38億年前,地球誕生了最早的生命。但是在隨後的三十多億年裡,生命進化的步伐緩慢,停滯不前。
大約在5.6億年前,地球生命進化的步伐突然加快,誕生出今天幾乎所有動物門類的祖先,這就是著名的寒武紀生命大爆發。在幾千萬年的時間裡,海洋從寂寂無聲變得熙熙攘攘,開始上演你死我活的廝殺,使海洋的生命世界熱鬧非凡,寒武紀的動物朝著千奇百怪的方向演化。
雖然寒武紀生命大爆發的原因至今尚不清楚,但是寒武紀的動物普遍出現一個代表特徵,那就是三葉蟲、海綿動物、腕足動物、軟體動物們都演化出礦質硬骨骼,他們披上磷、刺、管和甲等硬部件,這些部件不僅支援動物能夠到更淺的水層生活,保護生命免受紫外線傷害,而且有了硬骨胳的支撐,動物體積可以相應增大,為肌肉提供了附著點,使動物運動器官的工作效率提高,更重要的是堅硬骨骼甲殼可以防禦敵害。
隨著各種器官和功能的出現,掠食動物的崛起和捕食活動的強化,對生活在海底表面的藻食性動物構成了威脅,動物原有的幾丁質外骨骼已經不再堅不可破。在這種環境壓力下,動物的造骨能力得到釋放,掠食者和被捕食者展開了一場轟轟烈烈的軍備競賽,最終導致了一場以骨骼化為特徵的生物大輻射。
五億四千萬年前,頂級掠食者的幽靈已經日臻熱鬧的海洋中徘徊。任何動物想要規避敵害,保證種群延續,就必須演化出防禦掠奪者吞噬的構造。同時,掠食者要使自己不至於餓死絕跡,它也必須不斷強化其攻掠性,例如捕食器官的形成常是透過對某一類已有構造進行形態的改變來實現,節肢動物動物的螯肢狀捕食器就是由觸鬚演變而來。
這種攻掠與防禦的矛盾衝撞,始終是推動生物不斷進化的重要因素,因此,科學家認為動物硬骨胳的形成是攻掠者與防禦者間軍備競賽的結果。毫無疑問,寒武紀的奇蝦和萊德利基蟲是地球早期最成功的攻掠者與防禦者。
霸主奇蝦
當埃迪卡拉紀晚期的軟體動物還在海底巡遊時,地球的初代霸主奇蝦悄悄登上了頂級掠食者的王座。奇蝦不按常理的彎道超車, 直接從釐米級的生物變成1米長的巨獸,最長可達2米,讓它從眾多隻有幾毫米到幾釐米長的動物群中脫穎而出。
奇蝦身體呈流線型,背腹扁平,身體分節但沒有背甲,兩側有一雙適合游泳的槳狀附肢,還有一條隨著附肢作波浪狀運動的大尾扇,簡直就像一個皮皮蝦的放大版。當寒武紀的其他生物連眼睛、游泳能力都沒有的時候,奇蝦就已進化出有一對帶柄的巨眼,這些身體結構讓它們得以在海洋中快速穿梭,快速尋找獵物。
作為射口目的代表,奇蝦的口部結構非常獨特。處於頭正下方的大型口器呈圓形,直徑最大可達25釐米,其外緣為環形排列的外齒所環繞,口咽部具有8排按同樣方式排列的內齒,形似菠蘿切片,具有強大的肢解能力,可掠食當時的任何大型生物。除此之外,奇蝦的另一件法寶就是頭部前端,一對用於快速捕捉獵物的巨型分節鉗狀前肢,由多達14個肢節所組成,上面佈滿一排排倒鉤似的尖刺,用於抓捕和撕裂獵物。
奇蝦快速地在海中巡遊,靠近獵物,在獵物還未來得及做出反應時,奇蝦便會一躍而上,以巨鉗般的附肢將獵物緊緊抓住並肢解,塞入圓形大口。在吞食時,外齒的自由端逐漸遠離口部,使口部開啟,當獵物進入口內時,自由端返回原位使口部逐漸緊閉,同時用鋸齒狀自由端將獵物緊緊卡住並送到口內。位於口咽部的環形內齒也以同樣方式,用鋸齒狀自由端卡住獵物並向口咽部深處傳送。內齒由外環向內環逐漸變小。將獵物由口向咽部深處逐漸傳送的過程中,外齒和內齒分別對獵物進行由粗到細的肢解。
奇蝦超乎常理的構造,使得1892年生物學家沃爾科特在加拿大伯吉斯頁岩發掘出奇蝦第一塊化石時,因為標本的不完整便將奇蝦前肢誤認為是某種蝦狀節肢動物的身體,甚至後來的研究者將奇蝦的口器化石當作水母來研究。直到我國生物學家在雲南澄江帽天山發現清晰完整的奇蝦化石,奇蝦這個巨無霸才坐穩了寒武紀初代霸主的地位。
奇蝦的利爪巨嘴,敏捷地突襲方式成為寒武紀動物揮之不去的陰影,要想從死亡的陰影中逃脫,動物們只能競相強化各自的防禦軍備,最為成功的代表就是三葉蟲。
王者三葉蟲
三葉蟲最早出現於寒武紀,直至二億五千萬年前的二疊紀晚期才逐漸滅絕,其精緻的身形在海洋中游歷了3億4千多萬年,是地球上最成功的物種,這與三葉蟲在軍備競賽中演化出的登峰造極的防禦裝備不無關係。
三葉蟲家族大約有一萬五千多個物種,它們全身明顯分節,兩條帶溝將身體分為頭、胸、尾三部分。三葉蟲的背甲被兩條背溝縱向分成大致相等的三片,一箇中軸葉和兩個肋葉,這個橫向的三葉結構就是三葉蟲名字的來源。除此之外,三葉蟲頭部的兩側有一對複眼,雖然三葉蟲是第一批進化出真正的眼睛的動物,但是它們的眼睛只能分辨白天和黑夜。
在寒武紀的海洋裡,大多數三葉蟲都是比較簡單的、小的海生動物,平時以其扁平的身體配合成對附肢貼伏海底向前爬行,透過過濾泥沙來吸取營養,因為三葉蟲不善於游泳,所以掠食者可以將其輕易捕獲。但是三葉蟲的背部的盔甲是由甲殼素為主的蛋白質聯合碳酸鈣、磷酸鈣等礦物質進一步硬化構成,堅硬異常。甚至到寒武紀接近尾聲時,三葉蟲為了生存,像犰狳一樣學會將自己的身體捲成一個球,保護自己免受傷害。
雖然三葉蟲全副武裝,但三葉蟲化石背甲上的咬痕,以及奇蝦糞便化石中包含的三葉蟲碎片表明:僅以硬殼對付肢解力極強的奇蝦遠遠不夠,奇蝦強壯的嘴部結構可以穿透貝類的外殼。
為了生存,三葉蟲必須進化出其他的防禦裝備,其中萊德利基蟲的裝備最為成功。萊德利基蟲是三葉蟲綱中的重要類目,與大多數三葉蟲一樣,萊德利基蟲也是營底棲生活,但是萊德利基蟲的背甲長有許多長刺。
萊德利基蟲從頭部就開始裝備長刺,首先是一對從頭蓋起延伸,向身體兩側呈弧形彎曲的頰刺,其次是胸部兩側各肋節末端都依次排列著的肋刺,肋刺的多少與萊德利基蟲的胸節數相等,甚至不同種屬的萊德利基蟲還有一些尾刺。這些堅硬的骨刺和盔甲構成立體式的防禦體系,面對像豪豬一樣渾身是長刺硬甲的萊德利基蟲,相信即使奇蝦如同餓狼一般,它們也無可奈何,不願吞嚥這渾身是刺的怪物。
尾聲
掠食者和防禦者之間存在的這種攻掠與防禦的協同進化關係,使兩者相互適應,共同演化,毫無疑問地成為生命欣欣向榮的催化劑,讓生物界呈現前所未有的輝煌,真正開啟了通向現代生物多樣性的征程。但是在地球生命進化的史詩中,沒有永遠的強者,地球見證一個又一個優勢種群的崛起,也見證慘不忍睹的絕滅,所幸的是生命的種子已長成參天大樹,生生不息。