我们经常说要多学习历史,今天所有的历史,不论是5000年文明史、7000年文明史,跟地球的46亿年相比都不值一提,因为历史学就是未来学。
哺乳动物今天能够站在这里侃侃而谈,不是一件顺理成章的事情。实际上,我们经历过至少五次大灭绝才走到了今天,每一个人都是奇迹。
杜布赞斯基是一位著名的演化生物学家,他说过一句话“若无演化之光,生物学毫无意义”。他的意思是说,在研究一个物种的时候,一定要研究所有的物种,我们才能真正的理解这个物种到底是什么。
也就是说基因就像轮子,有些东西不要重复去发明。他说那些对大肠杆菌对的基因,对大象也对。也就是“For E.coli is right, for elephant is right.”,可以理解为大肠杆菌如果能用,大象也可以用。
在数十亿年前,我们确实跟大肠杆菌有着共同的一个祖先。我们就这样一步一步地从单细胞到多细胞,从简单到复杂,从水生到路生,从无性到有性,从低等到高等,从没有神经系统到有了神经系统,再到有了中枢神经系统,膨大成大脑,使得我们现如今可以互相沟通和交流。
生物进化史上的十大历史事件如果总结在生物进化史上的十大历史事件。首先是无机到有机,生命的起源。化学是物理的涌现,生命是化学的涌现。当那些元素开始变成可以自复制的,出现了可以自我复制的大分子,我们的生命就诞生了。从非细胞到细胞,病毒是没有细胞结构的,到细菌开始有了细胞结构,酵母开始有了真核细胞结构,细胞就是这样起源。
从异养到自养,也有可能先有自养,因为我们需要大量的蓝藻或者是蓝细菌,来帮助我们构筑整个地球的生态。从厌氧到喜氧,23亿年到26亿年前的大氧化事件使我们开始明白,原来这个地球是经过了从不喜欢氧气逐渐到喜欢氧气的历史阶段。
下一阶段是原核到真核,我们把遗传物质包裹在我们的细胞核里。从无性到有性,可以有更好的方式繁衍。从两级到三级,动物、植物到我们的菌类,单细胞到多细胞,水生到陆生。最后一个从猿到人,我们通过了劳动,创造出了我们的文明社会。
起初这个宇宙中万物皆空,并没有大家今天看到的这些所谓的物质生命,行星、恒星,甚至这些原子也并非一直都有的。霍金在《时间简史》中说真正的空,不是空间里没有物质,而是既没有空间也没有时间。
时间到底存不存在?今天对于很多的物理学家,大家其实也在争论不休。他亦或只是一种热力学状态,就像我们也想不出五维空间是什么样子,但这可能就是今天在理论物理界接受的,这个宇宙有一个奇点,它代表的是奇怪的点,没有一点点空间的占据,一瞬时间也不经历,一个量子态的点,然而它却酝酿着巨大的可能的能量。
宇宙大爆炸到生命诞生再到宇宙大爆炸,从宇宙大爆炸开始,过了大概几十万年以后,当我们的宇宙大爆炸的温度慢慢降下来了,出现了已知最古老的星系GNZ11星系,大概又过了十多亿年银河系诞生。
很多人都在猜银河系中间有巨大的质量和紧密的结构,所以那中间可能是一个黑洞,但是今天的证据还不足。太阳系诞生45.6亿年前,当然这些天文学的时间有正负1亿年的差值很正常,就像我们记不住你是具体在哪一天学会说话的,你大概能记住你在哪一个月,或者可能是哪一年学会说话,今天的探测的方法也就精确到此为止了。
又大概过了1000万年,在银河系当中,我们在离银河系最近比较远的一个臂上,我们的地球开始诞生。
最开始诞生的时候,地球不是今天这个样子,而是很热,根本不适合生命生存。又过了七八亿年,我们今天看到的证据大概是在34亿年到38亿年之间,这些证据也在不断的更新,可能找到了一些原始的生命的痕迹。
到了23亿年到26亿年年前,由于蓝藻的集体工作,地球开始以一个星球式的方式,大家共同的配合,终于干掉了厌氧菌。另外一种假设是厌氧菌因为把镍用完了,大家不造“镍”了,所以他们败给了这些蓝藻绿藻。
地球终于变成了今天的是一个以氧气为主要供能的一个状态。21亿年前,从前热这时冷,第一次雪球事件让整个地球就变成了一个像大汤圆一样的东西。在这次危机过后,真核细胞可能诞生,当然什么原因使得冻了以后就出现了真核细胞,这个过程我们还不得而知。
当你学习这种漫长的演化史的时候,你会觉得生命其实就是那么一瞬间。
到了10亿年前,我们看到了新的证据,有性生殖开始来到了这个地球上。结果又一次雪球事件,大概在7.2亿年前,这一次所带来一次大冰河期,所有的海全部被冻结上了,有点像流浪地球外面的样子。之后就到了肉眼可见的生命出现,进入了显生宙也就是前寒武纪这个时期,出现了肉眼可见的多细胞生物。这个时间是5.38亿年前,寒武纪的时间应该是在这个奇点上为准。
在云南昆明边上的一个城市,有一个澄江化石博物馆。这个澄江化石博物馆你几乎能看到寒武纪当中非常多的了不起的这些物种。在寒武纪大爆发之后,能看到大量的三叶虫,大大小小,小的只有几厘米,大的有半米多长。
再到天下第一鱼,再然后我们终于有了陆生植物,植物上岸了,由最基本的藻类,慢慢的开始变成了地衣、苔藓。到这个时候他们还没有维管束,时间又过了几亿年之后,我们终于迎来了被子植物或者说开花植物。
哺乳动物与人类的演化第一朵花、第一只鸟,我们今天认为应该发生在辽宁的西北部,阜新、朝阳那一片地区。再到恐龙灭绝的6600万年前的K-T事件,小行星撞到了墨西哥湾,可能引发了长达数个月甚至更长时间的火山爆发。在这个过程中,曾经不可一世的统治了整个地球一亿多年,从二叠、三叠、侏罗、白垩这几个季过去以后的恐龙,离开了历史舞台。哺乳动物在恐龙的威胁下瑟瑟发抖,偷偷藏起来,因为体积很小所以躲过去了。
人类之所以有时候更像鸟是因为大哺乳动物,其实原本都是昼伏夜出的,在恐龙的生态位下,白天不敢出来晚上才出来活动觅食。
我们看很多的猫科动物的捕猎都是在傍晚或者是在晚上。从这个意义上讲,最大的未必活下来,适者生存生存而不是强者生存,这就是演化的不二的道理。
我们的灵长目的祖先猴子们,当然最开始的猴子不长现在这个样子,而是很像松鼠。它们分化出来的猴科,也就是我们今天能看到差不多有超过四百多种的猴子。
我们本来是猿的一种,在2000万年前我们人猿开始出现了。人猿总科,我们的猩猩、大猩猩、倭黑猩猩,包括红毛猩猩,包括长臂猿加上人,我们终于和我们过去的猴子们分道扬镳了。最后的猴子们应该是像狒狒、山魈这样的大型的狭鼻猴,后来有一分支就变成了猿,人猿相揖别大概在700万年前。
非洲之所以被称为是人类的故乡,因为我们能追溯到的目前的至少化石证据包括人种多样性的证据,是支持这一点。700万年前的乍得沙赫人,有可能是我们最早的,或者说我们全球范围内目前来看是古人类的祖先。
据说这些猿受不树上生活,所以从树上跳下来,结果发现站住了就没有再回到树上。我们渐渐开始用两条腿站立,慢慢的可以直立行走。这一演化发生的具体位置还有待确定。
600万年前,我们似乎看到了今天我们这一支智人的祖先。也就是说在这一刻,黑猩猩和人我们是最后分开的。慢慢的我们彻底走上了一条和今天的人猿总科其他的这些目不一样的这些道路。
370万年前,莱托里足迹非常有意思,可能是有一群南方古猿悄悄的开始了智人的迁徙,就像马斯克今天想去火星一样。其实我们就是在不断的拓圈,这也是我们生命一直以来追求的事情。
320万年前大家都知道露西,这是第一个南方古猿,今年刚好是露西的遗骨出土50周年,我们管它叫人类的共同祖母。有一个著名的电影叫《超体》的英文名就叫Lucy。
Lucy得名其实是因为他们挖出来的时候正好放了一首歌,这个歌的名字叫《Lucy在镶嵌钻石的天空里唱歌》有的时候不要问这个基因为什么叫这个名字,某种程度上讲,我们有时候命名也是很随意的。比如在博物学当中,说到斑鸠,我们会起个名普通斑鸠,其实并不普通,我们可以叫它常见斑鸠,但不要叫它普通斑鸠,每一个斑鸠其实都不普通的。
General我们在人工智能领域就会给它叫通用人工智能。可是为什么命物种的时候就叫人家普通斑鸠、普通斑马,其实他们真的一点都不普通。这事情可能得怪林奈,也怪我们当时翻译的不好。
250万年我们开始会用石器了。最开始从打制然后到磨制,我们开始精确去使用这些自然给我们的这些坚硬的东西。之后我们可以吃肉了,也可以用它去自卫。
从180万年开始,我们发现确实有一批人尝试走出非洲。当然,非洲这个定义在当时并不存在,非洲是现代的定义的,这就是最近尤瓦尔赫拉利写的这本书《智人之上》。我们不要把今天只存在了几千年的概念当成终极的概念。我们学习历史的唯一原因是要从历史中走出来。
大脑的巨变这里面产生了一个巨大而关键的变化,因为我们开始能够去捕猎,又尝试用火,又尝试拓圈,又尝试吃鱼。所以大脑得到了史无前例的能量的供给,让我们的大脑从黑猩猩的400毫升突然就跃迁到了630毫升,然后又在非常短的时间内跳到了今天的1400毫升。
这个过程中我们必须再回忆一下脑是怎么出现的。第一个细胞是没有脑的,肯定是一个单细胞生物。但你不能说没有脑就没有智能。最新发表的文章发现不仅仅是神经元会学习,所有的细胞都会学习。基因编辑技术不是人类的发明,而是人类的发现。
基因编辑技术恰好是我们以微生物为师,一个细胞它依然可以通过串联回文重复序列来完成它对于各种各样的基因的攻击。所以其实单细胞就是有智能,单细胞最开始智能就是简单的离子通道神经传导。类似于为什么心脏或者我们的内脏可以不断的蠕动和发生它自己的一系列的肌肉的规律性反应。
最开始原生动物,我们用的传递物质可能是神经肽,然后到了海绵,就开始有了类现在的突触,再之后到了栉水母,这是目前已知的最早的生成了神经网络的物种。再到涡虫,涡虫已经有了类眼,就已经开始对光特别的敏感。再到早期的鱼类,从脊索到脊椎,文昌鱼这类头索类的物种,其实他们已经是慢慢的诞生了自己的神经系统。
当开始从鱼类四条腿慢的往上走,那条叫提塔利克的鱼爬上岸,我们变成了两栖动物和爬行动物,出现了爬行脑,也就是接近于大家今天的脑干位置。
当生物发展进化走到了鸟和哺乳动物这一步,我们渐渐开始有护崽行为,产生了爱情,我们称之为这是情感脑。一直到我们的前额皮质,自己的脑门这个地方是我们的最新的皮层。大脑是860亿个神经元,然而我们的新皮层大概是130亿到180亿个神经元,我们脑就是这样一步一步诞生。今天的人工智能能领域讨论堆GPU能不能堆出智能。我认为能,因为我们就是这么堆出来的。
小鼠脑只有7000万个神经,猴脑有60亿,人脑有860亿个。而尤其是在人脑后期的前额皮质层的这部分,我们的额叶的大量的神经元的突出的增加。就让我们有了情感,有了智能,有了悲悯,这是我们生而为人的意义。
我们直立人在欧洲演化成海德堡人,在亚洲演化成北京人。38万年前我们终于不住洞了,开始自己搭个房子,不管是树的、坑的或者是石头的。35万年前我们好色了,注意不是那个好色。我们说的是我们开始通过不同的颜色来区分,我们开始有了不太一样的种群部落这样的一个概念。
30万年前尼安德特人可能也会思考,。从海德堡人演化成尼安德特人,2.5万年前被智人干掉了,但是他们很多的基因都存在了我们的体内。今天非洲以外的现代人,每个人的基因组当中有1.5%到3%的尼安德特人的基因,有好的有坏的。
25万年前我们接近于现代的智人终于出现了,15万年前我们共同祖先的夏娃也出来了。我们又一次走出非洲,同时在这个迁徙的过程中,我们有些离世的。因为我们神经系统已经很发达了,我们开始对死亡有了更深的理解,我们诞生了宗教的最开始的这种感触,开始去做我们的祭祀、丧葬,开始去怀念我们的先人。
因为我们走出非洲,不同的气候、不同的阳光,不同的适应环境,就使得我们和而不同。但是切记,生物学上只有一种人不能以肤色去区别人种,那就像你用毛色区别家猫一样可笑。这个世界之所以美丽,就是因为它从来没有放弃任何一种色彩。
7万年前又出现了一次冰河事件,是因为火山爆发引起的。接下来就是多巴聚灾理论,曾经现在有多篇文章讨论。当时这个时候人类最少,智人的种群降到了大概只有1万人。能走过今天就是因为他度过了这样一个特别窄的一个阶段,所以剩下的都是精英。
人类终于弄明白了,我们不能再被冻死了,所以我要穿衣服。发明了针,开始去缝缝树皮、缝兽皮。这里面有非常多有意思的文章,比如说《人类什么时候有衣服》,通过看体虱是什么时候出来的,就是跟你共生的虱子的演化时间,那应该是你已经穿上衣服的时间。我们是通过我们中性进化的理论来推出了人类大概穿上衣服的时间。
不能光有一个共同的妈妈夏娃,我们的Y染色体应该来自于共同的父亲,这就是Y染色体,亚当。我们看到智人的迁徙,这个时候不仅仅是通过脚了也通过船,我们到了地球的各种各样的地方。同时在这个路上大家开始不断的写、画,我们看到了今天大量壁画,大量的岩洞,包括这其中很多的画中还有公牛、猛犸象。
农业与文明的演进通过白令海峡的大陆架,我们终于到达了美洲。万物复苏,我们经过了新鲜女木事件以后,终于地球又到了一个暖周期。然后城市的兴起,农业的诞生。
1万年前在浙江,我们到稻耕渔黍,我们开始尝试去驯化水稻。西亚和非洲的先民驯服了牛、东南亚的居民先民开始种植甘蔗,印第安人种南瓜,苏美尔人种小麦,同时还驯服了绵羊。然后印第安人在亚历斯山开始去种玉米。8000年的时候,苏美尔人其实已经开始利用农田水利了。
8000年前终于包括中国人,我们开始养鸡、喝鸡汤了,我们成功把鸡驯化了,或者说是鸡把我们驯化了。地球上有80亿人,中国人每年一个人能吃至少是7只半鸡,还能吃半头猪,这差不多就是我们的蛋白的摄取结构。
7000年前我们开始吃香蕉,印第安人他们开始研究种土豆,苏美尔人开始做青铜,6000年前人类进入到了青铜器这样的一个冶金时代。然后5600年前我们终于驯化了马,马、狗,这些都是我们特别好的物种。
但是我们没有驯化猫,猫是个例外,是猫驯化了我们,猫之所以不捕食你就是因为你比他大太多了。猫科动物到今天见什么抓什么。如果你长得像老鼠那么小,你可能很快就被它干掉了。澳大利亚的鸟被猫干掉了,78%野鸟被野猫干掉了。所以澳大利亚现在野猫又开始泛滥。所以大家之所以喜欢猫,有可能是你搞不定猫。
5500年前楔形文字出现,埃及这个时候开始造大金字塔。3600年前,可可被印第安人开始种植,赫梯帝国已经从青铜转向了冶铁。我们也会讲,春秋会冶铁战国会炼钢。我们在全世界的背景来看,各美其美,美人之美,美美与共,天下大同。并不是什么东西都是咱们中国人搞出来,是谁做的就按照今天的证据把它讲清楚。
3300年前殷墟,我们今天看到的商朝,包括腓尼基字母,有了字母,慢慢的后面才产生了一系列的拉丁文。2500年前,今天天天吃到的糖我们终于把它搞出来了。糖人类真的吃得上糖,每个人都能吃得上糖,这差不多要到20世纪初才完成的事情。大量的黑当年贩卖到美洲,实际上就是为了种甘蔗。
2200年前终于一统秦两汉,我们的长城、秦始皇变成第一个始皇帝,直到1969年,因为中间的过程都是历史课会学的内容。1969年人类首次登月,希望我们再次返回到月,就像我们人类走出非洲是一样的。
结语在上世纪的1994年,《暗淡蓝点》的作者卡尔萨根写道:我们的那一艘旅行者号要飞离冥王星的时候,他用当时仅剩的电把太阳系边缘拍的照片传回来了,他说我们的地球就在那,不到一个像素的暗淡蓝点。
不管你经历过什么,你的爱人,你的仇人,多伟大的圣人或者是骗子,他们都在这个蓝点上,这就是我们的一切。所以学天文学能让人类感到谦卑,学生命科学能让大家意识到平等。
今天我们已经研究到了普朗克常量的基本粒子,我们在粒子的世界当中越来越精细,然而我们却不断的思考生命到底是怎么来的。我相信若干年后,人类一定会勇往直前,努力的成为多行星物种,寻找新的家园。
但是如果把整个46亿年到今天的我把它浓缩成100岁,看一看人类出现的时间,在这100年里仅仅是1.98天,还不到两天的时间,就是人类的全部历史。
我们就是这样演化过来的,原来他们遍布山野,后来我们驰骋太空。原来他们蜷缩山洞,后来我们蜗居楼宇。原来他们食不果腹,后来我们衣食无忧,原来他们恐惧自然,后来我们九天揽月。
原来他们觉得世界很大,后来我们认为地球很小。原来他们茹毛饮血,今天我们车水马龙,人类对地球奥秘的探索永未停歇。
对地球历史和未来的好奇心,驱使着一代代的学者投入到对整个的数理化天地生的探索当中。我们一直思考的那些宏大而深邃的问题,思考着关于宇宙学、生命学,包括我们意识学的问题。
请永远保持一颗谦和和好奇的心,我们一起期待下一场革命的到来。
你们想打破现在的物理学吗?我们正在酝酿,新的时代即将“来临”!