缺失的化石與發(fā)現(xiàn)的化石同樣重要

阿德里安·庫(kù)里+德里克·特納

腔棘魚是一群古老的魚類，具有古怪的附肢，多骨、多肉、多肌。它們大量存在于大約3.9億年前泥盆紀(jì)時(shí)期的化石中。然而，在大約6600萬(wàn)年前，即與恐龍滅亡的時(shí)間同步，腔棘魚完全消失了。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，研究人員甚至認(rèn)為它們已經(jīng)滅絕了。但是，1938年，有人在南非沿岸發(fā)現(xiàn)了腔棘魚。

這件事帶給我們的啟示是：證據(jù)的缺失（比如說缺少腔棘魚化石）并不能證明其已經(jīng)滅絕。舉一個(gè)偏滑稽的例子，有一種“隱生物學(xué)家”的亞文化，認(rèn)為現(xiàn)在仍有大量翼龍藏匿在地球偏遠(yuǎn)地區(qū)，比如巴布亞新幾內(nèi)亞或巴西的熱帶雨林中。翼龍同樣在6600萬(wàn)年前的化石記錄中消失，現(xiàn)在沒有任何證據(jù)表明它們的存在。翼龍的情況會(huì)和腔棘魚一樣嗎？或者說，由于某種原因，證據(jù)的缺失與缺失的證據(jù)是一回事嗎？

研究遙遠(yuǎn)的過去時(shí)，找出那些空白的意義是非常困難的。地質(zhì)學(xué)、考古學(xué)和古生物學(xué)等“歷史科學(xué)”面對(duì)的是物質(zhì)的沉積層，其中的大部分已經(jīng)隨著時(shí)間被破壞或者退化，并且不能在實(shí)驗(yàn)室或在粒子加速器中重建。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)，古生物學(xué)家選擇了一種科學(xué)柔術(shù)——他們把化石記錄中的空白點(diǎn)視為自我證明的證據(jù)。

這讓人聯(lián)想起達(dá)爾文的漸進(jìn)主義理論，該理論認(rèn)為進(jìn)化過程緩慢且逐漸累積?；涗洶恍┛蓯鄣臉?biāo)本，符合達(dá)爾文的逐漸演變規(guī)律。但更多的時(shí)候，某種類型的化石只是出現(xiàn)在某個(gè)巖石層，持續(xù)一段時(shí)間，然后消失。我們應(yīng)該把缺少漸進(jìn)變化的證據(jù)作為進(jìn)化不是漸進(jìn)的事實(shí)證據(jù)嗎？

達(dá)爾文自己對(duì)這個(gè)問題也感到很棘手。他最終認(rèn)為，缺少逐漸變化的證據(jù)本身并非是漸進(jìn)主義不存在的證據(jù)。相反，他將空白歸因于記錄的不完整性。然而，這一觀點(diǎn)產(chǎn)生了非期的效果，即古生物學(xué)的邊緣化。如果化石記錄有太多缺陷，無(wú)法告訴我們關(guān)于進(jìn)化的信息，那么古生物學(xué)家在我們對(duì)該進(jìn)程的理解過程中貢獻(xiàn)不大。

快進(jìn)到下一個(gè)世紀(jì)。20世紀(jì)70年代，生物學(xué)家尼爾斯·埃爾德里奇和史蒂芬·杰伊·古爾德認(rèn)為，漸進(jìn)主義證據(jù)的缺乏本身就是一個(gè)信息信號(hào)。他們聲稱：“停滯也是數(shù)據(jù)?！比绻涗浿邪瑳]有變化的時(shí)期，那是因?yàn)槭聦?shí)上的確沒有發(fā)生改變。缺乏逐步演化的證據(jù)，只是告訴我們沒有太多的事情發(fā)生。相反，他們認(rèn)為進(jìn)化是在達(dá)到頂端之前通過迅速的變化爆發(fā)而產(chǎn)生的，這種理論被稱為“間斷的平衡”。

在接下來(lái)的辯論中，“漸進(jìn)主義者”回?fù)粽f歷史覆蓋了其軌道：化石記錄缺乏緩慢的轉(zhuǎn)變，說明了成功形成化石的稀少性。與此同時(shí)，那些贊成埃爾德里奇和古爾德關(guān)于進(jìn)化突然跳躍觀點(diǎn)的人將指示物的缺少看作生物現(xiàn)實(shí)。他們希望科學(xué)家根據(jù)表面解讀化石記錄中的停滯現(xiàn)象。無(wú)論如何，在這兩種觀點(diǎn)中，缺失同樣重要。

讓我們來(lái)看一下最近的恐龍古生物學(xué)的一個(gè)時(shí)期。三角龍和牛角龍都曾于白堊紀(jì)末期生活在現(xiàn)在的西北美洲地區(qū)。牛角龍個(gè)頭更大，頭上有一個(gè)更長(zhǎng)的邊皺，上面有孔或“窗孔”。比較一下它們的頭骨：

自19世紀(jì)末被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，這兩種恐龍已經(jīng)被歸入不同的生物類別。它們被認(rèn)為是近親，但各自屬于不同的屬，即物種之上的分類等級(jí)。

2010年， 古生物學(xué)家約翰·斯坎內(nèi)拉和約翰·霍納用所謂的“牛角恐龍”假說挑戰(zhàn)了這一共識(shí)。他們認(rèn)為，牛角龍和三角龍事實(shí)上是同一種動(dòng)物，兩者的差異只是生物年齡的問題。隨著個(gè)體的成長(zhǎng)，牛角龍?bào)w型變得更大，邊皺更長(zhǎng)，形成了洞孔。根據(jù)這個(gè)觀點(diǎn)，牛角龍只是成年的三角龍。

證據(jù)在哪里呢？斯坎內(nèi)拉和霍納觀察到，相對(duì)于牛角龍，我們有更多的三角龍骨骼，牛角龍的骨組織分析表明它們都是更老的、成熟的成年恐龍。另一方面，那些豐富的三角龍樣本是較小的幼年和年輕的成年龍。這會(huì)產(chǎn)生這樣一個(gè)問題：所有的年輕牛角龍?jiān)谀?？作為回?yīng)，斯坎內(nèi)拉和霍納得出結(jié)論，即缺少牛角龍幼龍證明了根本沒有幼龍。（應(yīng)該指出的是，斯坎內(nèi)拉和霍納的工作是高度推理的，對(duì)于他們假設(shè)的最終命運(yùn)，仍然有很多分歧。）

解釋那些并不存在的化石會(huì)面臨其特有的挑戰(zhàn)，這些困擾化石記錄的空白和謎是古生物學(xué)最具魅力的一個(gè)重要部分。在恐龍古生物學(xué)中，樣本量通常很小，面臨的挑戰(zhàn)是如何找到從化石中提取信息的創(chuàng)造性的方法。一個(gè)最大膽的舉動(dòng)是開始將我們沒有的化石看作數(shù)據(jù)。

腔棘魚和翼龍的情況在某個(gè)方面相似。在過去的6600萬(wàn)年中，這兩種化石都缺失了。但是對(duì)于翼龍，最好的解釋是該種動(dòng)物滅絕了。而對(duì)于腔棘魚，情況則更為復(fù)雜，解釋空白可能需要借助生物數(shù)量規(guī)模較小、海洋環(huán)境中化石形成的時(shí)間和方式以及海底的大部分巖石都相當(dāng)年輕這些事實(shí)。對(duì)這兩種生物而言，至少有一件事很清楚：未形成的化石往往與已形成的化石一樣，可以揭露很多信息。