哺乳动物是怎样成为地球主宰的？

地球上生命的进化并非必然导致人类的出现，而是通过一系列非凡但并非必然的事件导致了我们人类的出现。地球最初形成时，生命出现的所有原始成分要素——原子、分子、距离恒星适当距离的潜在宜居行星都偶然地存在了。虽然生命本身在地球上出现得相对较快（在最初的几亿年内），但生命却花了数十亿年的时间才变得复杂、分化和宏观。导致哺乳动物出现的四个关键发展事件是：

· 水平基因转移：使生物体能够从其他物种获得有用的基因序列，

· 真核细胞的出现：其中单个细胞拥有自己专门的细胞器，能够发挥独特的功能，

· 多细胞性的出现：使得细胞功能实现进一步的专业化和差异化，

· 有性生殖的出现：使得缓慢繁殖的生物体拥有与其父母截然不同的DNA序列和身体特征，从而增加了其生存的几率。

所有这些因素共同导致了大约 5.5 亿至 6 亿年前的寒武纪生命大爆发。但哺乳动物要等到几亿年后才会出现，而这些温血哺乳动物在地球上的崛起又需要将近 5 亿年的时间。以下是哺乳动物最初出现和繁衍生息的故事。

这棵生命之树展示了地球上各种生物的进化和发展。尽管我们都起源于 20 多亿年前的共同祖先，但各种生命形式都是从一个混乱的过程中产生的，即使我们将时钟倒转数万亿次，这个过程也不会完全重复。正如达尔文首次意识到的那样，要解释地球上生命形式的多样性，需要数亿年甚至数十亿年的时间。

从生物学角度上讲，我们根据生物之间的密切关系对它们进行分类：既有遗传关系，也有进化特征。考虑到原生生物、植物、动物和真菌之间的多样性，今天很难想象，但直到大约 15 亿年前，真核生物才分化为多个界；在此之前，只有原生生物。虽然生命总是有潜力发生变异和进化，从而在各种生态位中具有竞争力，但要取代已经成功占据该生态位的生物是非常困难的。在没有巨大选择压力的情况下，已经占主导地位的物种往往会保持主导地位。

从进化的角度来看，灭绝事件往往是这种变化的催化剂。灭绝事件可能来自地球内部或外部的各种事件，导致大量物种灭绝。虽然光合生物用氧气毒害其环境而导致的雪球地球情景可能在 20 多亿年前发挥了关键作用，但后来的雪球地球（或严重、广泛的冰川作用）的出现可能正是导致后来寒武纪生命大爆发的直接原因。

大约 5.5 亿年前，化石记录中开始出现大量丰富多样的大型动植物：这一事件被称为寒武纪生命大爆发。大约在这个时候，地球上的生命变得极其复杂和分化：与之前 40 亿年的地球历史形成鲜明对比。

寒武纪生命大爆发之前的数百万年间发生的一些关键事件如下。

· 双侧对称性的发展，导致动物既有顶部和底部，也有正面和背面；可追溯到大约 6 亿年前的蠕虫，可能是第一个表现出这种特征的生物。

· 后口动物（包括所有具有脊髓的动物）和原口动物（包括昆虫、甲壳类动物和蛛形纲动物）首次出现于大约 5.8 亿年前。

· 第一批动物足迹出现在大约 5.65 亿年前，表明这些生物是靠自己的力量移动的。

在寒武纪生命大爆发开始时，我们现在认为非常原始的生物——水母、海星、节肢动物和软体动物是当时生命的主要形式。

仅过了很短的一段时间，大约 5.4 亿年前，第一批真正的脊椎动物出现了。这些早期的脊索动物标志着人类所属的脊索动物门的首次出现。最早的化石具有骨质和软骨质脊柱，类似于七鳃鳗、盲鳗和鳗鱼。从鲨鱼到乌龟、孔雀到人类，所有动物的祖先都可以追溯到这些更早、更原始的生物，因为现在所有有脊髓的动物都是它们的后代。

这张照片展示了奥陶纪时期的大量三叶虫化石：大约 4.6 亿年前。这些节肢动物是地球上大约 3 亿年的主要海洋生物之一，最早出现在寒武纪生命大爆发期间，一直持续到二叠纪末期灭绝。

在接下来的 1000 万年里，化石记录中开始出现各种各样的体型，包括三叶虫的首次出现：这种生命形式将持续数亿年。这些无脊椎动物看起来像巨大的、70 厘米（略超过两英尺）长的虱子，在接下来的大约 2 亿年里，它们一直是海洋动物生命的主要形式。

然而，植物和动物不会长期局限于海洋。大约 5 亿年前，第一批动物开始探索陆地。4.7 亿年前，植物也开始陆续迁徙，迅速占领了沿海地区，不久之后，占领了整个大陆表面。4.6 亿年前，鱼类分化为硬骨鱼（如鲑鱼、鳟鱼、金枪鱼和大多数有鳞的鱼）和软骨鱼（如鲨鱼，其骨骼由软骨组成，而不是骨头）。

即使在 4.4 亿年前奥陶纪末期大规模灭绝事件发生之后，海洋生物仍然是地球上的主要生命形式。理论上，这次事件是由快速冰河时代引起的，导致 86% 的物种灭绝，导致大量生态位开放，这些生态位很快就会被新的生命形式填补。一些幸存的鱼类变成了总鳍鱼（鳍中有骨头），它们很快就会进化成两栖动物、爬行动物、恐龙、鸟类和哺乳动物，而另一些则变成了辐鳍鱼，它们进化成了大多数现代鱼类。所谓的“活化石”，如腔棘鱼和肺鱼，是在 4.2 亿年前从总鳍鱼进化而来的。它们的后代至今仍基本保持不变。

栩栩如生地复原了过渡化石 Tiktaalik roseae，它提供了鱼类和四足动物之间所谓的缺失环节，可追溯到北美泥盆纪晚期。第一批四足动物进化于 4 亿年前，从淡水栖息地迁徙到陆地。

与此同时，大约 4 亿年前，一系列极为重要的事件开始了。第一批昆虫进化，而陆生植物开始长出木质茎。大约在同一时间，第一批四足动物进化，从淡水栖息地移居到陆地上。这些四足动物一旦到达陆地，就永远不会被任何其他生物成功取代，尽管随后发生了许多灭绝事件。而树木一定是在那之后不久才出现的，因为目前最古老的树木化石可以追溯到 3.85 亿年前。

大陆和海洋中的植物和动物都蓬勃发展着。然后，大约 3.75 亿年前，又发生了一次大规模灭绝：晚泥盆纪灭绝。据推测，一系列大量繁殖的藻华吸干了海洋中的氧气，导致当时地球上大约 75% 的海洋物种窒息而亡。然而，大规模灭绝事件之后，生命的数量、生物量和多样性几乎总是会重新复苏。又过了 3500 万年，大约 3.4 亿年前，两栖动物开始崛起。异齿龙是一种大型食肉爬行动物，同时成为陆地上占主导地位的顶级捕食者，统治了陆地数千万年。

两具二叠纪晚期主要陆生动物之一异齿龙的骨骼模型。尽管异齿龙与恐龙有相似之处，但它实际上是一种合弓纲爬行动物，与现代哺乳动物的关系比与它看起来更相似的恐龙更密切。

3.1 亿年前，发生了一次重要的进化分叉：蜥脚类动物（后来成为现代爬行动物、恐龙和鸟类）和合弓类动物（包括异齿龙）开始出现，后者是具有独特颌骨的爬行动物。这些后者的爬行动物最终进化成为地球上所有的哺乳动物。异齿龙类动物及其近亲，后来出现的兽孔类动物（首次出现于约 2.75 亿年前），是当时占主导地位的合弓类陆地动物。随着树木覆盖大陆，氧气含量上升到地球历史上的最高水平：约 35%，而现代值只有约 21%。这些高氧气含量使动物能够长到非常巨大的体型，包括与现代蜻蜓、千足虫和蝎子非常相似的生物。

随后，地球上有史以来最大的大规模灭绝事件发生了：二叠纪末期灭绝。尽管其原因尚不清楚，但 2.5 亿年前发生了一次生物多样性的突然丧失，导致地球上 96% 的物种不复存在。三叶虫虽然幸存了下来，但由于其种群在之前的大规模灭绝中遭到了毁灭性的打击，因此它们也在之后的几千万年里灭绝了。二叠纪末期的异齿龙及其大型亲属也全部灭绝；只有少数兽孔目动物勉强存活下来。

这是最近发现的晚三叠纪犬齿兽之一 Bonacynodon 的复原场景，它是一种小型动物，具有许多类似哺乳动物的解剖特征。它是肉食动物，体长约 10 厘米（4 英寸），可能与现存所有哺乳动物的祖先密切相关。

爬行动物，蜥脚类动物，之前一直被更大、更成功的合弓类动物所压制，现在却崛起并主宰了世界。蜥脚类动物的爆发预示着恐龙和大型海洋爬行动物的崛起，而合弓类动物——最终成为我们的哺乳动物祖先则作为小型夜行动物幸存下来。其中犬齿兽类是一种兽孔类动物，最早出现在二叠纪灭绝之前。犬齿兽类动物长出了像狗一样的牙齿，它们的后代成为地球上第一批温血动物。与这一发展同时发生的三叠纪末期灭绝使 80% 的物种灭绝；同样，这一事件目前尚无可识别的原因。

在陆地上，在三叠纪末期灭绝之后，大约 2 亿年前，恐龙成为动物界的主导形态。此后不久，第一批类似鸟类的特征开始出现在某些恐龙种群中，包括 像鸟一样的脚印， 羽毛状痕迹和退化的翅膀。大型鳄鱼也首次登上历史舞台，随着它们的出现，最后剩下的巨型两栖动物消失了。犬齿兽后裔哺乳动物继续生存，而大多数其他合弓纲动物则灭绝了。大约 1.8 亿年前，单孔类（产卵）哺乳动物，包括鸭嘴兽和针鼹，从其他哺乳动物中分离出来；1.4 亿年前，哺乳动物进一步分化为有袋动物和胎盘哺乳动物。

考拉虽然以可爱和与澳大利亚的联系而闻名，但也许是地球上所有有袋动物中智力最低、进化程度最低的，其脑体比任何其他现存哺乳动物都要小。有袋动物大约在 1.4 亿年前首次从胎盘哺乳动物中分离出来。现代有袋动物可能在澳大利亚繁衍生息，但它们最初起源于东南亚，迁徙到美洲，然后是南极洲，最后到达澳大利亚。

在植物界，针叶树是这个时期树木的主导形态，但很快出现了一批新的竞争对手：被子植物和其他开花植物。它们大约在 1.3 亿年前出现，很快就战胜了针叶树，尤其是在气候更热、阳光更充足的地区，最终主宰了白垩纪。在海洋中，大型海洋爬行动物——蛇颈龙逐渐崛起，其他动物如鱼龙、菊石、鱿鱼和章鱼也纷纷登上历史舞台。

再过 3000 万年，即距今 1 亿年前，最大、最著名的恐龙已经主宰着地球，包括暴龙科（霸王龙的前身）、角龙类（三角龙的前身）和有史以来最大的陆地动物——蜥脚类动物。天空中充满了飞鸟、翼龙和昆虫，这表明地球上的生物多样性十分丰富。大约在这个时候，全球开始变冷，导致许多动物的数量缓慢减少，体型缩小。许多类鸟类恐龙变得更小，占据着多样化的生态位。但也许最有趣的发展发生在一个规模小得多的动物群体中，那就是我们的哺乳动物祖先。

这张照片拍摄于一种名为海狸鼠的小型啮齿动物的自然半水生环境中，它可能是白垩纪末期大量存在的哺乳动物的典型代表，当时正值小行星撞击地球之前，所有大型爬行动物、恐龙、鸟类等在过去 1 亿多年里主宰海洋和陆地的动物都灭绝了。

大约 9500 万年前，胎盘哺乳动物发生了进化分裂，产生了：

· 劳亚兽（马、猪、狗、蝙蝠等）

· 异关节动物（如食蚁兽和犰狳）

· 非洲兽总目（如大象和土豚）

· 以及真始祖动物（包括灵长类动物、啮齿类动物和兔形目动物）。

7500 万年前，又一次分裂发生了，现代灵长类动物的祖先与剩余的真始祖啮齿动物分离，而啮齿动物成为生物学上最成功的哺乳动物，最终占所有现代哺乳动物数量的 40%。

在植物中，另一次飞跃发生在仅仅 7000 万年前，当时第一批草类开始进化。然而，仅仅 400 万到 500 万年后，地球发生了过去 1 亿年中最具灾难性的事件：白垩纪末期的灭绝。由一颗巨大的小行星撞击墨西哥湾和尤卡坦半岛引发，并在过程中形成了希克苏鲁伯陨石坑。这次巨大的撞击引发了一场灭绝事件，大量动物物种灭绝：所有非鸟类恐龙、所有翼龙、鱼龙和蛇颈龙、最后的巨型爬行动物以及所有菊石都走向了灭绝。总的来说，世界上 75% 的物种在这次撞击中灭绝。

生物多样性的衡量标准，以及任何给定时间存在的属数的变化，用于识别过去 5 亿年中最重大的灭绝事件。它们不是周期性的，只有最近的一次（6500 万年前）的原因才为人所知。请注意，在这种大规模灭绝事件之后的恢复过程中，生物多样性出现了爆炸式增长。

突然间，6500 万年前，化石记录显示幸存动物的体型发生了急剧变化。除了棱皮龟和鳄鱼等少数动物外，体重超过 55 磅（约 25 公斤）的动物都未能在这次灭绝事件中幸存下来。但小型哺乳动物是幸存者之一，也是受这场灾难影响最小的生物之一。很快，哺乳动物便成为陆地动物种群的主导，鸟类则位列其后。正如前几次的情况一样，大规模灭绝事件为新物种的发展和壮大扫清了道路。哺乳动物已经彻底多样化，占据了各种生态位，准备实现这一巨大飞跃。

与 138 亿年的宇宙相比，6500 万年的短暂间隔几乎微不足道。当我们回顾 6500 万年前的宇宙时，我们发现 99.5% 的宇宙历史已经展开，然而即将成为现代人类的祖先并不比现代狐猴发达。复杂、分化的动物已经存在了 5 亿年，但似乎只是偶然导致了像我们这样聪明、技术先进的物种的出现。就生命发展和进化而言，我们还不知道其他星球上隐藏着什么秘密，但在地球上，最引人注目的故事才刚刚开始变得真正有趣。