第一隻眼的誕生

前言

　　推薦序　　眨眼一瞬間：視覺如何點(diǎn)燃生命演化的大霹靂？　　程延年　　當(dāng)代北美科普作家寵兒卡爾．齊默在二○○一年出版專著《演化：一個(gè)思維之凱旋》，封面二十二隻動(dòng)物的眼睛，凝視著捧讀的眾家，令人震懾、動(dòng)容！接續(xù)在達(dá)爾文兩百周年誕辰，最新（二○一○年）又發(fā)表了巨著《糾纏紛擾的岸邊─演化簡史》，風(fēng)格依舊，文采益加洗練。貓頭鷹書房在二○○四年，中文譯書《當(dāng)三葉蟲統(tǒng)治世界》，邀我推薦寫序。其中一段文字：「……三葉蟲建構(gòu)起最初始、明亮、複雜的眸子，見證演化的漫長之路。它所呈現(xiàn)的透鏡體複眼構(gòu)造，是當(dāng)今第一流光學(xué)工程師百思不解的鬼斧神工！」。這項(xiàng)困惑，至今似乎隱然透露出黎明前的一抹曙光。果真如此嗎？　　一場(chǎng)大戲、一個(gè)關(guān)鍵事件、五本書、兩種思維：　　寒武紀(jì)大爆發(fā)「事件」，是當(dāng)代演化生物學(xué)家各個(gè)門派為之奮戰(zhàn)不已的世紀(jì)之謎。突然之間，多細(xì)胞動(dòng)物的化石紀(jì)錄，浮現(xiàn)在寒武紀(jì)巖層的基底，喚起了「大爆發(fā)」的隱喻。一九八九年，北美洲古生物學(xué)首席古爾德教授發(fā)表了《奇妙的生命》一書，引領(lǐng)一股風(fēng)騷，也掀起一場(chǎng)風(fēng)暴。這是繼一九八五年，惠汀頓撰寫《伯吉斯頁巖》之後，第一本科普經(jīng)典之作！一九九八年，英國古生物學(xué)巨擘康威摩里斯，出版了《創(chuàng)生之嚴(yán)酷考驗(yàn)》駁斥古爾德「偶發(fā)事件」（contingency）的關(guān)鍵詞彙與概念，代之以「趨同演化」（convergency） 的另類哲理與思維。這也是他繼之（二○○三年）發(fā)表《生之道：孤獨(dú)宇宙中無可避免的智人》一書的核心旨義！二○○四年，中國科學(xué)院的陳均遠(yuǎn)教授發(fā)表了三百六十六頁的巨著《動(dòng)物世界的黎明》，根據(jù)發(fā)掘於雲(yún)南澄江生物群的化石紀(jì)錄，結(jié)合了古生物學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳發(fā)育學(xué)等領(lǐng)域，提出了綜合性的思維，發(fā)人深省！　　一場(chǎng)演化大戲、一個(gè)距今五億四千多萬年前的關(guān)鍵事件、五本巨著，護(hù)持著兩種布陳在光譜兩極的哲學(xué)思維。寒武紀(jì)大爆發(fā)，到底是一連串偶發(fā)事件的意外結(jié)局？還是臣服於自然律法制約下、趨同演化的必然結(jié)局？針鋒相對(duì)、振聾啟瞶，讓人深深著迷！　　浮光掠影、眨眼一瞬間！　　派克這位來自澳洲雪梨的海洋生物學(xué)後起之秀，進(jìn)駐大英牛津?qū)W府的殿堂，他以初生之犢不畏虎的姿態(tài)宣稱「解開了寒武紀(jì)大爆發(fā)之謎的最後一塊拼片」！我們懷著存疑的科學(xué)精神，遊走在他書中博徵旁引、遊刃有餘的壯闊視野之境，還真是令人心曠神怡、嘖嘖稱奇?！　∪珪r前言，布陳十章。關(guān)鍵提問：到底是什麼原因點(diǎn)燃了寒武紀(jì)的導(dǎo)火線與生命演化的引信？針對(duì)於What？科學(xué)家歷經(jīng)一個(gè)多世紀(jì)探索，知之甚詳；而針對(duì)於Why？與How？卻是人言言殊，困惑不已。第一章開宗明義，點(diǎn)明演化的大霹靂事件，即懸疑一個(gè)半世紀(jì)的寒武紀(jì)初始、伯吉斯頁巖層中的化石紀(jì)錄之謎！第二章深入檢視了化石紀(jì)錄的實(shí)存世界─—化石不語，卻見證了億萬年生命與時(shí)推移的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，串聯(lián)起生命大戲的劇碼。第三章戲劇性的引入了「光源」，萬物有了光照而活起來；有了光才有了繽紛的色彩。有趣的詮釋了造色系統(tǒng)的晦暗面相。第四章引介另一個(gè)世界，當(dāng)夜幕低垂，黑暗世界的生趣，以及恆久暗無天日的生境。第五章進(jìn)而藉由兩類「種子蝦」對(duì)照，詮釋光源、時(shí)間之輪與演化的微妙關(guān)係?！　〉诹麻_始溯源探索，隱身在地質(zhì)亙古歷史中的色彩世界：從菊石到梅索的甲蟲，到伯吉斯的微瓦霞蟲。作者大膽重建起寒武紀(jì)中繽紛色彩的世界形象。第七章巧妙的推移：有了光，有了色彩；看到光，看到色彩。將光、眼睛與視覺連結(jié)起來，聚焦在「眼睛」這一個(gè)複雜而神祕(mì)器官的啟始。第八章巧妙的將眼睛之為物，與掠食行為串聯(lián)起來，一個(gè)殺手的本質(zhì)躍然紙上。推斷寒武紀(jì)開啟了主動(dòng)掠食行為的假說。第九章鋪陳完備，作者提出了他大膽、原創(chuàng)、引人深思的「光開關(guān)理論」─—所稱解碼寒武紀(jì)大爆發(fā)事件最後一塊拼片！眼睛帶來了嶄新的契機(jī)！最終的篇章喃喃述說故事終結(jié)了嗎？誘發(fā)出更多的未解之謎嗎？　　捧讀這本書，我們或許一方面著迷於作者旁徵博引、遊刃有餘的功力；另一方面卻也質(zhì)疑一個(gè)非比尋常的假說，是否建構(gòu)起非比尋常、堅(jiān)實(shí)的證據(jù)以支撐大局？或許我們要深刻地認(rèn)知：全書果真提供了一個(gè)嶄新的思考方向，但絕非終極的答案！　　寒武紀(jì)大爆發(fā)、生命演化的大霹靂，如此讓人著迷。這本書又如此讓人賞心悅目，值得推薦給每一位求知若渴的讀者！　　程延年　　國立自然科學(xué)博物館古生物學(xué)資深研究員，專長為化石與演化生物學(xué)，論文發(fā)表於《自然》、《科學(xué)》等學(xué)術(shù)刊物，科普文章與專著散見於雜誌、期刊與專書。

內(nèi)容概要

　　這個(gè)演化史上最離奇的謎，讓達(dá)爾文苦惱了一輩子……為什麼會(huì)發(fā)生寒武紀(jì)大爆發(fā)？　　早在五億四千四百萬年前，單細(xì)胞生物就已在地球上出沒，當(dāng)時(shí)的動(dòng)物物種只有三個(gè)動(dòng)物門。而在短短的五百萬年後（這段時(shí)期僅佔(zhàn)生物演化史的千分之一），這三個(gè)動(dòng)物門的物種突然演化成三十八個(gè)動(dòng)物門，幾乎現(xiàn)今所有動(dòng)物的祖先，全在一瞬間蜂擁而出！這個(gè)物種快速暴增的現(xiàn)象發(fā)生在寒武紀(jì)初期，稱為寒武紀(jì)大爆發(fā)，是演化史上的畫時(shí)代事件。　　可是問題來了，究竟是什麼原因?qū)е潞浼o(jì)大爆發(fā)？ 

作者簡介

　　派克（Andrew Parker）　　一九六七年出生於英國，曾於澳洲博物館從事海洋生物研究，也同時(shí)取得雪梨麥克里大學(xué)博士學(xué)位。之後派克轉(zhuǎn)往英國牛津大學(xué)動(dòng)物學(xué)系進(jìn)行研究工作，並於一九九九年成為英國皇家學(xué)會(huì)的研究員。此外，他也是牛津大學(xué)薩默維爾學(xué)院、歐尼斯特庫克學(xué)會(huì)的研究員，以及澳洲博物館和雪梨大學(xué)的助研究員。派克早期以種子蝦為研究主題，意外踏進(jìn)古典光學(xué)的領(lǐng)域。在接受動(dòng)物結(jié)構(gòu)色相關(guān)課題的訓(xùn)練後，他從一個(gè)門外漢變成光學(xué)專家，並以他的專長解答寒武紀(jì)大爆發(fā)之謎，架構(gòu)出「眼睛驅(qū)動(dòng)了寒武紀(jì)大爆發(fā)」的精采論述，泰晤士報(bào)因此形容他是：「舉世最重要的三個(gè)青年科學(xué)家之一」。派克曾發(fā)表無數(shù)篇科學(xué)論文，範(fàn)疇廣及自然界的光學(xué)、仿生學(xué)和演化學(xué)等。本書則是他的第一本科普著作。　  譯者介紹 陳美君　　臺(tái)灣大學(xué)醫(yī)學(xué)院護(hù)理學(xué)系、中原大學(xué)心理學(xué)研究所畢業(yè)，曾任彰化基督教醫(yī)院護(hù)理師，並領(lǐng)有臨床心理師執(zhí)照。畢業(yè)後轉(zhuǎn)入出版界，曾任中國行為科學(xué)社研究員、五南出版社副總編輯，現(xiàn)專事翻譯。主要譯作有《走出社交焦慮的陰影》（商周）、《健康心理學(xué)─行為與健康入門》（心理）、《零負(fù)擔(dān)戒菸法》（商周）、《科學(xué)狂想實(shí)驗(yàn)室》（商周）、《心身醫(yī)學(xué)：基礎(chǔ)照顧手冊(cè)》（五南）、《瞭解學(xué)習(xí)障礙與失智癥》（五南）等二十餘本書。

書籍目錄

推薦序 眨眼一瞬間：視覺如何點(diǎn)燃生命演化的大霹靂？ 程延年前言第一章　演化大霹靂第二章　化石的虛擬生命第三章　注入光源第四章　當(dāng)黑暗降臨第五章　光、時(shí)間與演化第六章　寒武紀(jì)時(shí)代的色彩？第七章　形成視覺第八章　殺手的本能第九章　謎底揭曉第十章　故事結(jié)束了嗎？

章節(jié)摘錄

　　科學(xué)家並不完全知道是什麼原因，不過直到寒武紀(jì)時(shí)代為止，各動(dòng)物門的早期成員並不具備硬質(zhì)構(gòu)造，因此也沒有獨(dú)特的外表。這種情形引發(fā)了另一個(gè)問題：發(fā)生寒武紀(jì)大爆發(fā)的原因。為什麼會(huì)發(fā)生寒武紀(jì)大爆發(fā)？堅(jiān)硬外表的演化並非偶然發(fā)生，是所有的動(dòng)物門在經(jīng)歷一段相當(dāng)長的平靜歲月之後，同時(shí)發(fā)生的事件，因此必然有個(gè)外在因素迫使這種類似事件大規(guī)模發(fā)生。但是是何種因素造成？是什麼原因?qū)е潞浼o(jì)大爆發(fā)──為什麼會(huì)發(fā)生寒武紀(jì)大爆發(fā)？這是我們所留下的問題，本書的目的就是要解開這個(gè)謎題。　　為什麼從前寒武時(shí)期往下傳承遺傳特性時(shí)，動(dòng)物門未演化出獨(dú)特的外部構(gòu)造？或許只是不需要。從胚胎發(fā)育形成複雜堅(jiān)硬的外部構(gòu)造，比只形成簡單的腸狀液囊，需要更多的能量，生物為何要耗費(fèi)不必要的能量？歷經(jīng)大約一億二千萬年的時(shí)間，動(dòng)物並未驟然發(fā)展形成外部構(gòu)造。因而引發(fā)這個(gè)急速變化，並因此需要消耗額外能量的因素，必然極為重要。本書旨在揭開這個(gè)因素的神祕(mì)面紗，並據(jù)此了解寒武紀(jì)大爆發(fā)的原因──導(dǎo)致此事件發(fā)生的因素?！　】赡艿拇鸢浮　?duì)於為什麼會(huì)發(fā)生寒武紀(jì)大爆發(fā)這個(gè)問題，學(xué)者專家曾經(jīng)提出很多解釋。遺憾的是，總有強(qiáng)而有力的證據(jù)反駁所有的解釋：沒有一個(gè)解釋能夠經(jīng)得起科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?yàn)證。過於簡化的解釋，認(rèn)為寒武紀(jì)時(shí)期的一般環(huán)境條件適合演化，也就是說，寒武紀(jì)只不過是個(gè)適合動(dòng)物演化的吉時(shí)良地。環(huán)境中包含物理（無生命的）與生物（有生命的）因素，最近關(guān)於寒武紀(jì)時(shí)代無骨骼動(dòng)物胚胎的發(fā)現(xiàn)，足以推翻這項(xiàng)相當(dāng)迂迴的論點(diǎn)。有兩種寒武紀(jì)動(dòng)物──水母及剛毛蟲──的卵，比自己祖先的卵還大，受精卵裡有相當(dāng)充裕的空間，而且胚胎晚期與成年動(dòng)物的形狀極為相似，表示完全孵化的寒武紀(jì)動(dòng)物胚胎，有能力融入環(huán)境，不需經(jīng)歷一連串較不成熟的幼年期。由於可以確保子代能夠度過艱難時(shí)光，這種直接發(fā)育的策略，在現(xiàn)今嚴(yán)酷或不可預(yù)料的環(huán)境條件下常見。舉例來說，螃蟹卵孵化後，小螃蟹會(huì)像移動(dòng)緩慢的浮游生物，在水中四處漂流。許多魚類可以輕易捕捉這些小螃蟹，當(dāng)環(huán)境艱難時(shí)，甚至連這些瘦弱的小東西，都會(huì)成為魚類的盤中飧。但如果孵化出來的小螃蟹有能力在海底生活，並且擁有可讓自己隱入背景的色素和體形，就能瞞過掠食者的利眼，順利長成大螃蟹。由於要採取高度發(fā)展的孵育方式，雙親必須付出高能量，所以這不是一般的發(fā)育方式。寒武紀(jì)時(shí)期的直接發(fā)育證據(jù)，或許令抱持這種觀念的人感到驚訝，因?yàn)樗@示這段時(shí)期的生存條件，畢竟不是那麼合宜。於是「合宜條件」的假設(shè)出局?！　∮行╆P(guān)於寒武紀(jì)大爆發(fā)原因的解釋，因?yàn)檎`解了寒武紀(jì)大爆發(fā)的實(shí)質(zhì)意義，而成為錯(cuò)誤的犧牲品。許多科學(xué)家投入研究，但卻以引人誤入歧途的解釋為基礎(chǔ)，即所有動(dòng)物門出現(xiàn)自發(fā)性演化的主張，試圖揭發(fā)點(diǎn)燃寒武紀(jì)大爆發(fā)的原因。這並不是對(duì)寒武紀(jì)大爆發(fā)的公正結(jié)論，也是個(gè)被我冠以「引人誤入歧途」之名的解釋。現(xiàn)在我們了解，寒武紀(jì)大爆發(fā)是所有動(dòng)物門身體外形的自發(fā)性演化，在此之前，所有動(dòng)物門的內(nèi)部身體設(shè)計(jì)，均已設(shè)定完成。坦白說，以前的科學(xué)家之所以誤解寒武紀(jì)大爆發(fā)，並非起因於他們本身的錯(cuò)誤，而是由於我們最近才發(fā)現(xiàn)足以了解動(dòng)物內(nèi)部身體設(shè)計(jì)故事的遺傳證據(jù)?！　∧壳暗淖C據(jù)顯示，前寒武時(shí)期的「事件」，即內(nèi)部身體設(shè)計(jì)的演化，並非爆發(fā)性的事件，而是歷經(jīng)數(shù)千萬或數(shù)億年的時(shí)間逐步演變形成。這可能是因?yàn)榍昂鋾r(shí)期的「事件」，關(guān)乎動(dòng)物自先前的型態(tài)演化形成另一種型態(tài)，與寒武紀(jì)大爆發(fā)的條件並無密切關(guān)聯(lián)。前寒武時(shí)期的「事件」與其說是爆發(fā)，不如說是一波浪潮。寒武紀(jì)大爆發(fā)可能是在一剎那間發(fā)生，但前寒武時(shí)期的「事件」則非如此。簡而言之，以前對(duì)「寒武紀(jì)大爆發(fā)」的解釋，實(shí)際上是將寒武紀(jì)大爆發(fā)與前寒武時(shí)期的「浪潮」這兩個(gè)事件，合併看待。一般來說，浪潮是重要的遺傳事件，而大爆發(fā)則多半是受到某些外在因素驅(qū)使所致。

媒體關(guān)注與評(píng)論

　　「派克像擔(dān)任古生物的辯護(hù)律師般，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度整合他那引人入勝的論點(diǎn)--如同達(dá)爾文一樣?！梗R特瑞德利，著有《23對(duì)染色體：解讀創(chuàng)生奧祕(mì)的生命之書》　　「這本書運(yùn)用各種巧妙比喻來描述演化過程，觀點(diǎn)大膽新穎、證據(jù)充足，最重要的是：故事還相當(dāng)吸引人。──亞馬遜讀者五星評(píng)價(jià)媒體好評(píng)報(bào)導(dǎo)「迷人！」－－《週日電訊報(bào)》 

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