沃尔科特出生于1850年,在纽约尤蒂卡附近一个中等收入家庭长大,父亲在他婴儿时期突然去世后,家境更加拮据。小时候,沃尔科特发现自己有寻找化石的天赋,尤其是三叶虫,并建立了一个足够出色的收藏,以至于路易斯·阿加西以一笔小小的财富——相当于今天的7万美元——买下了它,用于他在哈佛的博物馆。尽管他几乎没有高中学历,并且在科学方面是自学成才,沃尔科特还是成为了三叶虫领域的权威,并且是第一个确定三叶虫属于节肢动物的人,该类群包括现代昆虫和甲壳类动物。
1879年,他在新成立的美国地质调查局找到了一份野外研究员的工作,并表现出色,以至于在十五年内升任局长。1907年,他被任命为史密森尼学会秘书,并一直任职到1927年去世。尽管承担着行政职责,他仍继续进行野外工作并大量写作。“他的书填满了一个图书馆的书架,”福蒂说。并非偶然的是,他还是国家航空咨询委员会的创始董事之一,该委员会最终成为美国国家航空航天局,即NASA,因此可以理所当然地被认为是太空时代的祖父。
但他现在被铭记的是他在1909年夏末,于不列颠哥伦比亚省,高高地在小镇菲尔德上方的伯吉斯山脊下,做出的一次精明而幸运的发现。故事的通常版本是,沃尔科特和他的妻子骑马在山间小径上,经过伯吉斯山脊下方时,他妻子的马在松散的石头上滑倒了。沃尔科特下马帮助她时,发现马蹄翻起了一块页岩板,上面有特别古老和不寻常类型的甲壳类动物化石。当时正在下雪——加拿大落基山脉的冬天来得很早——所以他们没有逗留,但第二年一有机会,沃尔科特就回到了那个地点。他沿着推测的岩石滑落路线,爬升了750英尺,接近山顶。在那里,海拔8000英尺处,他发现了一处页岩露头,大约有一个城市街区那么长,里面含有无与伦比的化石阵列,这些化石来自复杂生命以耀眼的多样性爆发出来后不久的时刻——著名的寒武纪大爆发。沃尔科特实际上找到了古生物学的圣杯。这个露头后来被称为伯吉斯页岩,很长一段时间里,它提供了“我们观察现代生命及其全部丰富性起源的唯一视角”,正如已故的斯蒂芬·杰伊·古尔德在他广受欢迎的著作《奇妙的生命》中所记录的那样。
古尔德,总是那么严谨,通过阅读沃尔科特的日记发现,伯吉斯页岩的发现故事似乎被稍加润色了——沃尔科特没有提到滑倒的马或飘落的雪——但无可争议的是,这是一次非凡的发现。
对于我们这些在地球上只停留短暂几十年的人来说,几乎不可能体会到寒武纪大爆发距离我们有多么遥远。如果你能以每秒一年的速度向后飞入过去,大约需要半小时才能到达基督时代,而回到人类生命的开端则需要三个多星期。但要到达寒武纪的黎明,你需要二十年。换句话说,那是在极其遥远的过去,世界也与现在大相径庭。
首先,在五亿多年前伯吉斯页岩形成时,它并不在山顶,而是在山脚下。具体来说,它是一个陡峭悬崖底部的一个浅海盆地。当时的海洋充满了生命,但通常这些动物没有留下记录,因为它们身体柔软,死后会腐烂。但在伯吉斯,悬崖坍塌了,下面的生物被埋在泥石流中,像书中的花朵一样被压扁,它们的特征以惊人的细节得以保存。
从1910年到1925年(那时他已经七十五岁了),沃尔科特每年夏天都去挖掘,共挖掘了数万件标本(古尔德说是八万件;一向无可指摘的《国家地理》事实核查员说是六万件),他把这些标本带回华盛顿进行进一步研究。无论是在数量上还是在多样性上,这个收藏都是无与伦比的。一些伯吉斯化石有壳;许多则没有。一些有视觉,另一些是盲的。种类繁多,据一项统计有140种。“伯吉斯页岩包含了前所未有的解剖学设计差异范围,即使是今天世界海洋中所有的生物也无法匹敌,”古尔德写道。
不幸的是,根据古尔德的说法,沃尔科特未能辨别出他所发现的重要性。“沃尔科特从胜利的边缘夺走了失败,”古尔德在另一部著作《八只小猪》中写道,“然后以最深刻的方式误解了这些宏伟的化石。”他将它们归入现代类群,使它们成为今天蠕虫、水母和其他生物的祖先,从而未能认识到它们的独特性。“在这样的解释下,”古尔德叹息道,“生命始于原始的简单,然后不可阻挡地、可预见地向着更好、更复杂、更多样化的方向发展。”
沃尔科特于1927年去世,伯吉斯化石基本上被遗忘了。近半个世纪以来,它们一直被锁在华盛顿美国自然历史博物馆的抽屉里,很少被查阅,也从未受到质疑。然后到了1973年,一位名叫西蒙·康威·莫里斯的剑桥大学研究生参观了这个收藏。他被自己发现的东西惊呆了。这些化石远比沃尔科特在他的著作中描述的要多样和壮丽得多。在分类学中,描述所有生物基本身体构造的类别是门(phylum),而在这里,康威·莫里斯得出结论,一抽屉又一抽屉都是这种解剖学上的奇特之物——所有这些都令人惊讶且无法解释地未被发现它们的人所认识。
他和他的导师哈里·惠廷顿以及另一位研究生德里克·布里格斯一起,在接下来的几年里对整个收藏进行了系统性的修订,随着发现接踵而至,一篇又一篇令人兴奋的专著不断涌现。许多生物采用了不仅与之前或之后见过的任何生物都不同,而且是奇异地不同的身体构造。其中一种,欧巴宾海蝎(Opabinia),有五只眼睛和一个末端带爪的喷嘴状口鼻部。另一种,一种名为皮托虫(Peytoia)的圆盘状生物,看起来几乎滑稽地像一片菠萝。第三种显然是用一排排像高跷一样的腿蹒跚行走,并且如此奇特以至于他们给它取名为怪诞虫(Hallucigenia)。收藏中有如此多未被认识到的新奇事物,以至于有一次打开一个新抽屉时,康威·莫里斯被听到著名地喃喃自语:“哦,他妈的,又一个门。”
英国团队的修订表明,寒武纪是身体设计创新和实验空前活跃的时期。近四十亿年来,生命一直缓慢前行,没有任何明显的向复杂性发展的迹象,然后突然之间,在仅仅五百万到一千万年的时间里,它创造了至今仍在使用的所有基本身体设计。随便说出一种生物,从线虫到卡梅伦·迪亚兹,它们都采用了最初在寒武纪派对上创造的结构。
然而,最令人惊讶的是,有如此多的身体设计未能成功入选,可以说,并且没有留下后代。根据古尔德的说法,伯吉斯动物中至少有十五种,也许高达二十种,不属于任何公认的门。(这个数字在一些流行记述中很快增长到多达一百种——远超剑桥科学家们实际声称的数量。)“生命的历史,”古尔德写道,“是一个大规模清除,随后在少数幸存种群内分化的故事,而不是传统观念中稳步增加卓越性、复杂性和多样性的故事。”进化上的成功,似乎是一场彩票。
一种确实设法通过的生物,一种名为皮卡虫(Pikaia gracilens)的小型蠕虫状生物,被发现具有原始的脊柱,使其成为所有后来脊椎动物(包括我们)已知最早的祖先。皮卡虫在伯吉斯化石中绝非丰富,所以天知道它们离灭绝有多近。古尔德在一句著名的引言中毫不怀疑地认为我们的直系成功是一个幸运的偶然事件:“将生命的磁带倒回伯吉斯页岩的早期;让它从一个相同的起点重新播放,那么像人类智慧这样的东西能够出现在重播中的几率就变得微乎其微了。”
古尔德的书于1989年出版,获得了普遍好评,并在商业上取得了巨大成功。当时普遍不为人知的是,许多科学家根本不同意古尔德的结论,而且很快事情就会变得非常难看。在寒武纪的背景下,“爆发”很快将更多地与现代的脾气有关,而非古代的生理事实。
事实上,我们现在知道,复杂生物至少在寒武纪之前一亿年就存在了。我们本应该早得多就知道这一点。在沃尔科特在加拿大做出发现近四十年后,在地球的另一边,澳大利亚,一位名叫雷金纳德·斯普里格的年轻地质学家发现了更古老、并且在某种程度上同样非凡的东西。