这里是东欧一间昏暗的博物馆， 一位化石专家在此有了重大发现
年轻的古生物学家正在 随机挑选抽屉里的收藏品
它们已有30年没人动过了
我正在翻看抽屉，一抽屉一抽屉地 寻找我想要的那种化石
没发现什么值得兴奋的东西，后来我 打开一个抽屉，突然注意到抽屉中间
在肥皂盒一样的纸格中
躺着一块化石，看起来 从没在世界上其它地方发现过
进化缺环
地球上所有生命故事中 最传奇的部分莫过于
我们进化出腿的经历
科学家们认为很久以前有一条鱼 爬上了陆地，长出腿，然后开始行走
这是生命历史上最重大的事件之一
因为这只动物正是我们的祖先
但是鱼长出腿的原因和过程
却是进化史上最大的谜题之一
一个多世纪以来， 它一直困扰着科学界的精英
唯有查尔斯·达尔文——进化论的创始人 堪称探讨此问题的向导
达尔文说过，答案就躺在岩石堆里
某个地方的化石应该能解释一切
古生物学家们走遍了全世界， 试图找到它们
可是这类古老的化石实在太少了
目前的证据仍旧非常非常少
就像那些经典的变态谋杀案， 拖了三四十年都没能侦破
人们只能慢慢地、 一点一点地收集证据
但是科学家们在寻找的过程中 逐渐意识到他们缺少一块关键的化石
这成为对整个进化论的一大挑战
而有关我们如何进化出腿的故事， 也就变成了对“终极进化缺环”的追寻
整个搜索开始于150年前， 起因只是一个简单的现象
实际上大批动物都牵涉其中， 它们都有4条腿，它们是四足动物
我们是四足动物，瞧着，1，2，3，4
所有哺乳动物、每只狗、每只猫 都是四足动物，都有4条腿
马很明显是四足动物，鸟类也是
所有爬行动物、所有青蛙、 蝾螈、甚至是没有腿的蛇
还有看似没有腿的鲸鱼， 它们都是四足动物
所有四足动物皮下结构基本相似的现象 使科学家们很感兴趣
它们都具备由特殊关节突起 牢固连接的脊柱
我们和恐龙都是如此
所有四足动物都有与脊椎相连的 骨盆以支撑它们的体重
它们都有用以保护心脏和肺的胸廓
它们都用鼻孔呼吸空气
它们的四肢总是由上面的一根骨头
和下面连着足或爪的一对骨头组成
而且科学家们发现 似乎从来没有超过5根手指或脚趾
这一现象存在于恐龙、人类、甚至是 鲸鱼中，因为它们的鳍肢内也有五趾
这种相似性使科学家们确信， 所有四足动物都起源于一类动物
一个共同的祖先
他们认为证明这一观点 只需要两块化石
他们需要找到第一只四足动物， 第一只具备四肢和五趾的陆行动物
他们还需要找到它起源的那条鱼， 一条能长出腿的鱼
找到这两块化石，对它们进行比较， 根据它们之间的区别
我们就能了解鱼进化出腿的原因
有一条重要线索引导科学家进行探寻
他们知道这一进化过程 肯定发生在4亿年前的泥盆纪
泥盆纪距今甚为久远，如今那个时代的 岩层已难觅踪迹，更不用说化石了
不过学者们知道，在此之前没有 能行走的动物，而这之后却是谁都能行走
所以腿的进化必然发生在那个年代， 而且他们还了解别的情况
教科书中记载当时的气候酷热难耐， 任何生物都无法在陆地上生存
甚至连植物也不例外
也就是说大部分生物并非 生活在陆地上，而是呆在水中
那是鱼的时代， 而其中一条鱼拥有腿的雏形
那就是他们要找的化石
寻找那条鱼的化石好像并不难
到了19世纪末
所有目光都聚集在泥盆纪的 一类鱼身上，它们叫做肉鳍鱼
肉鳍鱼的鳍内有独特的骨结构， 看起来像是腿或胳膊的前身
尤其是一类肉鳍鱼——早已灭绝的真掌鳍鱼， 几乎拥有所有腿骨，只是少了足和趾
这些化石中伸展出来的肢非常完整
不难想象它将进化成四足动物
这些骨头，这一根 和这两根骨头都已伸长
另外还有踝部和腕部的骨块，等等
真是太神奇了，非常好的资料， 把它都串起来了
他们所说的串起来的就是我们起源的 那种鱼，一个没有腿的祖先
上世纪初，有学者提出了一种理论， 用来解释它为何进化出腿并开始行走
泥盆纪毒辣的阳光 一定是引起干旱的原因
鱼可能困在日渐干涸的水塘中， 面临着死亡的威胁
为了活下去，一小部分真掌鳍鱼 不得不用它们的鳍撑着身体
像今天的弹涂鱼那样， 从水坑爬到深水里去
有的后来在陆地上进化
它们的鳍变成了腿，长出了 5根趾或爪，它们开始行走
它们变成了四足动物——我们的祖先， 四肢的进化使它们具备了和我们一样的本领
在地上行走
干涸水塘的理论似乎能解释一切
包括我们长出腿的原因 以及我们从何而来
现在他们只需找出最早的 四足动物就能证明一切
这种动物正是鱼类在陆地上进化的结果
如果这真和他们预料的那样，这只动物 有5根趾和爪，那么整件事就都说得通了
很多人都在寻找这只神秘的动物， 可是数年来都一无所获
上世纪30年代，一个瑞典科研小组 在格陵兰作了一系列堪察
那里是世界上少数几个 裸露着泥盆纪岩层的地区之一
他们的任务是寻找第一只有腿的动物
Erik Jarvik是研究小组的一员
Jarvik的小组找到了 所有人梦寐以求的东西
最早长出腿脚， 而不是鳍的动物的化石
他们把它命名为“鱼石螈”
可以说自从1859年，从达尔文开始， 人们一直都在寻找这只动物
这种演化使所有人都很感兴趣， 从水里到陆地上，但是没有一点证据
后来他们找到它了，就像一声惊雷， 真的非常非常兴奋，非常非常重要
Jarvik打算分析和详述这一新的发现
这意味着需要花上数年 把骨骼化石从岩石中清理出来
然后再尽可能重现 这只奇怪生物的解剖结构
Jarvik是出色的解剖学家， 可是他还是干得十分辛苦
他的工作开始于1948年， 但直到1996年仍未结束
在这整整48年中， 其他人都没能研究这块化石
老实说，他不应该拖得这么久， 我是实话实说
花这么长时间分析一样东西的确 有点说不过去，尤其是全世界都在期盼
不过Jarvik还是发表了两篇初级论文， 它们也证实了现行的理论
鱼石螈被指认为一种 具有四肢和五趾的陆行动物
我们如何长出腿的谜团终于解开了
真掌鳍鱼用鳍挣扎着爬上陆地后， 它们进化成了鱼石螈
一种有腿的四足动物， 这和科学家们的推测完全一致
可是后来一些怀疑的声音却掺杂进来， 只有Jarvik研究过这块鱼石螈化石
人们只能参照他的说法，更糟的是， 有人开始议论这个故事中有一个破绽
真掌鳍鱼不可能是鱼石螈最近的祖先
它们之间的差异太大了
鱼石螈是完全成形的四足动物， 拥有与脊椎相连的胸廓和骨盆
具备关节突起的脊柱， 以及长着爪和趾的四肢
而鱼仍旧是鱼， 尽管它有了原始的腿骨
它几乎没有其它 向四足动物进化的特征迹象
要想证明一种动物进化成了另一种动物， 他们还需要更多的证据
这里总结起来可以看出，这些变化 实在太大了，不可能一步到位
这中间一定有缺失的物种
可以预见，某个地方 肯定还有其它四足动物
或许能说明这一理论，但他们 首先需要做的就是找到中间物种
一种能解释鱼如何 演变成四足动物的物种
一只能够行走，但却是 半鱼半四足类的奇怪动物
它就是进化缺环
进化缺环必须是 达尔文所谓的“过渡型物种”
它们是进化论的核心，因为它们表明 一种动物能够进化成另一种动物
进化史上的演变通常 发生在环境剧变时期
无法适应新环境的物种灭绝了
可是偶然的突变却往往 成为生存的关键
新环境中有如此多的生存突变试验， 势必造成了各种奇怪物种的大爆发
这些大自然的畸形儿很快便消亡了， 只有一部分成为了过渡型物种
它们一半是一只动物，一半是另一只动物， 在新旧生存方式之间架起了桥梁
过渡型物种是所有进化中 最关键的化石物证
它们对动物学家 和古生物学家来说非常重要
因为它们表现了进化的过程， 我认为它们对大家来说都很重要
因为它们是你用以证明 演化过程的直接证据
不过过渡型物种也是最罕见的动物
从它们的性质不难看出，它们不仅数量少， 而且只生活在非常短暂的过渡时期
直到进化成全新的物种
事实上，多年来只有一种 认可的过渡型物种——始祖鸟
一只长羽毛的恐龙， 标志着向鸟类的过渡
大概是因为过渡型物种很快 即被它们自己更先进的后代所取代
使得这些生命历史中的 “过渡插曲”相当短暂
包括这些动物的物种数量可能比较少， 种内数量也可能非常少
问题是，真掌鳍鱼和鱼石螈之间 若是找不到半鱼半四足类的动物
那么关于我们如何长出腿的故事 就会变得很不完整
那儿总有一些人，一心想要 找出进化理论中的这类破绽
直到它最后整个儿坍塌
Duane Gish是一位科学家
我有加利福尼亚大学洛杉矶分校 化学硕士学位
还有加利福尼亚大学伯克利分校 生物化学博士学位
读完博士后， 我去康奈尔大学医学院工作了3年
和我一起工作的是……
他还是位神创论者， 相信世界是在6天内创造出来的
正如《圣经》里所讲的“神旨”一样， 因此整个进化论
在他看来就是谬误
进化没有计划，没有目的， 只是随机的过程
神创论者认为所有动物 都完全由上帝创造
反驳这一观点的主要武器 只能是罕见的过渡型物种
如果不能说明鱼进化成四足动物的过程， 他们就会振振有辞，指出进化根本就没有发生过
现在的化石记录比达尔文那个年代多得多， 但是仍然没能解答达尔文的问题
如今我们的博物馆中 差不多有25万块化石
如果进化论是对的，那么其中 总该有几种是过渡生物吧
可是一块也没有，每一类主要生物看起来 都已完全成形，没有祖先，也没有过渡类型
让古生物学家们恼火的是至今没有人挖出 鱼和我们长出腿的早期祖先之间的过渡型物种
它必须被找到
接着，只是一眨眼的功夫， 它似乎现身了，这个奇迹发生于1938年
这里是南非的东伦敦
63年前，就在圣诞节前夕
当地博物馆的馆长正漫不经心地 挑选着渔民们从海滨捕来的东西
Marjorie Courtenay-Latimer当时才31岁
1938年12月22日是一个美妙的日子
我无意之中得到了这条 最漂亮的鱼，它有5英尺长
体色是金、银、蓝、绿错杂， 还有白色的斑点
我感到震惊的是它竟然长着瘦长的鳍
我在想地球上怎么会有这样的动物， 我从没看到过这样的鱼
她赶紧把鱼带回去保存起来， 然后邀请J. L. B. Smith博士
一位南非学者，对它进行鉴定
他站在桌子一头说：“啊，小姑娘”
“这条鱼将成为全世界科学家 谈论的焦点，它是一条腔棘鱼”
腔棘鱼是泥盆纪肉鳍鱼的一种
人们以为它早在7600万年前就已灭绝
这实在太奇怪了，因为它还活着
这种兴奋的感觉好比找到了 一只活的恐龙或是一只活的始祖鸟
整个科学界惊呆了
几十年来，腔棘鱼一直被奉为 鱼和四足动物之间的过渡型物种
不过，当时无人对它有足够了解， 人们只把它当成是一种活化石
Smith声称腔棘鱼就是过渡型物种
为了自圆其说，他提出 它应该能在海底行走
我完全肯定这种鱼 能在海底轻松地爬行
是的，教授说这种鱼就是 人类的一个祖先，可怜的鱼
可是他很清楚他必须找到 另一条活着且能行走的腔棘鱼
以证明腔棘鱼确实是 难得一见的过渡型物种
他寻找了13年，最后终于找到了一条， 但它不会行走，只会游泳
它只是一条鱼
它被完全否定了，J. L. B. Smith 收到了很多写满污言秽语的信件
说他简直是白日做梦
看来还是没有过渡型物种
没有什么能说明长着鳍的鱼为何会爬到 陆地上，进化成我们最早的长着腿的祖先
也没有什么能堵住神创论者们的嘴
这个问题搁置了30多年
进化论者依然坚持认为因为干旱， 鱼进化成了最早的五趾陆行祖先
尽管他们知道这一理论中 还有一个很大的漏洞
但是如果没有新的证据， 谁都无法提出更合理的解释
可是后来，到了1981年， 古生物学界的“复仇天使”降临了
Jenny Clack一直梦想着 找出我们涉足陆地的原因
但当她来到剑桥时， 看起来却是希望渺茫
来这里工作时，我刚完成我的论文， 正准备联系下一个项目
我的一位同事说：“别担心，有些东西 会突然出现的”，我一点都不相信他
这突然出现的东西是一位地质系学生的 记录本，他曾于1970年去过格陵兰
在一个角落里发现了 他那本很特别的记录本
从中可以看出虽然他很了解岩石， 但他并不了解化石
他写道他发现了鱼石螈的遗骸，也就是 Jarvik找到的第一只颇具传奇色彩的四足动物
目前世界各地只找到了 一具完整的标本
他写道：“鱼石螈骨骼和头骨很常见”
不管在什么地方， 早期四足动物标本都不是很常见
尤其是格陵兰山区并没有 发现泥盆纪四足动物
他的记录虽然语焉不详， 但却是一石激起千层浪
我们必须去那儿
1987年，Clack出发前去寻觅 这个显露的四足动物宝藏
随行的是当时还是学生的Per Ahlberg， 这是一项艰巨的任务
当然我们很可能一无所获， 或者至少找不到新的东西
所以那里的前景是 一方面可能获得巨大的成功
另一方面也可能受到重重阻碍
一开始，看起来更像是受到了阻碍
时间一天天过去， 最初两周我们都没能找到
我们一直寻求的地点，我们开始 思考我们是不是爬错了山
后来，Clack有了发现
它被泥土覆盖住了， 差点把它扔进了垃圾堆
幸运的是，我们刷走了一些泥土， 看到了一部分头骨
Clack的小组并没有找到鱼 和四足动物之间的过渡型物种
但她却找到了另一种非常罕见的动物
它是另一种泥盆纪 四足动物，叫做棘螈
它和Jarvik的动物不太一样，但它们显然 来自同一个祖先，所以它也和人类有关
棘螈是迄今发现的第二只 完整的泥盆纪四足动物
Clack带着许多四足动物化石 回到了剑桥
这意味着其他人终于可以 对我们长出腿的事件进行初步研究
但是这趟旅程的重要性 直到1990年才显露出来
当时她的同事Mike Coats正开始 研究这件几乎被她丢弃的标本
棘螈
他开始清除前爪周围的石头， 当然，他希望看到5根趾
他在这块区域找到的第一样东西 是一根足趾，就是这根趾
我们可以看到这个地方 排列着好几根趾
后来他继续清理，他在这里发现了 第二根趾，趾尖是弯曲的
接着是第三根，同样也有类似 弯曲的趾尖，第四根，也是如此
接下来是一段空隙，他又找出了 另一根趾头，每段趾骨都清晰可见
这样他就找全了5根趾，但他还需要 剖析这片区域，所以他没有停下来
他继续清理剩下的部分，瞧，这看起来 又是一根趾头，这样就是6根了
他以为这样就结束了，但是让他吃惊的是， 这里还有第七根趾，最后是第八根
怎么会这样
但这却是事实， 棘螈的一个爪子上有8根趾
最早的四足动物并不像所有教科书中 记载的那样，长着5个趾头
这立刻引出了这样一个问题：若是连 100多年来探寻背后的最基本假设都不正确
那么是不是还有别的错误呢
在此之前，我和其他人一样， 也认为四足动物足趾的最初数量是5根
原来的那些说法，关于结构的起源
成为四足动物的最基本的结构定义
还有我们成为人类的过程， 都变成了空谈
科学家们如今认为， 我们最早长出腿的祖先
一开始可能依赖多根趾头生活， 后来进化才把它们减少为5根
这一特征世代相传， 而影响范围也越来越广
另一种基本假设——我们进化出腿的 直接目的是为了行走
也可能将不成立
你可以看一下四肢， 它们的关节都呈直角
所以四肢伸出来时只能贴住身体两侧
它不可能把腿放到身体下面支撑体重
我们稍后发现，后肢也是同样的情况， 也有类似的结构，没有所谓的踝部
长得和桨一样
棘螈的腿根本不适合于行走
另外，尽管它是完全成形的四足动物， 它却不能离开水生活
它长着和鱼一样的鳃
这意味着腿的进化 应该和陆上行走毫无关系
Jenny Clack发现的棘螈改变了一切
原来解释说腿的进化 发生在鱼登陆之后
现在看来也并不正确
所以真正的演化过程并不是
鱼带着鳍爬到陆地上，我们已经 从根本上推翻了这一观点
我们现在认为四足动物仍旧在水中， 在水里进化出腿和趾
受到这些新成果的启发
Clack决定再次核查有关鱼石螈的结论
也就是由Jarvik发现的第一种声名显赫的 四足动物，她也在格陵兰找到了它的化石碎片
她的研究小组剖析了标本， 数出了趾头的数量
7根，Jarvik怎么会没发现呢
Jarvik没发现的东西还不止这些
Clack发现鱼石螈 并不像Jarvik所说的那样
拥有能够行走的腿，它们也是桨足
Jarvik完全错了， 没有人能知道当初的缘由
Clack的发现意味着有关我们如何进化出 四肢的探寻工作只能再次从头开始
现在他们不仅需要找到仍旧缺失的 鱼和四足动物之间的过渡型物种
还需要用新的解释 说明四肢进化的原因
为什么动物长出腿并不是为了行走呢
在一个环绕着美国式梦想的山谷中， 他们或许能找到答案
也就是我们进化出腿的真实经历
宾夕法尼亚州的雷诺沃 位于铁道线的终点
火车已不再驶来
但是这个小镇却有很多 稀有而珍贵的东西
森林的下面是红色的泥盆纪沙岩断层
1993年，一位化石专家独自来到这里
他名叫Ted Daeschler
Daeschler为两种新发现的 泥盆纪四足动物起了名字
它们是在被称为“红丘”的 路边断壁上发现的
不过使他和红丘 在化石搜寻界一举成名的原因
却是他对这里一处独特地貌的分析
在所有红色岩层中， 都有一个宽阔的绿色地层
红丘中的大部分岩石当然都是红色的
一路往上爬，可以看到沙岩， 这是淤泥，沙岩和泥岩
到了这一地带， 我们开始见到绿色地层
它们变成这样很可能是因为 岩层中埋有各种各样的植物
植物化石
把它们和泥盆纪四足动物放在一起， Daeschler有了一个重大的突破
现在他能第一次重建
早期四足动物进化的真实环境
泥盆纪并非教科书中所写的 那样荒凉一片、寸草不生
却是和热带雨林一样
我们发现的最多的是像树一样的植物， 它们都有高大的枝干
有人说它们能长到30米高，所以这些 确实就是最早具有树冠的植物
我们也发现了类似蕨类的植物和其它各种植物， 可见诸如红丘这样的地方物种极其繁多
我认为它很重要， 因为它向我们展示了
一个相当复杂的生态环境
教科书又一次错了， 地球也许曾一度荒芜
但到了泥盆纪末期，地表已变得 异常湿润，森林茂密，大河长流
分布着全新的生态环境——沼泽， 陆地和水域之间的灰色地带
最早的四足动物正是在 这种全新的生态系统中进化
而恰好也是它激发了重要的进化过程
噢，它是全新的
到了泥盆纪末期， 地球历史上首次出现
动植物以一种重要 而永恒的方式在陆地上生活
这都是全新的
许多开放的小生境正等着它们去开发
这些新的生境正是整个水世界的边缘
在缠结交错的植被中，拥有长趾头的四肢 将使四足动物比鱼更具备独特的优势
我想我们应该都认同 这些鳍，或者说是肢或腿
很可能是被用来在沼泽之类的 复杂环境中穿梭移动
或是在树枝掉落进水道的 环境中，以及浅水中
搜捕猎物和躲避想要吃掉它的天敌
而且那时的确有需要避让的东西
Daeschler和他的小组一次又一次地 发现一种叫做含肺鱼的化石证据
它是一种体型巨大的恐怖掠食者
含肺鱼是整个地方最常见的 肉鳍鱼，它也是最大的
它可能有2～3米长
这是含肺鱼的一颗牙齿， 可见它是食肉动物
当你发现四足动物 与这些含肺鱼处于同一个群落时
你不禁要想躲避诸如 含肺鱼之类的大型掠食者
是早期四足动物求生的重要手段
我们为什么会长出腿的 谜题终于解开了
它们不是为了行走，而是为了在沼泽间穿行， 就像今天的美国隐鳃鲵一样
不过这个故事中仍有一个漏洞
那就是仍旧缺少用来说明鱼如何 演变成四足动物的化石证据
即过渡型物种，某种半鱼半四足类的动物
后来，Per Ahlberg前往拉脱维亚， 进行了一次最重要的访查
在这个被遗忘的博物馆抽屉中， 他找到了所有人梦寐以求的东西
他的专业眼光告诉他， 这块颚骨化石正好来自过渡时期
而它正是半鱼半四足类的动物
我们从这块不起眼的小骨头中 得到的信息是无可估量的
他将这块颚骨化石 命名为“文塔螈”
为了证明它的确是过渡型物种
他用所谓的谱系分支分析 对它进行研究
把能够区别鱼和四足动物的 解剖结构特点输入电脑
其中一些区别很明显， 比如标本是有肢，还是有鳍
另一些区别则很微妙， 如血管或骨头的位置
这些微小的细节使科学家们 仅用一块化石碎片就能鉴定这种动物
并把它放在进化树上 与其它动物关联的位置
通过比较，肉鳍鱼的颚位于一端
文塔螈处于中间， 而泥盆纪四足动物的颚则位于另一端
如果光看这两边的两块颚骨， 你会发现它们有很多不同点
首先我们看一下鱼颚骨的 这个凹陷区，它是最重要的特征
这个深洞一直通到了下面的骨头
这下面的骨头与上面 位于表面的骨头不是同一块
这是泥盆纪颚骨的同一块区域， 凹陷基本上消失
现在环绕的是一个血管出口， 这一点有别于其它颚骨
我们再看一下四足动物， 凹陷已经彻底消失
这里有个四足动物颚骨的 下行血管出口
就这一点而言， 文塔螈比较接近四足动物
另一方面，我们发现在鱼的颚骨上
颚外面有一块骨头 向下延伸，到这里就结束了
与之毗邻的这块骨头叫做前关节骨
在四足动物的颚上
外面的骨头一直延伸到这上面， 形成巨大的舌床
从后面开始，一直延伸到这下面， 所以是很不一样的结构
文塔螈有接合部， 骨头暴露在外面
这和鱼很相似，就这点而言， 文塔螈比较接近鱼
因此，根据观察到的这些特征
它处于二者之间， 它或者比较接近四足动物
或者比较接近鱼， 正是人们期盼的中间物种
Ahlberg认为文塔螈确实 就是难得一见的过渡型物种
几乎就是半鱼半四足类的动物
它是迄今发现的反映 二者演变过程的唯一一块化石
它还有一个很特别的特征：它有7排齿列， 这与我们所知的任何动物都不一样
这说明这种演变一定是 多次突变的其中一个结果
最后只有一个变成了我们的祖先
文塔螈是真正的进化缺环
达尔文提出的3亿6千万年前的古老谜题， 关于我们如何长出腿脚
终于得到了解答
陆地和水中的植被
在肉鳍鱼中引起了变异大爆发
其中最成功、最经得起 时间考验的突变
就是进化出四肢和趾头
正是从这些沼泽地区， 我们最早的祖先开始爬上陆地
这一过程并非是预先注定的， 而是历经一系列偶发的进化事件
但它确实发生了，就这样， 那种动物的子孙后代最终继承了地球