在水一方：生命的演化

本书以独特视角深入剖析生命从水生到陆生的演化历程，从鱼类到四足动物，再到鲸豚类的转变，为读者呈现一场跨越数亿年的生命演化盛宴。

书中融合古生物学、胚胎学、遗传学等多学科知识，揭秘演化过程中的关键节点与重大发现，如美洲肺鱼、棘螈等化石的研究，让读者深入了解生命演化的科学依据。

通过生动有趣的故事和丰富的实例，展现科学家们在探索生命演化之谜时的艰辛与执着，如理查德?欧文、珍妮?克拉克等的研究经历，激发读者对科学探索的热情。

中文版特别加入精美手绘彩插，图文呼应，生动还原远古生物的形态与生活场景，提升阅读体验，带领读者穿越时空，感受生命演化的神奇魅力。

扫码可获取中文版独家附录：鲸豚博物馆列表、已基因组测序鲸类，拓展视野，尽览海洋生物格局。

从40亿年前最初的微生物到今天的智人，生命的奇妙旅程是一部史诗，而我们才刚刚对它有所了解。这是一个宏伟而奇异的故事，讲述了我们是如何来到此地的，我们留下了什么，我们又带来了什么。

我们都知道进化，但“我们的祖先是鱼”这一观点听起来似乎显得有些荒谬。达尔文的自然选择理论是解决世代进化——微观进化——的关键，但是关于宏观进化，我们尚且知之甚少。现在，借助最新的化石发现和突破性的科学分析，卡尔•齐默揭示了宏观进化是如何运作的。他向我们展示了今天的科学家如何揭开两个世纪前生物学家苦苦探寻的生命秘密。

卡尔•齐默：科普作家，博主，专栏作家，新闻工作者，研究进化、寄生虫和遗传等主题，为《纽约时报》《发现》《国家地理》等刊物撰写文章。他写过多本广受欢迎的科普作品，包括《病毒星球》《演化》《万物身刻》等，曾于2007年摘得美国国家科学院科学传播奖。

引言 生命的坎坷

第一章 登陆，鱼鳔消失之后

第二章 震惊，竟有八趾蝾螈

第三章 成 “手”，同源异形基因

第四章 关联，达尔文之宝树

第五章 鲸豚，海洋中的智慧

第六章 皆数，动物亦有方程

第七章 溯源，我的祖先在此

第八章 重返，走兽渐善于水

第九章 巴适，在大洋中畅游

第十章 演化，自然的《变形记》

演化年表

词汇表

致谢

这不仅仅是一本关于宏观进化本身的信息丰富的书，也是一本具有文学天赋和严谨的专业性的有趣的思想史。

——《出版人周刊》

齐默，一位受人尊敬的科学记者……在化石间留下了他光华灿烂的生命。

——《大西洋月刊》

这是一个引人入胜的故事，齐默将其作为一个高风险的科学侦探故事徐徐展开……多亏他写得非常清晰。

——《书单》

齐默很好地解释了水中生命与陆地生命的生理和结构需求有多么大的不同。

——菲利普•金格里奇，《纽约时报书评》

我在潜水。在我的左侧附近，一条黄尾鲷快乐地遨游着，它当然能在水中自由呼吸，一边轻颤着身上的鳍，一边轻摆着它那硫磺色条纹的尾巴，而我正跪在距离海面五十英尺a的海底沙地上。周围万籁俱寂，只能听到吸气时潜水呼吸器以及呼气时一连串水泡上涌的声音。这时，头顶上一个正在移动的灰色长条状物体，吸引了我和黄尾鲷的注意，好一会儿我才认出那是头大西洋宽吻海豚在调头转向。它的尾巴不时上下翻动，偶尔也会滑动??就像被磁铁猛然吸走那般。突然，它向上加速，冲向了波光粼粼的海面。在腾出水面的一刹那，它的头部首先越出我的视野，而后是鳍和尾叶。它在瞬间消失，又重新出现在海里。

此刻，我的坐标是大巴哈马岛的近海，这里是佛罗里达海峡口外的北大西洋，我来这里观摩科学家是如何研究海豚的。穿戴好供游客和受训好的海豚进行互动的潜水装备后，动物学家会近距离进行研究。我们坐船来到离岸边一英里a远的海域，潜入水下，绕着两名驯养师围成一圈。驯养师肩上扛着一只白桶，里面装着的死鲱鱼的气味把黄尾鲷都吸引了过来。在驯养师的指挥下，海豚们将铁环送到游客手中，推着他们伸出的手臂，像旋转门那般转圈圈。想要了解海豚游泳的科学家，拍摄记录着这一过程，驯养师还时不时将一个传感器放到海豚侧腹，以测量其身体的热流动情况。我能感知到这些海豚的智慧，它们甚至是有性格的，然而在其灰色的面庞和僵硬的微笑之下，我看不出它们究竟有多享受这一过程。它们看上去是知晓这个游戏的规则的。只要一起玩下去，它们就能吃到鲱鱼；如若它们不想玩，缺席一小会儿，也不会有什么大的损失。

我跪在海底，鱼儿在我身边环绕，海豚在我头顶游走，我开始怀疑自己在演化中的地位。这是我第一次在开阔的海域中畅游，我不由得去想，我在水中该是有多么的突兀。我需要背上装着空气的钢罐才可以顺畅呼吸，需要戴上面罩才可以环视周围，需要穿好潜水服才可以保持热量均衡，需要负重下沉到海底，需要靠充气背心浮上水面，还需要使用脚蹼在水中游动。而我旁边的黄尾鲷有在海洋中生活的完美条件：它张开嘴巴吞下海水，便有一股海水从嘴里流进鳃丝，鳃丝里毛细血管吸收氧气，放出二氧化碳和氨。然后它合上嘴巴，打开鳃盖，海水就流了出来。它的身体和水的浮力相当，所以重力对它而言几无影响。要游泳的时候，它只需轻摇那流线型的身体，便一路劈波斩浪。如果我伸手去抓黄尾鲷，它不但能看到我的手，还能通过对压力敏感的侧线感觉到前方水流的变化，于是身子一晃，就跑去了安全的地方。

尽管海豚是与鱼类截然不同的动物，但它们显然也喜欢在水中生活。它们没有鳃，呼吸时，会浮出水面，张开头顶的气孔，快速地呼气和吸气，然后又沉入水下嬉戏。这时它们会一直屏住呼吸，上下摇动着尾巴，而不是像鱼那样左右摆动。海豚可以看到潜水员，就像潜水员可以看到它们一样。不同的是，海豚还可以用声音来感知海洋，它们通过前额发出高频的咔嗒声，并接收传来的回声。它们的脑体积比起人类不遑多让，可以利用声音构建出比眼睛所能看到的更精确的图像，比如周遭鱼和人的内部结构，以及百米开外正在游着的黄尾鲷。它们也可以用声音进行交流，我特别感兴趣的是它们究竟在说什么。它们的侧翼布满齿痕，估计前一夜被关在一起时还不停地互相骚扰、你争我夺。也许它们也在猜测，为何它们做了点轻而易举的小事，人类就给它们这么多鱼。

我只能观察到此了。如果我蠢到试图在水下待上一个小时，氧气罐首先不能答应，它的指针会指向零，表示里面的氧气将被耗尽，而我应该会惊慌失措，胡乱扑腾。慌乱中，呼吸器会从嘴里掉出来，海水涌进嘴里令我作呕。同时还会再呛进肺里，尽管海水中有氧气，但肺却无法将其利用起来，相反，海水会撕裂与毛细血管交织在一起的微囊，使其膨胀关闭。如果肺无法抵挡二氧化碳的侵袭，血液就会变得像醋那般酸，肾脏会因试图中和掉酸而衰竭。与此同时，我的循环系统也会崩掉，血液开始反方向倒流，心脏像敲小鼓那般乱跳，直至无法获取氧气而宕机。为了自救，我或许会试着像海豚那样快速浮到水面，但很有可能因为手忙脚乱而丢掉性命。在海底，由于巨大的水压，大量氮气溶入我的血液；上升时，血管则会像刚开瓶的啤酒般一个劲儿地冒泡。形成的气泡会在我的身体里窜来窜去，最终阻塞我的心脑血管。

和所有人类一样，我还是最适合待在陆地上。我们站立时，身体的重量可以恰到好处地分散到各骨骼上，骨骼之间的软骨可以像垫子一样进行缓冲。我们身体内部的各类器官，其实是一系列湿润的囊袋状物、条状物和管状物，而包裹在外面的皮肤可以很好地防止大部分水分的流失。当我们将空气吸入体内，我们可以通过肺泡来摄取氧气，而不是让它像肥皂泡一样聚集，同时，血管会在呼气时排出二氧化碳。空气中的声波延绵不绝，然而大多数都过于微弱，以至于我们几乎感觉不到，但我们可以凭借自己产生的复杂声波系统，即语言，互相交流。

黄尾鲷的鳃在水下会像游泳者的头发一样散开，这时它们才能呼吸，所有的毛细血管都有足够的机会与海水中的化学物质充分混合。如果将一条鱼从海中拖出并丢到船上，它的鳃也会像上岸后游泳者的头发那般，缠结成一团。这时二氧化碳和氨在鱼的体内积聚，令其中毒。它那在水中收放自如的鳍和尾，此刻也只能在太阳底下乱摆了。

假如把海豚放到海滩上，它也只能比鱼多活上几个小时。虽然它仍可以通过气孔将空气吸入肺部，但那没有腿的长长躯体就只得无助地置于沙中。过多的脂肪和庞大的背部肌肉会给它的肺和血管造成沉重的压力。在水里的时候，作为一种温血动物，它可以小心精巧地控制其身体的热量，但躺在海滩上时，它的体温高低可就全都取决于空气温度了。没过多久，它的整个循环系统就会崩溃，血管爆裂，血液回注到内脏。在身体其他器官衰竭之后，海豚的心脏仍能让大脑维持“最后的倔强”：在彻底罢工之前探明各器官系统的损毁情况。

三种动物，由于先天条件的限制，只能在不同的环境下生活。然而，借由解剖就可以看出，我们其实“同并相联”。我自愿作为一个人类标本来作示例：打开我的肋骨，一对肺悬在食道两旁，这与海豚体内是一致的。海豚和我都有庞大的脑，大脑皮层布满皱褶。我们都将体温保持在37摄氏度左右，都是吃母乳长大的。虽然海豚用所谓的鳍进行辗转腾挪，但它们与黄尾鲷很是不同。它们的鳍实际上是伪装的手：除去脂肪和软骨，你会发现有五个手指，也有手腕、肘和肩部。

人和黄尾鲷的相似之处则在更为基础的层面上——都有头骨、脊椎、肌肉和眼睛，都消耗氧气，且都用所吃的碳氢化合物来构建组织。一些更加微妙的线索表明，人类并非如我们所想象那般，是完全适合生活于陆地的生物。再看看我那已打开的肋骨里面：两叶肺之间是我的心脏，由此向上延展出的是主动脉，更细的动脉延伸到头部，然后向下环绕着伸展到我的腿上。看到心脏跳动的工程师，或许会想出一个更为合理的解决方案，比如创建两条动脉，一条在心脏上方供血，一条在心脏下方供血。