願意附生於人類社會,甚至能夠利用人類世界的資源,比如家貓、老鼠、浣熊、郊狼、烏鴉、鴿子、椋鳥、麻雀、蒼蠅、跳蚤、蜱蟲和腸道寄生蟲之類。

人類的活動改變著氣候,我們生活的地球正在變暖,變乾燥,缺乏淡水亦會影響物種為適應環境而改變。美國馬薩諸塞州曼荷蓮學院(Mount Holyoke College)的演化生物學家帕翠霞‧布倫南(Patricia Brennan)說:「我會想像動物演化出怪異的特性和本領來獲取空氣中的水分。塊頭較大的動物可能會演化出一些好像揚起的船帆或鼓起的皮翼之類的東西,清晨空氣潮濕時就伸展開來獲取水分。例如,有些蜥蜴的褶邊頸圈為收集水分會鼓漲很大很誇張。」

布倫南還設想在一個變暖的地球上,會演化出無毛的哺乳動物和鳥類,「哺乳動物的某些部位可能會不再有毛,會以身體上的皮囊收集水分。在暖化的星球上,靠自身新陳代謝產生熱量的溫血動物可能會活得很艱難,因此,在暖化的氣候裏,屬於溫血動物的鳥類可能會去掉體外的羽毛以散熱,哺乳動物也可能會去掉大部分毛髮。」

未來的人類或許也會將生命玩弄於股掌之上,事實上,這已經開始。就如研究人員勞倫‧霍爾特(Lauren Holt)今年為英國廣播公司未來頻道(BBC Future)的《深度文明》(Deep Civilisation)系列節目所寫的文章說,地球上生命發展其中的一條軌跡可能是人類干涉的「後自然」走向。在後自然主義的情景中,從基因改造的蚊子到人工授粉無人機,人類操控的基因工程、生物技術和人類文化的影響可能會把物種的演化導向迥然有別的道路。生命的演化將受制於人類的慾望和需求。

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Image caption 鹿科動物的角可能有一天會演化出新的用途,比如集水(Credit: Emmanuel Lafont)

不過,未來生命的演化也有其他的可能選擇。例如,人類的後代會比今天的人類更有智慧,有可能會決定放棄干涉自然,讓自然重新野生化,讓自然的演化自行其自然之道,否則人類就會自取滅亡,這就是《人類滅絶之後的未來動物世界》一書為人類預言的結局。

物種滅絶尤其可能導致生命演化的全新局面。沃德指出,物種大滅絶實質上等於重設物種演化的時鐘。他說,地球上發生過的5次物種大滅絶,都使得地球上的動植物發生了天翻地覆的變化。

發生在大約2.52億年前的二疊紀(Permian)大滅絶事件,滅絶了地球上95%以上的海洋物種和70%的陸地物種,包括當時橫霸地球的背鰭爬行動物和大型哺乳類爬行動物。但這次大滅絶騰出了空間,讓恐龍得以演化,隨即取代前朝成為陸地上的新霸主。這一結局與發生在白堊紀-第三紀(Cretaceous-Tertiary)大滅絶竟然異曲同工,這次大滅絶意外地讓哺乳動物取代了恐龍,成為地球新世界的最強大物種。

沃德這本書指出:「大滅絶不僅出現了物種的更替,還出現了我們可以稱之為物種整體系統的變革。大規模滅絶改變的不僅是地球上物種的數量,還有地球生命的結構。」

一些生物學家認為,在一次物種大滅絶之後,會演化出具有全新能力的全新生命形式,因新舊物種之天差地別,我們根本無法想像全新的物種會是什麼樣子。例如,在地球上生命的最初10億年左右,地球上出現以呼吸氧氣為生的動物是不可思議的,因為當時地球大氣層氧氣極少,而且細胞尚未演化到以氧氣為能量。到大約24億年前發生大氧化事件(Great Oxidation Event)後,形勢完全逆轉,進行光合作用為大氣層帶來氧氣的細菌導致了地球上的第一次物種大規模滅絶。

麻省理工學院的演化生物學家比特爾斯頓(Leonora Bittelston)說:「這種微生物為整個地球帶來氧氣,結果是天翻地覆的變化。很多新事物在發生之前無人可以預料,不過一旦發生,我們的地球就會改變。」

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Image caption 只要有足夠的演化時間,奇特且前所未有的生物組合體並非不可能出現(Credit: Emmanuel Lafont)

因此讓我們設想,要是人類絶跡於地球,從今天往前的1億年內,地球上的生命會變得如何的野性十足和複雜難解?我們是否能看到樹木開始行走,或發射毒氣或毒飛鏢來獵殺動物而食之?海洋生物會改變形態嗎?會有蜘蛛遊到水裏,用蛛網捕捉沙丁魚?而水中之魚是否會飛,好在空中捕食昆蟲和鳥類?深海動物能否投射出自己明亮的全息影像來欺騙捕食者、吸引獵物或引誘性伴侶?虎鯨和鯰魚能否返祖,回到陸地捕食獵物?

我們是否也能看到生物遷居陌生的棲息地?譬如,是否會有巨大而輕盈的有毒真菌飄浮在空中,狀如空中之水母,任何動物一旦撞上就會被纏繞而吞噬?是否有在雲中築巢,捕捉在空中進行光合作用之生物的昆蟲和蜘蛛?要是植物或微生物演化出類似太陽能光伏板的東西來追蹤並聚集陽光,寒冷的冰川能否出現生機盎然的綠洲?

阿克蒂皮斯說,這些生物聽起來是匪夷所思,但並非不可能。許多想像在自然界本有依據,比如有滑水和空中滑翔的蜘蛛,有棲息在雲層中的微生物,有深海琵琶魚搖擺其生物性發光球來吸引獵物。還有一些虎鯨和鯰魚種群會有意擱淺海灘獵食岸邊的動物。冰上也會出現一些微小的獨立綠洲,由煙塵、岩石和微生物組成的冰上微細生態群。

哈佛大學演化生物學家喬·沃爾夫(Jo Wolfe)發現,真的會有樹木能夠行走,即是說,這些樹木會非常緩慢地向水源方向移動。她認為,樹木可能會進化到利用毒氣甚至帶刺的枝捕獵食物。因為自然界早有了捕蠅草(Venus flytrap)這樣的食肉植物。她還指出有食魚的蜘蛛,並說生活在雲層中的微生物可能是從生活在海洋最上層的大量稱之為原綠球藻(Prochlorococcus)的微生物演化而來。

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Image caption 目前的樹棲動物到了遙遠的將來可能會學會在空中飛翔(Credit: Emmanuel Lafont)

在自然界,一般是極端環境中才能產生反常的演化。地球上此類現象多不勝數,而且會一直如此。我們以深海中的雄性琵琶魚為例。因為能與其交配的雌性琵琶魚極少,當雄性有幸邂逅一隻雌性時,即乾脆融入雌性,與其合體。馬里蘭大學帕克分校(University of Maryland, College Park)的行為生態學家克里斯婷‧胡克(Kristin Hook)說:「雄性琵琶魚此生可能再也見不到其他雌性,所以乾脆放棄自我,成為雌性的精子附屬器官。所以,我們可能會看到動物做更多類似行為事情,隨著時間的流逝,我能想像,如果不可能找到交配對象,自然選擇會讓能自我繁殖的物種獲得演化的優勢而生存下去。」

基於我們對自然的認識,我們切勿假設未來世界的生物仍會固守其目前的棲息地而不另尋空間發展。生物化學家兼作家琳‧卡波拉爾(Lynn Caporale)指出,一些「飛魚」已經能夠在空中捕捉昆蟲,甚至獵殺鳥類,還有某類魚竟能上岸在陸地上行走,甚而爬樹。甚至烏賊偶爾也會噴水推進,用鰭作翅膀飛出海面。

陸棲或海棲動物如果能切換棲息地,這是否會產生一些奇幻怪異的生物。不妨以一隻蟾蜍為例。蟾蜍求偶時,食道向外鼓脹,壯大如氣囊,然後發出求偶的呱呱蛙鳴聲。在《未來的物種演化》這本書中,沃德戲虐般假設蟾蜍會演化成"齊柏林飛船(zeppelinoid)",一種棲息在低層大氣中的新型浮游動物。這種離奇的蟾蜍可能從水中提取氫氣並儲存於咽喉中,將身體變為氣球,因此可以騰空而起,最後飄浮在於空氣中。因為不再需要陸上蹦跳而行,蟾蜍的腿會變成懸垂的觸鬚以覓食,體型會進化得很大,以避免成為他人的獵物,其大甚至可能超過藍鯨。這艘巨大的「齊柏林飛船」如同水母漂浮水中一樣飄浮在空中,拖著觸手捕捉比如鹿這類的獵物,還可以從空中吃樹梢上的葉子。在這個想像的飛行蟾蜍主宰時代,飄浮的蟾蜍會滿布空中,其漂浮的龐大身軀為大地投下壯觀的奇妙幻影。

沃德說:「齊柏林飛船是一個童話,但這個幻想的角色也有些微現實。」自然演化史曾誕生第一個會飛的生物和第一個會遊水的生物,這一突變為這兩個物種開闢了新的疆域,隨後很快地更多的物種也就演化而生。

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Image caption 蟾蜍能演化成「齊柏林飛船」,飄浮空中而生活嗎?(Credit: Emmanuel Lafont)

既然人類還未對演化論和遺傳學有充分的認識,而且演化的進程常常受到偶發事件的影響而突變,因而人類是無法凖確預測未來地球的生命將會是什麼樣。沃德認為,要找出在未來演化中的獲勝者,就像要事先指出誰是股市贏家,或誰做了正確天氣預報一樣。我們有一些資料可以做有根據的猜測,但不確定性也非常之高。「未來將演化出來的新生動物,我們只能猜猜顏色、習性和形狀而已。」

羅索斯同意此說。他說:「總而言之,潛在的發展面向是如此之廣闊,又如此之不確定,因此試圖預測未來生命的形態可以說是刻舟求劍,如做無用之功,因為演化的隨意度實在太大。生命可能的呈現方式多不勝數。」

但要是參考現代生命的千奇百怪,我們就不應低估這一可能性,即地球未來可能會有神乎其神的生命演化形態。實際上,在今天的地球上,尚有許多自然的創造成果和多樣模式人類還有待探索認識。

確實如此。迪克森指出,他在1981年出版的《人類滅絶之後的未來動物世界》所描述的一些怪異動物,本是他「純屬猜測」的個人臆想,後來竟然真的在自然界發現,比如地上行走的蝙蝠和空中獵殺蝙蝠的蛇。該書2018年再版時,他在書中如此反思,「有好幾次,每當我遇到一些新發現的自然生態系統或演化新形態,就不免想到,『如果我當時把這些發現寫進《人類滅絶之後》,我應該會大笑不止』。」

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