引言
　　演化奇跡
　　生命遍布世界的每一個(gè)角落。在陸地上，從崇山峻嶺到戈壁沙漠；在大洋中，從濱海到深淵，任何地方都在上演著生命的奇跡。2000多年來(lái)，尤其是在亞里士多德（公元前384－公元前332）的推動(dòng)下，生物學(xué)家們走遍了世界各地，踏遍千山萬(wàn)水，發(fā)掘多種多樣的生命物種，然后去記錄它們，分析它們，從而更好地了解它們，深入探索世界上生命的多樣性。在生物學(xué)研究過(guò)程中，對(duì)采集到的物種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一和分類是十分關(guān)鍵的。瑞典生物學(xué)家卡爾?馮?林奈（1707－1778）建立了我們至今都還沿用的物種命名法，即雙名命名法。自他以后，科學(xué)家們決定對(duì)所有發(fā)現(xiàn)的物種，無(wú)論是現(xiàn)存物種還是化石物種，均采用雙名命名法的規(guī)則：屬名 種加詞。這樣一來(lái)，所有的物種均被納入一套分類階層體系（科、目、支）中。1758年，隨著卡爾?馮?林奈第二部著作《自然系統(tǒng)》的出版，這套分類體系得到全面推廣。自此，物種有了學(xué)名，比如1758年，卡爾?馮?林奈將人們口中的一角鯨（見(jiàn)57/ 一角鯨）命名為 Monodon Monoceros（一角鯨的學(xué)名）。

　　那么，到底什么是物種？
　　現(xiàn)如今，我們認(rèn)為物種是一個(gè)自然群體，這個(gè)群體中的個(gè)體可以相互交配，繁衍后代，并且后代也能夠繼續(xù)繁衍下去。一個(gè)自然群體與其他群體在生殖上是相互隔離的。動(dòng)物學(xué)家恩斯特?邁爾（1904－2005）對(duì)這一概念的形成做出了巨大的貢獻(xiàn)，他曾在新幾內(nèi)亞對(duì)鳥(niǎo)類進(jìn)行實(shí)地考察。但對(duì)于物種的概念和定義，種種爭(zhēng)論依舊存在。比如分布于喜馬拉雅山地區(qū)，被稱為暗綠柳鶯的一種鳥(niǎo)類。暗綠柳鶯在環(huán)喜馬拉雅山地帶分兩路演化，但兩路演化末端的亞種卻無(wú)法進(jìn)行雜交繁衍！而類似的例證不勝枚舉。那物種的邊界到底在哪里呢？它發(fā)生在一些微生物之間的基因水平轉(zhuǎn)移（見(jiàn)83/ 綠葉海蝸牛），更與上文中提到的物種定義背道而馳。由此可見(jiàn)，生命是極其復(fù)雜的。在實(shí)際操作過(guò)程中，科學(xué)家們通常是根據(jù)雜交繁衍的結(jié)果，來(lái)斷定不同的物種。每個(gè)物種個(gè)體的表型，即外觀特征，在變化過(guò)程中都具有一定的關(guān)聯(lián)性和延續(xù)性。比如川金絲猴（見(jiàn)87/ 川金絲猴），雖然每一只都有些許不同，但它們外觀的總體變化是有關(guān)聯(lián)的，比如耳朵的形狀。這種方法同樣適用于化石物種，只不過(guò)化石物種在長(zhǎng)期的石化作用過(guò)程中，已經(jīng)失去了一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征和解剖特征，相關(guān)研究工作更加復(fù)雜。

　　如何重新構(gòu)建物種的親緣關(guān)系？
　　林奈的分類系統(tǒng)非常實(shí)用，但同時(shí)它也導(dǎo)致了一些與物種自然史相悖的類群分類，比如恐龍。恐龍和一系列生物都有一個(gè)共同的祖先。目前，我們還沒(méi)有足夠的科學(xué)依據(jù)來(lái)證明它們共同的祖先是誰(shuí)，但是我們卻能知道與它們非常接近的物種。無(wú)論如何，這個(gè)祖先是存在的，而且它也是目前大家非常熟悉的一個(gè)物種的祖先，就是鳥(niǎo)類。鳥(niǎo)類看上去與恐龍相差甚遠(yuǎn)，那是因?yàn)轼B(niǎo)類已經(jīng)演化了。但有些化石物種既擁有恐龍的典型特征，又擁有鳥(niǎo)類的典型特征（見(jiàn)49/ 圣賢孔子鳥(niǎo)）。因此，恐龍并沒(méi)有真正消失！那么，在一定程度上，恐龍類群的概念其實(shí)是我們?cè)跀嗾氯×x，是語(yǔ)言的誤用。因?yàn)槲覀兒鲆暳似渌�與之擁有親緣關(guān)系的物種。另一方面，基于演化的觀點(diǎn)，針對(duì)很多我們非常熟悉的生物，我們會(huì)使用統(tǒng)一名稱，即使它們屬于完全不同的類群，比如無(wú)脊柱動(dòng)物、魚(yú)類和爬行動(dòng)物等。
　　如今，科學(xué)家們對(duì)諸多數(shù)據(jù)源進(jìn)行分析，包括解剖學(xué)數(shù)據(jù)（比如有些生物的脊椎骨存在，見(jiàn)101/ 長(zhǎng)頸羚）、生物分子數(shù)據(jù)（尤其是基因數(shù)據(jù)）、胚胎學(xué)數(shù)據(jù)，甚至生物行為學(xué)數(shù)據(jù)（如鳥(niǎo)鳴聲、蝙蝠的叫聲），用以重建物種的親緣關(guān)系，且避免產(chǎn)生諸如恐龍類群這樣斷章取義的分類。重建方法是不斷細(xì)致入微地推測(cè)和解釋。比如蝙蝠（見(jiàn)97/ 蝙蝠）和鳥(niǎo)類（見(jiàn)88/ 極樂(lè)鳥(niǎo)）都有一對(duì)翅膀，但要將它們歸屬于近親物種，就必須解釋它們的哪些特征會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在其他物種上，而具有這些特征的物種為什么不歸屬于蝙蝠或鳥(niǎo)類這個(gè)種群中？比如，蝙蝠、鯨魚(yú)和樹(shù)鼩都有毛發(fā)和乳房，但鳥(niǎo)類卻不具備這些特征。因此，在建立一個(gè)種群分類之前，必須不斷地推論和假設(shè)，直到此分類被接受。鑒于此，我們認(rèn)為鳥(niǎo)類和蝙蝠屬于兩個(gè)不同的類群，為了征服天空，兩者都獨(dú)立演化出了翅膀。而因?yàn)檫@個(gè)相似的形態(tài)特征，兩個(gè)類群又呈現(xiàn)出趨同演化的特點(diǎn)。

　　地球上到底有多少物種？
　　100 萬(wàn)？200 萬(wàn)？500 萬(wàn)？這個(gè)問(wèn)題至今都難以回答。根據(jù)的統(tǒng)計(jì)，科學(xué)家們已經(jīng)記錄了大約 140 萬(wàn)個(gè)物種。而目前生活在地球上的物種數(shù)量將近 1000 萬(wàn)，而且鑒于原核生物（古菌和細(xì)菌）等物種的數(shù)量難以估計(jì)，這個(gè)數(shù)字還有可能被嚴(yán)重低估。因此，還有數(shù)量龐大的物種等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和記錄。不過(guò)，要對(duì)已經(jīng)記錄的物種進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，就已經(jīng)十分困難了。一方面，直至今日，我們?nèi)耘f沒(méi)有構(gòu)建出一個(gè)完整的，能將所有已知物種和物種名稱納入其中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)。因此，我們必須回到1738年，從早一批相關(guān)著作（《自然系統(tǒng)》）出發(fā)，對(duì)所有的文獻(xiàn)進(jìn)行綜述和總結(jié)。另一方面，已有的分類系統(tǒng)中還會(huì)存在一些不合時(shí)宜的錯(cuò)誤。例如，同一個(gè)物種可能會(huì)被記錄兩次，會(huì)有兩個(gè)不同的名稱！因此，出現(xiàn)這種情況時(shí)，有必要去掉后發(fā)布的名稱，而保留初記錄的名稱。對(duì)于科學(xué)家們來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)工作是極其復(fù)雜和繁重的。
　　而140萬(wàn)個(gè)物種還僅僅只是現(xiàn)存物種！然而，我們知道，地球上早的生命痕跡可以追溯至大約 37億年前。數(shù)量眾多的物種不斷演變、更新、演化、誕生，那些化石就是珍貴且必不可少的證明。我們今天并不知道自生命誕生以來(lái)，有多少物種存在，因?yàn)椴⒉皇撬�有存在過(guò)的生物都能通過(guò)化石記錄下來(lái)，要對(duì)所有物種進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，簡(jiǎn)直難于登天！37億年來(lái)，或許有數(shù)億個(gè)物種光臨過(guò)這個(gè)世界，它們構(gòu)筑了充滿無(wú)限驚喜和奇跡的歷史，在本書(shū)中，我們將一同見(jiàn)證這其中的奧秘。

　　生物多樣性是如何演變的？
　　今天，我們知道物種演化的歷史，化石和其他一系列的探索和實(shí)驗(yàn)都是好的證明。我們能夠?qū)ξ锓N的演化進(jìn)行不斷深入的研究，還要感謝查爾斯?達(dá)爾文（1809－1882）以及他對(duì)自然選擇的觀點(diǎn)。在他之前，已經(jīng)有人進(jìn)行了多次不太成功的嘗試，比較具有代表性的是法國(guó)生物學(xué)家讓 -巴蒂斯特?拉馬克（1744 －1829）。
　　這種演化機(jī)制基于種群內(nèi)個(gè)體的遺傳變異性，并且表現(xiàn)在所處的生活環(huán)境對(duì)個(gè)體施加的影響和限制上。生活所需的資源（例如食物和住所）不足以滿足所有個(gè)體的需求，而環(huán)境條件（例如氣候和掠食者等）并不總是有利于個(gè)體的充分發(fā)展。因此，自然選擇必然發(fā)揮作用，并優(yōu)先傾向于適應(yīng)自然的個(gè)體。勝者不一定是強(qiáng)壯、大的，抑或是貪婪的，而有可能會(huì)是那些適應(yīng)特定環(huán)境的；而適應(yīng)能力較差的，則不會(huì)被自然選擇法則眷顧。適者生存，且能夠更容易繁殖，將更有利于適應(yīng)自然法則的基因和表型特征遺傳下來(lái)。因此，下一代將表現(xiàn)出上一代遺傳下來(lái)的優(yōu)勢(shì)特征，在遺傳和表型上與之前的種群有所不同。于是，種群便根據(jù)自然選擇不斷進(jìn)行調(diào)整。如果環(huán)境改變（見(jiàn) 54/ 雕齒獸），優(yōu)勢(shì)物種便有可能成為明天的輸家！沒(méi)有什么是一成不變的。物種不會(huì)漫無(wú)目的地演化發(fā)展，它們需要不斷適應(yīng)特定的條件，否則將面臨滅絕的危險(xiǎn)。當(dāng)然，還有其他機(jī)制存在，例如遺傳漂變，會(huì)導(dǎo)致物種出現(xiàn)隨機(jī)變化。
　　不過(guò)，還有一點(diǎn)非常重要。為什么所有個(gè)體都不一樣？這個(gè)達(dá)爾文不能回答的問(wèn)題，現(xiàn)在已經(jīng)有了答案。這些差異與有性繁殖有關(guān)，因?yàn)樗鼘?dǎo)致了繁殖期間，父母的遺傳基因隨機(jī)組合。基因信息的傳遞也會(huì)出現(xiàn)小的錯(cuò)誤，導(dǎo)致個(gè)體之間的差異�？偠�言之，偶然隨機(jī)也是至關(guān)重要的。

　　生命演化重要的階段有哪些？
　　現(xiàn)階段的生物多樣性，只不過(guò)是漫長(zhǎng)地球生命史上一個(gè)短暫的階段。如果我們有機(jī)會(huì)觀察這個(gè)星球上 2 億年后的生物多樣性，可能會(huì)驚喜不斷！作為證據(jù)，讓我們回溯到 2 億年前，那時(shí)還沒(méi)有靈長(zhǎng)類動(dòng)物，沒(méi)有開(kāi)花植物，沒(méi)有大象，甚至沒(méi)有鳥(niǎo)類！
　　古生物學(xué)家已經(jīng)建立了一個(gè)巨大的已知化石物種目錄，從中我們可以整理出一些關(guān)鍵事件。在地質(zhì)時(shí)期，發(fā)生了五次大規(guī)模的滅絕事件，其中物種滅絕率超過(guò) 70%，以及大約 25次嚴(yán)重滅絕事件。在這些生物大規(guī)模滅絕期間，活體物種數(shù)量急劇下降。不過(guò)，生物多樣性的歷史并不僅限于接二連三的滅絕事件，這部歷史同樣見(jiàn)證了生物大規(guī)模發(fā)展階段，這些階段被稱為輻射演化時(shí)期。今天，我們估計(jì)，在發(fā)生重大滅絕危機(jī)后，實(shí)現(xiàn)重獲生物多樣性大約需要100萬(wàn)年。在地質(zhì)學(xué)上，這只是一個(gè)非常短暫的時(shí)期，而對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。滅絕危機(jī)后，占主導(dǎo)地位的生物并不是之前的主宰生物。6500 萬(wàn)年前，在白堊紀(jì)第三紀(jì)滅絕事件中，伴隨著恐龍的消失，哺乳動(dòng)物開(kāi)始多樣化發(fā)展！
　　如今，由于人類造成的全球變化（生態(tài)環(huán)境改變、物種引進(jìn)、氣候變暖），我們將進(jìn)入一個(gè)新的物種大滅絕階段，也就是第六次物種大滅絕。這次滅絕情況十分嚴(yán)重，生物多樣性喪失與以前的危機(jī)差不多，但滅絕時(shí)間更短，為幾個(gè)世紀(jì)，而不是以前的幾十萬(wàn)年。如果這次滅絕和前五次滅絕的毀滅性程度一致，那有可能造成我們自己物種的滅絕，并給其他物種帶來(lái)巨大利益。雖然我們每個(gè)人都明白，生命在演化的作用下，將持續(xù)發(fā)明和創(chuàng)造美妙的物種，但我們不希望看到人類滅絕的那一天！

　　101 個(gè)演化奇跡是如何選擇的？
　　為了完成此書(shū)，作者根據(jù)自己多年的科學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)，如同大海撈針一般在不計(jì)其數(shù)的生物演化奇跡中選擇了101個(gè)。然后按照地質(zhì)年代以及生物演化對(duì)照表（見(jiàn) 216 頁(yè)）中的一些演化事件，分成四個(gè)部分對(duì)這101個(gè)演化奇跡進(jìn)行介紹：遠(yuǎn)古時(shí)期、繁榮時(shí)期、現(xiàn)代生命和演化的創(chuàng)造性。
　　讀者通過(guò)每個(gè)物種或類群的身份證，可以了解到以下信息：
　　學(xué)名，即物種分類體系中使用的名稱。本書(shū)將根據(jù)實(shí)際情況在分類系統(tǒng)中選取不同級(jí)別的學(xué)名。
　　類群，在分類體系中，類群是比物種更大的一個(gè)等級(jí)。引言和附件中的物種親屬圖上也有類群信息。
　　生存年代，通過(guò)生存年代可以了解這一物種或類群生活的時(shí)期，是現(xiàn)存物種還是古老物種，甚至是遠(yuǎn)古物種。年代一般以百萬(wàn)年為單位。
　　尺寸，表示生物成熟后的體積大小。
　　生存環(huán)境，通過(guò)生存環(huán)境可以大概了解該生物生活的地點(diǎn)。此書(shū)按照傳統(tǒng)方式，將飛行動(dòng)物的生存環(huán)境標(biāo)注為陸生，畢竟它們偶爾還是要回到陸地上休息的。