非凡的生物

戏剧的探险，重要的发现

不久以前，世界上大部分地区还是一片未经探索的荒野，至少对西方世界而言，欧洲以外的动物、植物和人都是未知的。亚马孙的河流和丛林、巴塔哥尼亚（Patagonia）和美洲西部的荒原、印度尼西亚的热带雨林、非洲的大草原和中部地带、中亚广阔的内陆以及极地地区和散布在海洋上的许多岛屿都是完全神秘的存在。

当时，人们除了对地球上存活的生命知之甚少，对地球过去的了解，更是根本谈不上。人们几千年前已经发现了化石，但只是把它们当作神话中的龙或其他想象中的生物，而不是依据自然科学对它们展开研究。

那时的人们对地球上生命进化历程的认知是模糊不清，甚至是离谱的。而我们对自身历史的描述也只是一系列荒诞的神话或美好的童话。

对世界未知领域和生命历史及人类起源的探索，是人类历伟大的成就之一。本书讲述了两个世纪以来自然科学史中的一些戏剧的探险和重要的发现，从博物学开拓者史诗般的旅程，到今天仍是头条新闻的探险，以及探险家是如何得到灵感并将其拓展成为现代科学伟大的思想之一：进化论。

在这本书中，我们将遇到许多过去曾经存在的和现在仍然存在的神奇生物，但故事中非凡的生物还是这些先驱者、探险家。无一例外，他们都是杰出的人，他们拥有神奇的经历并取得了卓越的成就。他们都过着马克·吐温所称颂的那种生活—去人所未至之地、见人所未见之物、想人所未有之念。

这些故事中的人们追随着自己的梦想，去遥远的地方探险，在充满野性和异域风情的地方观察探究，搜集美丽、稀有且奇特的动物标本，寻找早已灭绝的动物或人类祖先的遗骸。几乎没人从一开始就抱有获取伟大成就或卓越名声的想法，有些人甚至没有接受过常规的教育或培训。然而，他们为探索自然的热情所驱使，他们愿意，有时甚至是渴望冒着巨大的风险去追寻自己的梦想。许多人面临着海上长途航行的危险，有些人遭遇沙漠、丛林或北极的天气，大多数人都离开了充满怀疑和焦虑的亲人，更有一些人忍受了难以想象的多年孤独。

他们的成功不仅仅源于从艰险的探索中幸存下来，还因为从世界各地搜集到了各种标本。少数先驱者受到了他们原本难以想象的生物多样性的启发，从搜集者变成了科学家。他们提出并思考有关自然的基本的问题，他们对这些问题的回答则引发了一场革命，深刻而永久地改变了人们对世界的看法和对人类在其中的地位的认知。

在欧洲的大学、教堂和宴会厅里，那些拥有发言权的人，大多数都认为生物的起源是自然科学领域之外的事情，但这些博物学家不仅在追问哪些生物存在过，而且想知道这些生物是如何和为什么产生的；他们的老师都在追求自然神学，将自然界中的一切解释为造物主设计的一部分，认为自然界平静、和谐、稳定、从不改变。这些博物学家中的新骨干发现，自然界实际上是一个动态发展的、无休无止的战场，生物在其中相互竞争以求生存，要么去适应并改变，否则就会被淘汰；他们的前辈解释世界上现存物种的分布，就像解释棋盘上棋子的当前位置和事先策划的位置一样，而这些博物学家发现地球及其包含的生命有着悠久的历史，造就了遍布全球的多样的植物和动物；与他们同时代的大多数人都认为自然界中的一切都是为了人类的利益和统治而被特意创造出来的，而他们拒绝了这种自以为是，将人类放回到动物王国，追溯人类自身的起源。

这场革命的火炬在一代又一代科学家的手中传递着，他们一直努力地沿着这些先驱者的足迹前行。

精神与行动的结合

我写这本书，意在将对科学发现的追求及其乐趣带入生活，同时捕捉自然界进化历程中每一个进步的意义。我认为，若我们重走科学家终取得成就的崎岖道路，就能更好地理解科学、享受科学，并且久久沉浸其中。这不算是一个原创的想法。正如那些跟随前人脚步的博物学家一样，我正追随着像《微生物猎人传》（Microbe Hunters）的作者保罗·德·克鲁伊夫（Paul de Kruif）和《神祇、陵墓与学者》（Gods, Graves, and Scholars）的作者 C. W. 策拉姆（C. W. Ceram）等人的脚步，他们的作品分别让读者领略了微生物学和考古学辉煌时代的魅力。我之所以选这些故事来讲，既是因为它们具有戏剧性的内容，也是因为它们对于科学研究至关重要。我从丰富的自然历史知识中将精彩的那部分“择优”挑选了出来。

策拉姆将冒险描述为“精神与行动的结合”。这些故事则旨在以短小精悍的形式捕捉“精神”与“行动”这两个元素，是为了阅读的乐趣精心创作而成，而不适合作为学术传记或科学史。我还没有将那些故事研究到足以撰写完整传记的深度，只是提供了一些背景资料，但这足以让读者了解是谁或是什么激发了这些博物学家和科学家的冒险精神。

在可能的情况下，我尽量参考现场笔记、日志、考察报告和其他手资料，因为它们往往包含着人在关键时刻的真实想法和反应。我还查阅了原始的科学论文，因为它们记录着曾经真实的研究发现、结论和观点。这里描述的许多人或研究发现，也曾是一本、几本或许多本优秀著作的主题，这些优秀著作中一些是以人称写就，另一些则是由传记作家撰写。在书后面的“资料来源与拓展阅读”部分，你可以找到很多我所依据的资料，希望你们有兴趣继续探索，我也曾对这些故事进行了一番研究。

这本书不是对伟大的进化论科学家及其发现的汇编（虽然书里的许多人名副其实），讲述的也不是该领域的历史。但这些人确实很好地代表了这个领域的精神，包括我在内的许多科学家都从其中一位或是多位先驱者的身上获得了灵感与启发。因此，如果你察觉到书中存在客观性的缺失或信徒般的偏爱，我对此并不否认。这些故事的主人公有许多值得钦佩的地方。我没有去注意他们是不是一位好公民、是否善于理财，或者是不是一位好的配偶。这些人都过着非常有意义和令人羡慕的生活，因为他们从自己所从事的事业中获得了很多的乐趣。我可不想写一本关于可怜的混蛋的书，尽管这也可能会很有趣，而且书名会很博人眼球。

物种起源的探索

所有这些故事中科学探索的推动力，都来自对物种起源的探索，这是早期的科学家和哲学家口中的“谜中之谜”、“题中之题”或“生物学的终极问题”。我将从一次有史以来胆、重要的科学航行开始讲述，并以此为本书的主体部分搭建起舞台。我指的不是达尔文的小猎犬号之旅，而是比之早 30 多年的亚历山大·冯·洪堡（Alexander von Humboldt）对南美洲和中美洲的探险之旅（详见引言）。甚至有人认为，所有的科学家都是洪堡的后继者，因为洪堡在他的探索旅程中对几乎所有的科学分支发展都做出了贡献。然而，我们将看到，这位伟大的探险家对于壮观的植物群、动物群和化石的看法与追随他的人截然不同。尽管才华横溢，洪堡以及与他志同道合的朋友仍然属于那个信奉宗教自然观的时代。洪堡提供了一种属于他们那个时代的世界观，尽管他并没有找到“谜中之谜”的答案，甚至没有认识到物种起源问题能够得到解决，但他的探险旅程仍然为后来的博物学家指明了道路，并直接激发了他们的灵感。

本书包括三个部分，分别聚焦于寻找物种起源的某个主要方面——总体物种的起源（部分）、特定动物种类的起源（第二部分）和人类的起源（第三部分）。每一部分的前面都有一个简短的导言，为其中的故事提供一些背景资料。我对章节的安排以突出科学家、科学发现和构想之间的关系为着眼点。在部分，我们讲述了达尔文和阿尔弗雷德·华莱士（Alfred Wallace）探索起源问题的史诗般的航行，以及亨利·沃尔特·贝茨（Henry Walter Bates）发现自然选择过程有力证据的探险。在第二部分，我们回顾了古生物学中几次伟大的探险和惊人的发现，这些发现揭示了动物王国及其各个主要种群的起源。在第三部分，我们追踪了考古和化石记录中的一些发现，并从 DNA 记录中探索人类的起源。这本书的英文版在自然史和进化科学的几个里程碑事件纪念日首次亮相，其实并非巧合。2009 年，我们纪念达尔文的 200 岁诞辰和他的《物种起源》出版 150 周年。颂扬我们伟大的博物学家和那场科学革命的领袖的思想和成就是理所应当的，这本书算是我献礼的一部分。我们还纪念了查尔斯·沃尔科特（Charles Walcott）发现伯吉斯页岩（Burgess Shale）中的非凡动物 100 周年，这些动物记录了寒武纪的生命大爆发（详见第 5 章）；纪念了玛丽和路易斯·利基夫妇（Mary and Louis Leakey）首次发现古人类 50 周年，这将人类起源的研究重新带回了非洲（详见第 10 章）。但我的目的远远不止于讲述这些著名的故事。例如，还有一个不太为人所知的纪念日理应被人们铭记，它的不为人知是一个令人担忧的问题，我希望以自己的方式来纠正。1858 年 7 月 1 日，达尔文和华莱士伟大探险的成果——自然选择理论，首次在伦敦林奈学会的一小群观众面前公开发布，随后发表在该学会主办的期刊上。由于一些不明原因，学术界对此也未达成共识，这一事件以及华莱士对它的贡献往往被忽视了。事实上，广泛使用的大学生物学教科书通常会用很多的篇幅讲述达尔文的旅行和工作，而关于华莱士，就只剩下几句模糊的话，如“一位在东印度群岛工作的年轻的英国博物学家，他提出了一种类似达尔文自然选择的理论”。我认为，华莱士有从教科书中完全消失的危险。若真如此，那将是一种遗憾，我希望读者在阅读了第 2 章后会认同这一点。

这种遗憾不仅仅在于历史认可的缺失，还在于我们由此错过了一个关于精神与行动的伟大故事。华莱士历经两次长途探险，其间还遭遇了一次海难，他在亚马孙和印度尼西亚的丛林里度过了 10 多年的漫长岁月，他在地球另一边的辛勤劳作使他产生了与达尔文相似的伟大构想。这是一个鼓舞人心的故事，它与澎湃的激情、无私的奉献、体能与忍耐的极限、不屈不挠的毅力以及发现的巨大乐趣有关。从他的奋斗和胜利中我们可以学到很多东西，也越发钦佩他的品格。

本书中的所有博物学家和科学家都是如此。事实上，在这些故事中，几乎每个人都有一个共同的重要的经历，那就是他们的发现和想法初都曾遭到拒绝或怀疑。有人可能会认为，发现个猿人或一种新的恐龙，抑或破译 DNA 中的某些关键历史片段，将会带来立竿见影的荣耀，而事实是，他们中的许多人奋斗了几十年才得到广泛的接受和认可，这才是科学突破和革命的现实际遇。

将这些博物学家凝聚在一起的探索的冲动，也将把全部人类凝聚在一起。关于人类起源的新发现表明，我们大多数人都是探险者的后代，这些探险者中一部分大约在 6 万年前从非洲移民出来并终定居在地球的 6 大洲（详见第 12 章）。即使现在可能只是坐在安全的扶手椅或剧院座椅上，我们也都十分需要了解周围的世界。

1976 年 7 月，在维京一号飞船历史性地登陆火星的前夕，美国国家航空航天局（NASA）召开了一个专家会议，其中的专家包括作家罗伊·布拉德伯里（Roy Bradbury）和詹姆斯·米切纳（James Michener），物理学家菲利普·莫里森（Philip Morrison）和海底探险家雅克·库斯托（Jacques Cousteau），共同讨论探险的动力来源。他们中的大多数人认为，这就是人类的本能。

库斯托提出：“是什么驱使人们献出自己的生命、健康、名誉、财富，只为对我们的机体、情感或是智力领域多一点点了解？我越是花时间观察大自然，就越发相信人类探索的动机只不过是一种世间万物共有的、根深蒂固的、普遍的本能冲动的高级版本罢了。”莫里森同意“这就是人类的天性”，并且认为“从长远来看，人类的探索无论是因为基因还是因为文化，都是无法阻挡的”。

因此，通过讲述这些故事，我想说的并不是科学探索的时期已经过去了。书里的一些故事就发生在刚刚过去的十几年中。关于原始人、动物和植物化石的新发现经常成为头条新闻，而更多的惊喜仍然埋藏在地壳之下。挖掘生命和人类进化 DNA 记录的强大新工具，肯定会极大地拓展我们对自身自然历史的认识，未来肯定会有更多的新的故事发生。

但是，你可能会问，我们未来是否还会找到能颠覆我们世界观的东西，像100 多年前开始的思想革命那样有着巨大影响力的东西？还有什么尚且未知的东西可以与“谜中之谜”相媲美，从而将探索推向世界的各个角落？

我想，会有的。我将在后记中探讨这种可能性。

关于原始人、动物和植物化石的新发现经常成为头条新闻，而更多的惊喜仍然埋藏在地壳之下。美国两院院士、科普大师、重磅级富兰克林生命科学奖获得者肖恩· B.卡罗尔在《非凡的生物》中带我们探索了两个世纪以来地球生命历史上zui重要的发现。

从亚历山大·冯·洪堡的探险之旅，到达尔文的伟大航行是如何发现了物种起源的奥秘；从zui早的直立人爪哇猿人，到寒武纪的生命大爆发；从第①个发现恐龙蛋的博物学家，到不知道是恐龙还是鸟类的始祖鸟；从提塔利克鱼的发现，到尼安德特人的消失，卡罗尔带领我们一步步探索地球生命的演进过程。所有这些故事中科学探索的推动力，都来自对物种起源的探索，这是早期的科学家和哲学家口中的“谜中之谜”、“题中之题”或“生物学的本题”。

在这本书中，我们将遇到许多过去的和现在的神奇生物，但故事中zui非凡的生物还是这些先驱者、探险家。无一例外，他们都是杰出的人，他们拥有神奇的经历并取得了过人的成就。这就是物种起源的冒险。

肖恩·B.卡罗尔（Sean B. Carroll）

• 美国进化发展生物学家、作家、教育家。美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士、威斯康星大学分子生物学和遗传学教授、富兰克林生命科学奖。


• 与爱德华威尔逊、奥利弗·萨克斯和理查德·道金斯等人齐名的科普大师，刘易斯·托马斯科学写作奖得主。


• 霍华德休斯医学研究所科学电影制片人，所拍摄的科学短片和教育素材供成千上万的学生免费使用。

前言  戏剧的探险，重要的发现

引言  追随洪堡探险的脚步

• 三次伟大的探索——物种起源开始了

第 1 章  达尔文的物种起源探索之路   

远离医学，接近自然 

准备加那利群岛的旅行 

小猎犬号起航了  

航行中的标本采集 

发现古生物的遗迹 

达尔文海峡  

发现陆地上升的证据 

爬行动物的天堂 

新物种的起源 

变化的物种  

达尔文的物种理论 

亲爱的老哲学家  

第 2 章  华莱士的探险之路  

下一站：马来群岛 

美丽的珍宝  

华莱士的物种理论  

华莱士线  

适者生存  

与达尔文的友谊

第3章  贝茨的亚马孙探险

埃加的蝴蝶

拟态，动物的伪装术

亚马孙河上的博物学家

第二部分  古生物学的惊人发现——动物王国种群的起源

第 4 章  在爪哇寻找直立猿人  

找回对古生物学的兴趣  

前往苏门答腊岛  

  寻找“缺失的环节” 

爪哇的直立猿人  

“缺失的环节”找到了 

直立猿人，猿与人类的中间物种 

直立人

第 5 章  从伯吉斯页岩发现的寒武纪大爆发   

从三叶虫开始 

寒武纪岩石下方的化石缺失  

生命并不是从寒武纪才突然出现的  

美国地质勘探局的工作  

寒武纪大爆发时期  

广泛的贡献  

第 6 章  次发现恐龙蛋的地方  

了不起的开始  

探索亚洲梦  

开启伟大的计划  

为地球生命史谱写新的篇章  

个被发现的恐龙蛋化石  

在远古哺乳动物的足迹上 

平原上的蛇  

一生的冒险 

第 7 章  中生代结束的那一天 

K-T 界线 

从原子弹到宇宙射线  

岩石样本中的太空尘埃  

撞击地球的小行星 

中生代世界的末日  

小行星撞击留下的陨石坑  

新生代的开始  

其他影响地球生命史的撞击  

第 8 章 鸟类，还是长着羽毛的恐龙 

缺失的过渡形态  

印石板始祖鸟  

达尔文的斗犬 

回到始祖鸟的化石  

另一只始祖鸟  

鸟类来自恐龙，鸟类就是恐龙 

鸟类和羽毛，哪个先出现  

侏罗纪公园  

第9章  提塔利克鱼，一种鱼足动物

即将登上世界之巅  

正确的地图  

前往梅尔维尔岛  

在埃尔斯米尔岛发现化石  

发现提塔利克鱼化石  

3.75 亿年前的生物

第三部分  从古 DNA 中解读——人类起源的故事

第 10 章  石器时代之旅  

短暂的伟大冒险 

回到石器时代  

可以用一生去挖掘的宝库  

玛丽·利基的故事  

石器时代的工厂  

寻找猿类化石  

亲爱的男孩  

重绘人类的家谱图  

开启古人类学的新篇章  

第 11 章  分子人类学的革命  

有良知的化学家  

成长为生物学家  

进化的分子钟  

对分子钟的质疑  

获得诺贝尔和平奖  

新的进化图景  

撼动原始人类的进化树  

第12章  尼安德特人的犯罪现场调查

祖先还是表亲  

用 DNA 揭示现代人类的起源  

从化石中提取 DNA，让死去的基因复活  

揭秘尼安德特人  

消失的尼安德特人 

后 记  人类新的开端

致 谢

资料来源与拓展阅读

关于原始人、动物和植物化石的新发现经常成为头条新闻，而更多的惊喜仍然埋藏在地壳之下。美国两院院士、科普大师、重磅级富兰克林生命科学奖获得者肖恩· B.卡罗尔在《非凡的生物》中带我们探索了两个世纪以来地球生命历史上zui重要的发现。

从亚历山大·冯&m