序
我們現在知道，地球的生命已經曆了至少35億年的進化曆程了。我們可以肯定現今這多彩的生物世界是由距今35億年前簡單的細胞生命演化而來。可是我們不禁要問，在35億年前地球上的生物是什麼樣子的。
第一章 遠古海洋中的霸主-三葉蟲
三葉蟲的形態
三葉蟲，是一種已經滅絕的海洋節肢動物，生活在寒武紀到二疊紀，它們曾經是海洋中非常普遍的生物。三葉蟲沒有留下直係後代，我們今天隻能從鱟（hoù）身上看到一點點它的影子，但由於有200多年的研究曆史，古生物學家對它的了解已經非常詳細。三葉蟲軀體背麵是堅實的骨骼，稱為背甲，腹部主要為柔軟的腹膜和兩排細長的腳，像現今的蝦一樣。大多數化石都僅保存了三葉蟲的背甲，隻有極少數特殊埋藏條件的化石庫才保存了包含腹部附肢的三葉蟲化石，如我國著名的寒武紀澄江化石庫。背甲由前向後分為頭部、胸部、尾部，其中胸部又包括苦幹胸節；而縱向則被兩條背溝分為中軸和兩側的兩個肋部。由於背甲分為三個部分的特征相當非常明顯，就好像三片並排的葉子，故把它稱作"三葉蟲"。三葉蟲成蟲一般長3~10厘米，但也有少數身體長得很大，體長可達70厘米。
絕大部分三葉蟲在海底過著棲息生活，用扁平的身體貼在海底作緩慢的爬行，由於需要一定的光線和足夠的氧氣，它們隻能活動在水較淺的地方，而無法到達很深的大洋海底，所以今天大量各種各樣的三葉蟲化石都存在近岸淺水的沉積物體中。隻有少數三葉蟲物種可以在水中浮遊或遊泳，如生活在奧陶紀的圓尾蟲類三葉蟲。
盡管三葉蟲的外形多種多樣，但總的來說可分為兩大類，遊泳生活的三葉蟲都有很好的流線體型，而在海底過著棲息生活的種類則相反。大英博物館的福迪作了以下實驗，分別將在海底過著棲息生活和遊泳的三葉蟲模型放入水槽，當在海底過著棲息生活得三葉蟲遇到水流時，水流會在它身體周圍形成各種旋渦，說明這種體型對水流有很大的阻力，成為遊泳的障礙，是海底爬行動物的特征。遊泳的三葉蟲因為其流線型體型，在遇到水流時會形成層流，所以受到的阻力就很小。
奇妙的眼睛
三葉蟲的眼睛非常靈敏而奇妙，也許是世界上第一雙複眼，每隻眼睛都是由許多精密的獨立單元組成，可以把不同的光線組合成一個統一的影像，今天的螃蟹也有相似的眼睛。而有些三葉蟲則擁有更加優越的複眼，每個單眼都有獨立的晶體，可以把光線聚焦。這些複雜的單眼是六角形的，長在頭頂的眼睛可以讓三葉蟲瞻前顧後。
但它為何需要如此精細的視覺呢？古代海洋中也有許多獵食者，墨魚的祖先在那兒獵食三葉蟲，就像今天的墨魚捕食螃蟹一樣。當三葉蟲警覺到危險後，它有很好的自衛方法，他們背部的關節非常靈活，當發現危險時，三葉蟲可以卷曲起來，保護脆弱的腹部，甚至頭部有突起，尾部有孔，可以扣起來，使它們看起來像個球。所以今天我們可以發現很多以不同卷曲程度保存的三葉蟲化石。
生長發育
一個三葉蟲是如何長大的呢？它需要通過定期蛻殼才能長大，因為背甲在保護三葉蟲的同時，也限製了軟軀體的長大，所以每蛻一次殼，都會形成一個較大的新背甲，而原來的背甲則被遺棄。這些不同大小的背甲都可以形成化石保存下來，這就為我們今天研究三葉蟲的個體發育提供了有利條件。
科學家將背甲化石保存的三葉蟲個體發育過程分為三個階段--原胎期、分節期、成蟲期，但理論上在原胎期之前還應存在另兩個階段--卵、卵孵化以後到初次形成堅硬背甲之間的階段，這兩個階段至今仍未發現有化石保存。原胎期初期的三葉蟲多半為球形或卵形，頭部、胸部和尾部都還沒有分化，身上隻有數對向不同方向生長的粗大的刺。加拿大科學家斯佩伊）等通過研究認為這種形態特征非常適合在水中浮遊的生活方式，說明盡管三葉蟲成蟲大都生活在海底，但它們在發育的早期卻是在海中浮遊生活的。球形的外形很快就變成了扁平的圓盤形，背甲也分化為頭和尾兩部分，這標誌著新的個體發育階段--分節期開始了，這時三葉蟲的生活方式也由浮遊轉變為底棲。分節期的三葉蟲要經曆一生中最多的蛻殼次數，每蛻殼一次或幾次都會長出一節新的胸節，當胸節數不再增加時，三葉蟲就到了成蟲期。大多數三葉蟲在發育的早期階段每脫殼一次，軀體都有明顯的長大，而到分節晚期和成蟲期，這種變化不再明顯。
繁衍後代
三葉蟲雌雄異體，通過有性生殖繁衍後代。從19世紀中葉起科學家就已經開始關注三葉蟲的雙性形態現象，但雌性三葉蟲和雄性三葉蟲到底有什麼區別，古生物學界一直說法不一。有人認為同一種三葉蟲中長一些的個體是雄性，寬一些的是雌性；也有人認為雌雄兩性的區別是某一特征的有無。
滅絕的原因
盛極一時的三葉蟲為什麼會在二疊紀末全部滅絕，沒有留下任何後代？這是古生物學長期關注的問題。一種觀點認為，在這個時期地球上發生了大規模火山噴發，全球氣溫上升，海水中氧氣含量減少，海平麵突然下降等事件，海水中的浮遊生物總量急劇減少，而這些浮遊生物正是浮遊生活的原胎期早期的三葉蟲的食物，由於幾乎找不到食物，古生代海洋中到處可見的三葉蟲在二疊紀以後的海洋中終於銷聲匿跡了。但是正好6500萬年前恐龍滅絕的原因，至今還隻能是各種假說一樣，曾經是海洋生物霸主的三葉蟲在古生代末期的滅絕之謎，還要通過更多的研究才能解開。
第二章 筆石之謎
筆石是一種早已滅絕的海洋動物，它從5億多年前的寒武紀開始出現，幾經盛衰，到3億多年前的石炭紀就全部滅絕，留下許多待解之謎。因為這種化石乍一看來，非常像用筆在石頭上寫的字或畫出的圖案，因此被形象地稱為筆石。據考證，第一塊筆石化石發現於18世紀，但當時沒有人知道這是什麼生物，有的認為是地衣苔蘚植物或藻類，也有的認為是苔蘚動物、軟體動物或腔腸動物。直到1865年美國人赫爾發表《魁北克的筆石》，才真正確認這是一種完全不同的群體動物。
奇特的形態
筆石是什麼樣子呢？通過化石了解到它的形態十分奇特，有的呈樹狀，有的假展翅飛翔的大雁，還有的像張開的弓，但最奇異的還要數那些表麵布滿各種網眼、中間圍成一個空腔的"網兜狀"的細網筆石，科學家們認為這些"網眼"是因為局部組織退化而成。筆石的大小差異懸殊，大的筆石體長度可達2米以上，小的則隻有約1毫米。如此之大的形態差異令多少學者感到困惑不已。這種如此奇怪的、又已經滅絕的海洋動物，它沒有現生代表，也無法和其他化石類型比較，以致於至今都沒有人能確切地說出它的分類位置。但我們知道，在現在的海洋深處有一種十分相似的動物，叫杆壁蟲，這是一種漂浮在海水中、靠一些腐食生活的類群，屬於半索動物門，介於無脊椎動物和脊椎動物之間。筆石和杆壁蟲有許多相似之處，如外形、器官特征和超微結構等，因此，多數學者認為，筆石動物也是一種半索動物，並把它單獨列為一個綱--筆石綱。
筆石動物的軟體部分早已腐爛分解，未能變成化石，所以現在所見到的筆石化石都隻是它的硬體部分。通過對這些硬體部分的超微分析，我們現在知道這些硬體是膠原蛋白質的，這種成分本身不算希奇，現生動物的肌健、軟骨等都是由它組成的，奇怪的是生活在幾億年前的筆石體全部是由它組成的，這和其他由鈣質或矽質成分組成的生物有明顯差別。這表明，筆石動物有很強的柔韌性，在海水中可以隨波搖擺。盡管筆石動物的形態變異很大，但都有一些共同的特征，是區分筆石和其他化石的主要依據。首先，筆石動物都有一個最初的生長點，叫"胎管"，是一個圓錐形的器官，筆石體就從圓錐體中的空腔開始逐步生長。通過"胎管"，筆石動物生長出一些分叉或不分叉的枝，這些枝的分叉方式和空間排列格局大多是不一樣的，構成了筆石動物形形色色、千姿百態的形狀。每一個枝上通常都含有一係列排列整齊、形態相近的管狀體，我們稱之為"胞管"。現在我們已經知道，筆石動物像珊瑚一樣，也是一種群體生物，一個個的筆石蟲體就生活在這種"胞管"中。"胞管"的形態變化很大，直的、彎的、卷曲的、喇叭狀的、角狀的、薩克斯管狀的，有的還生出很多刺，刺還可以分叉或互相絞結。"胞管"形態和枝的分叉和排列方式都是筆石分類的重要依據。
筆石的生活方式
筆石動物是如何生活的呢？化石研究表明，它有兩種基本的生活方式，一種是像一棵樹一樣，固著在海底，然後向上生長，原始的筆石動物都采用這種方式；另一種是漂浮在海水中，這是比較先進的類型，它們除了通過筆石蟲體的觸手做適當的擺動前進外，大多數情況下是隨波逐流。筆石動物可以生活在海水的各個深度，但在不同的深度上有不同的類型，具有深度分帶現象。反推過來，通過發現地層中的筆石類型，就可以知道當時海水的深度。在不同的緯度帶，筆石動物也不一樣，有些類型就隻生活在高緯度地區，而另外一些類型就隻生活在赤道地區，因此筆石動物的地理頒布也存在緯度分帶現象。為什麼會有這種分帶現象，現在還不清楚。
筆石動物又是如何繁殖的呢？我們知道，在約5億到4億年前的奧陶紀和誌留紀，筆石動物是極期繁盛的，而且遍布全球，其數量之多遠遠超過其他生物，有時在一塊標本上就可以發現數以百計的筆石化石，可以想象，在當時的海洋中筆石動物一定多得"遮天蔽日"。有科學家考證，當大量的筆石動物死後腐爛時，要消耗大量的氧氣，從而可以在海水中形成一個缺氧層。我們通過化石所知的筆石動物無疑是無性繁殖的，但許多古生物學家認為它肯定存在有性繁殖的時期，因為它不能像一些原始的單細胞生物那樣通過分裂或出芽等方式產生新的個體。更令人驚歎的是，波蘭的古生物學家幾十年前就聲稱，在筆石的胞管中發現了已變化成化石的筆石蛋和筆石胚胎。盡管如此，我們對有性繁殖時期的細節還了解甚少，還需要有更多的證據。
筆石動物吃什麼？什麼生物吃它？它的壽命有多長？筆石學家們普遍認為，筆石是靠吃懸浮在海水中的有機質生存，通過筆石動物纖毛觸手的擺動，筆石蟲體的口部吸入海水，把有機質過濾後再吐出來。數量如此之多的筆石動物如果沒有"克星"，也就是說沒有其他動物吃它，是不可思議的。最近，英國科學家發現了筆石動物被捕食後形成的糞粒，表明確實有其他生物以筆石動物為食，但無法確定是什麼生物。是原始的魚類？三葉蟲？還是屬於軟體動物的鸚鵡螺？目前還清楚，但將來通過研究與筆石動物共生的生物，分析捕食過程中留在筆石動物身上的傷痕，這一問題將會逐步得到解決。筆石動物的生存壽命很難估算，因為通過化石無從知道筆石動物的生長速度，英國的古生物學家們通過從南太平洋深海中捕獲的現生半索動物--頭盤蟲的生長速度，推算出筆石動物的最長壽命可以達到10多年。這一估算是根據保存在英國劍橋大學的一個70厘米長的筆石化石得出的，而我們知道，世界上最大的筆石動物可以超過2米，因此，估計它的壽命將在30年以上。
對筆石的研究
筆石動物是如此絢麗多姿，多得不計其數，無疑在古海洋世界裏扮演著重要的角色，但是它對我們有什麼用呢？首先，大家都知道生物總是處在不停的演化中，但演化的速度有快有慢，如我們人類，從幾百萬年前出現在現在，已經變得如此形形色色，並遍布世界的每個角落，演化非常之快；但也有一種古老的舌形貝，5億年前就已出現，到現在仍然保持原來的形態，生活在海濱地帶，演化極其緩慢。通過筆石學家們的研究發現，筆石動物是一種演化速度非常快的生物，通常一個新的物種產生後短短100萬~200萬年就滅絕，因此每一個時期的類型都不一樣。反過來，我們就可以通過筆石化石來確定地層的時代，如有一種奧陶紀時期的香蕉筆石從出現在滅絕隻延續了約200萬年，隻要發現它，就可以知道那裏的地層時代是距今4.6億年。