认识人与自然的关系，一定要从地球生命系统的整体角度，而不是以人类为中心的概念，因为人与自然的关系，它是相互作用的关系，是一个共生的关系，如果从历史演化的角度看，这个共生互惠的关系是在演变的。
朱茂炎
中国科学院 院士
中国科学院南京地质古生物研究所 研究员
我来自中国科学院南京地质古生物研究所，向大家介绍一下我和我的团队关于做复杂生命起源和早期演化的一些故事。
大家脑子里应该有一个正确的认知——生命没有低级和高级，但是它确实有简单到复杂，生命确实是从简单到复杂这样一个整体的演化的过程。
那么什么是复杂生命呢？我们人类，包括随处可见的植物，还有我们天天经常吃到的这些蘑菇，这些都是复杂生命。
因为它的形态，它的功能，它的生理现象都是非常复杂的。那么这些生命有一个共同的特征，它是复杂多细胞真核生物。
你要把复杂的多细胞真核生物，放在生命之树上的话，按照达尔文演化的理论，包括我们看不见的细菌，包括近几十年来大家才知道，在各种极端环境下发现的古菌，它跟真核生物都在这个系统树上，是这个树的三个主干，但都来自一个共同祖先。
那么复杂生命就是从一个共同祖先，从单细胞走向了多细胞，从没有细胞核的生物，变成了有细胞核的生物，从原核生物到真核生物。
这样一个过程的演化，这就是演化论要去做的，去理解我们到底从哪里来，要到哪里去。
达尔文在一百六十多年以前写他的《物种起源》这本宏篇著作的时候，他就遇到一个问题。
大家知道生物演化的一个最直接的证据，来自于古生物学家提供的化石证据，当年他在写《物种起源》的时候，就遇到这样一个问题。
大家看这个屏幕上有一个三叶虫，它在地球上好像是突然出现的，因为在所谓的寒武纪出现，三叶虫之前 这个地球上并没有被看到。生命如何一步步演化成这样复杂的三叶虫这样的生命？
所以达尔文就非常的奇怪，他就说，如果没有证据表明，在三叶虫之前，有局部演变成三叶虫的话，那我的理论就不成立了，这是对他演化理论最大的挑战。
就这样，达尔文为了认为他认为他的理论是正确的，他就说，可能的解释是，寒武纪之前的这个生物化石，是没有记录下来的。
实际上一百六十多年以来，全球的地质学家和古生物学家，都在寒武纪之前这样的地层，去寻找生命的证据。
实际上我们知道，地球现在有45.6亿年的时间，而且生命大概在38~40亿年，就可能在地球上出现了，而且大概在二十几亿年前的时候，真核生物就出现了，所以寒武纪出现的动物是这样一步步过来的。
但是这并没有回答一个关键的问题：把寒武纪大爆发算在整个生命演化的长河下，整个寒武纪爆发的时间，只占了整个地球历史的1%的时间。
这个演化的速度是非常快的，如果你不把这个问题讲清楚的话，那么达尔文的进化论就受到攻击，那些非科学的人会找到另外的理论来解释你。
屏幕上这本书叫《达尔文的怀疑》，它有一个副标题——寒武纪大爆发是典型的智能设计的实例。
谁设计的？这本书是《纽约时报》的畅销书，作者是剑桥大学地球物理学博士，我就发现这本书的封面上的三叶虫，就是我拍的照片。
我认为是进化的，他说是创造的？
你一个古生物学家，在前寒武纪找不到这些动物有存在或者演变的证据，你就不能说明你演化论是正确的，怎么办？
我要讲讲我们中国的古地质学古生物家近几十年来，在这个领域做了非常多的贡献。
你如果听过澄江生物群的话，发现了一个特异埋藏化石群，发现了基本上我们现在地球上所有的动物的类型，几乎都出现了，而且发现了我们认为跟我们一致的这种原始的脊椎动物。
而且我们在贵州的瓮安这个地方，一个6亿年前的磷矿里面，发现了保存细胞核和细胞结构，亚细胞结构的动物的祖先。
我在2019年建国七十周年，有一本专著，我写了一个总结。后来我们发现从动物起源到寒武纪大爆发经历的时间，至少超过1亿年的时间。
我提出的模型叫多幕式的灭绝和辐射模型，我们是支持了演化理论的构成，并不支持创造论这个过程。
那么这样是不是问题就解决了呢？并没有。
如果生命在40亿年前就开始出现的话，为什么不早不晚，动物这样的复杂生命，在6亿年前左右开始在地球上出现了，你不觉得奇怪吗？
实际上生命演化，跟地球的演变，是相互在一起的一个过程。
这个时候地球到底发生了什么？整个地球表面从岩石圈，到大气圈到水圈，都发生了巨大的变化。海洋在不停的扩张和闭合，大陆在不停的分裂和碰撞，大量的火山活动。
在6亿年前后发生了氧气的快速增加，地球早期是缺氧的。
一个非常奇怪的现象，在6~7亿年之间的时候，地球经历了极端冷和极端热的气候。冷到什么程度？赤道的大洋完全都被冰封盖了，一两公里的海冰在那里，地球成了一个雪球；然后雪球以后，怎么开始又变暖和 又化掉了呢？又一个超级的温室效应，地球的表面平均温度可能45℃以上，这样的极端冷和极端热的气候，在这里面发生了两次，而且我们的动物就在这个事件结束之后就开始出现了。
我们同时不得不去想一个问题，动物只是复杂多细胞，或者复杂生命中的一支，那么在它之前发生了什么？我们必须要去问这样的问题。
如果我们给出一个真核生物一个系统树的话，它来自于一个共同祖先，我们把它叫做LECA。
复杂的多细胞生命，在它的系统树上只占了少数的几支，大部分是单细胞生物，或者简单的多细胞生物，你要想回答复杂生命的起源，和早期演化问题，你必须要回答两个问题。
一个是从没有细胞核的细胞，变成有细胞核的细胞，从原核生物变成真核生物，这是生命演化的一个大步；第二个你要把单细胞的真核生物，变成多细胞生物，生命才可能变得更加大，更加复杂，真核细胞合并在一起，集中在一起，然后细胞发生分工合作，然后就可以形成更加复杂的生命形式，这就是多细胞化。
因为多细胞化有一个重要的过程，是细胞程序性死亡。这个过程如果发生了变化或者变异，不匹配了，这个生命就走向死亡。
多细胞过程对于演化生物学家，或者说分子生物学家，是非常重要的事情，我们古生物学家能为这个问题，做些什么答案呢？
我们从整个演化的角度来说，真核多细胞生物的起源 目前没有共识，有两个模型，我们叫两个工作模型。
第一个模型就是说，真核生物的共同祖先，出现在大概在16亿年前，然后到10亿年前之后才开始快速的多样化；还有一个模型就是说，真核生物共同祖先是在10亿年出现以后，快速的出现了多样化。
中间你发现10~16亿年之间，有这样一个很长的时间段，是一个非常缓慢演化的阶段。
到底哪个模型是对的？我们首先能不能找到多细胞最早的共同祖先？
目前的学界接受的模型是叫浅时模型，10亿年前真核生物的共同祖先才出现，而且迅速的多细胞化，快速的多样化。
因为它的证据来自于什么呢？所有的现代的真核生物包括我们自己，它有四个共同特征，它的细胞的囊孢是非常开口，它能够形成非常复杂的细胞形态，包括外面有装饰，真核细胞它有膜结构，这个膜结构有特殊的组分，它需要脂结构，需要有氧呼吸。
但是古生物学家告诉你们，我们目前发现的10亿年前的这些生物化石，从形态上看起来像真核生物，但是我们并没有发现脂类形成的化石，我们叫分子化石证据——甾烷，而且在10亿年前的所有目前发现的化石，都是在缺氧的环境下生长的，所以这是浅时模型的证据；
那么另外一个证据是支撑浅时模型，它认为在10亿年确实发现了微型的多细胞真核生物，包括褐藻和绿藻，是大家公认的一种多细胞藻类，所以这是目前学界的共识，这个模型对不对呢？
因为分子生命学家告诉我们，真核生物或者真核的多细胞生物，可能起源的更早，要早于10亿年，这不是一个很大的矛盾吗？作为古生物学家，可能需要去解决这个问题。
在1934年的时候，北京大学的高振西先生就开始了研究，发现中国的燕山地区，有一套保存非常好的地质记录，从18亿年一直到12亿年，现在叫著名的“中上元古界蓟县剖面”。
我们国家第一代地质学家，就是说在六七十年代，一直到九十年代的时候，在这个地方的地层里面就发掘化石，那时候尽管技术上，研究手段比较差，但是他在自己的中文文献里，包括甚至在国外文献里面也发表过，说在16亿年前后有真核生物出现，包括有绿藻、褐藻这样一些东西，但是在那个时代并不被国外学者所接受。
但是新世纪以来确实有很多新的工作，发现这个地方16亿年前有真核生物，是单细胞结构，保存得非常好，这个是毫无争议的，目前被全球公认的，学术界所有共识，认为是真核生物的，最早的化石记录。
而且不仅仅如此，在1995年，天津地质矿产研究所的朱士兴老师就发现了肉眼可见的几毫米到厘米级的，有机质碳膜化石，他认为这是多细胞真核生物化石，也就是说生命在这个时候是肉眼可见，而且是复杂生命。
他1995年在《Science》杂志发表，但是发表以后并没有引起学界的共识，包括世界的科学大牛都认为，朱老师发现的这个，可能认为是微生物体破碎的一个结构，并不是生命的单个个体。
但是这样的发现既然没有得到共识，我们是不是可以去做呢？
有一年，一个偶然的机会，他非常热情的邀请我到他家里去做客，包括我们的国际合作团队。
一进门就在他家里面，有很多托盘装的化石标本，就在这个桌上，我带了一块标本，上面有很多黑乎乎的这些东西，是有固定形态的，但是这个化石这么大，摆在朱老师家里，我就不得不问，朱老师，你这个化石是从哪里来的？
他告诉我这个是高于庄组，实际上我知道那个地方是15.6亿年的地层，有这么大的化石吗？完全突破我的认知，我就觉得非常的奇怪，是真的吗？
真的，他发现的！
首先我都比较怀疑，这个东西真的是15.6亿年吗？教科书里面，所有同行都没有，从来不会想到 15.6亿年前，生命可以长到几十公分，宽度可以达到七八十公分，高度可以达到将近五十公分，这么高的这种生命，就像海洋里面吃的海带一样的，很奇怪啊。
后来我们真的去了，而且也就在现场就发现了，没问题了，时间地点我们非常确定。
后来我说，朱老师我们能不能一起合作，把它研究发表一下？
大概花了三年多的时间，做了形状和分析，它有蛇形的、楔形的、线形的、披针形的，而且每一个标本，它是有固定的形态和形式的，只有真核生物才能形成这样的完整的，有固定的形态的生长方式的个体形式，毫无疑问我们认为是真核生物。
为了打破别人的质疑，甚至我们把这个石头拿下来，放进酸里去泡，而且泡的是微体多细胞结构。
后来我们把它发表了，就看出来15.6亿年前，如果你要看这张图的话，跟现在的海洋是一样的，很大的这种宏观藻类在那里出现了，那么这个完全突破了以前所有的学界的认知。
因为以前学术界的共识是，这种大型的多细胞的藻类，要到6~5亿年以后地球上开始有的，那我们把这个提前了将近10亿年的记录，那么如果这个地方是10亿年就出现的话，以前讲整个生命演化缓慢，地球的变化也非常的慢，这个过程可能就不对啊。
还有一个想法，如果你在15.6亿年就长这么大，那么生命演化有一个基本的规律，我们叫Cope's rule（柯普定律），生命从整体上从小到大，如果15.6亿年有这么大的多细胞真核生物，那在之前应该有小一点的多细胞真核生物，是不是可以去发现呢？
实际上科学界在当时发表以后，我们认为是非常有力的证据证明这是宏体的，肉眼可见的大型的多细胞真核藻类，国际学界并没有共识，我这里有一句话就是说，学界从来都是保持怀疑态度的，科学之所以进步就是不停的质疑，为什么呢？
因为你只有在燕山地区发现了，再没有在别的地方发现过，为什么？
这就带来一个新的问题，这时候有这么大的多细胞真核藻类，那它之前应该有小一点的。
小一点有个好处，小的单细胞化石保存细胞结构非常好，它容易保存下来，如果我在那个岩石里面，通过酸处理去泡的话，是不是能泡到多细胞藻类化石呢？
我们觉得有这个信心，当年我有一个研究生，正好要做博士研究生的开题，她叫苗兰云，她说，老师我对这个东西感兴趣，我们是不是可以去做？
因为现在的研究方法更先进，我们可以通过酸处理以后，把它细胞结构泡出来。
后来我们要到燕山地区，几十个剖面去采样，采回来以后把它弄碎放到氢氟酸里去泡，然后用盐酸去清理，然后制成薄片。
我现在肉眼是看不见这里有东西的，实际上这里有多细胞真核化石在这里面，它要接受非常高端的显微镜，以及做结构和成分的分析。
尽管我们剖了很多很多标本，后来我们只在一个剖面上看到，这里细胞结构非常的清楚，每一个个体的细胞是不一样的，大小和形态都是不一样的，这是典型的多细胞真核生物的这个证据，然后我们经过了很多形态学的比较和分析，包括成分的分析。
我们认为这是多细胞绿藻，然后在某些细胞里面，还发现了圆形结构，我们认为这是绿藻的生殖细胞，这些就坐实了这个东西是多细胞绿藻化石。
后来我们把它发表在 《Science Advances》上，然后《Science》 杂志上当时写了一个很长的报道，采访了全球很多演化生物学家，认为这非常重要，改变了复杂多细胞生物的演化线，被评为2024年度的“全球十大科学突破”，完全超出我的想象。
当时从我们的脑子里面就想，多细胞化是非常重要的一个科学问题，涉及到生命健康，所以从演化的角度来说是非常重要，它认为这样一个发现改变了人们的认知，那么到底改变哪些认知呢？
多细胞真核生物不晚于16.4年开始出现，比学界以前公认时间早了6亿年；还有一个问题就是说真核生物出现以后，很快就发生了多细胞化，这就支持了前面我讲的，是深时模型，就是说真核生物共同祖先起源的更早。
实际上这个演化不仅是改变了认知，更启发了我们更多的新的思考，为什么10亿年前，刚才讲的那种大型的多细胞藻类化石，记录非常的少，仅仅是昙花一现吗，还是没有保存？那么特别是大型的那些，它容易保存为化石，为什么你到5亿年以后，地球上才开始出现，开始繁盛了；
第二个问题我们还要去回答的是，大家知道真核生物，复杂生命，它需要氧气，而且目前发现了，他们认为化石都是缺氧的环境，那么是不是早期的真核生物，或者早期的复杂生物，它不需要氧气呼吸，有没有这种可能呢？如果这个不可能的话，那是不是那时候的地球的氧气，不是我们现在认为的，那种很低的状态可能认知是错的，氧气可能已经达到了这个程度，可能是有局部，有一个短时间地球的氧气可能增高了呢？
这样的科学问题可以不停的去问，那么氧气对于复杂生命有那么必要吗，是不是还有其他的这种控制因素，控制了复杂生命的演化，这些都是我们要做的事情。
这是一个生命和地球协同演化的过程，很多问题我们是未知的。
我们要理解生命的演化，一定要从一个整体的角度去看，是地球和生命相互作用的结果，不是哪一个自愿，或者一个影响因素就可以解决问题的。
如果你要看人与自然的关系的话，一定要从地球生命系统的整体角度讲，而不是以人为等级的概念，以人类为中心的概念来讲人与自然的关系，因为人与自然的关系，它是相互作用的一个关系，是一个共生的关系，如果你要从历史演化的角度，而且这个共生互惠的关系是在演变的。
所以你要想认清人类目前在地球系统这个链条上，只是其中的一环的时候，你才能够正确的理解，人类和地球未来是什么样的，你才能有具体这样一个正确的世界观，所以我这里要向大家呼吁，地球生命系统演化观的概念。
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