如果你现在正在读这本书，那么我可能就不需要再去说服你“化石很有趣”了——但化石有用吗？古生物学是科学中像恐龙一样已经作古的学科吗？古老的骨头能提供与现代世界相关的信息吗？有一种观点认为，古生物学研究的就是一堆死亡的东西。初看之下，除了给孩子们带来乐趣外，古生物学似乎只不过是在描述一些布满灰尘的骨头。对此我的回答是：化石是独一无二的，因为它们包含着关于地球生命起源的深刻见解。对于分子永远无法解决的问题，它们却可以给出答案。初看之下，骨骼和牙齿“暴露”了生物有机体的存在和消失——某些群体是何时出现和消失的？而且他们在哪里生活？同时，它们为我们理解所有动物的关系提供了一个框架。化石可以告诉我们，过去不同时期动物和植物的多样性以及它们居住环境的变化。然后我们就可以利用化石描绘出生物进化所走过的奇异之旅：自然选择踮起脚尖般渐进式的历程以及偶尔的飞跃。我们还可以通过化石，记录不断变化的气候和大气情况，海洋酸度和温度，以及各种生态系统的功能和繁殖力。把所有这些信息综合起来，我们就能够确定全球范围内各地质时期的进化模式。但除此之外，这些古老的骨头还能告诉我们：如今已经灭绝的动物，曾经是如何活动的。它们是跑着、跳着还是爬着经过地球表面的？它们在自己所处的环境和生态中扮演什么样的角色？古生物学家的工作大多是围绕着化石进行的，他们在本土或是异国寻找化石；在海岛和荒漠间开采化石；用纸笔或是电脑记录化石；用肉眼或射线深入了解化石，但更为重要的是，古生物学家已经意识到，他们通过化石得出的结论会纠正或者加深我们对于这个世界和人类自身的理解。
1989年，从上海交通大学毕业以后，叶军前往美国新墨西哥大学学习。两年后，他进入科罗拉多大学攻读博士学位，跟随JILA研究员约翰·霍尔（John L. Hall）做研究。现代古生物学与先进科技密不可分，但在多年以前，古生物学家就已经对自然界的早期动物包括人类的谱系有了深刻的理解。对于化石来说, 骨骼通常是唯一的信息来源。古生物学家会注意到骨骼的特征, 并给出 “评分”，所有的分数都被放在一个叫作 “特征矩阵” 的大表格中，通过这个表格, 系统发生分析就可以计算出动物之间的关系。 古生物学家罗伯特·布鲁姆关于哺乳动物起源研究的杰出之处，在于他并不是像以往那样只对相关信息进行简单的描述。他想要掌握动物间的 “家庭关系”，提出了详细的解剖学问题，并且专注于对骨骼特性 (我们如今仍然用这种方法来区分不同的动物群体) 的研究，诸如某些特定骨骼的位置或者分化的牙齿的发育等共有衍征。这些是理解合弓纲动物、 兽孔目动物以及犬齿兽亚目动物之间关系的基础，现在被用于一种叫作系统发生学(phylogenetics) 的分析形式。依靠这种方法布鲁姆识别出了兽孔目动物的 369 种新类型的区别特征，其中 210 种至今仍然有效，麝足兽属动物也依此法得名。在 1937 年, 布鲁姆发现了兽孔目动物 (我们就属于这个类群) 下的犬齿兽亚目动物的第一批成员之一，并将其命名为原犬鳄兽( Procynosuchus)。这个名字在希腊文里意为 “之前的狗鳄鱼”，原犬鳄兽属于犬齿兽亚目的原犬鳄兽科，而犬齿兽亚目是哺乳类的祖先。 20世纪30年代，布鲁姆在约翰内斯堡附近的洞穴中发现了早期古人类化石，其中一个洞穴叫作斯瓦特克朗斯 (Swartkrans)，现在是 “人类摇篮世界遗产地”的一部分, 在这里, 人们发现了过去几百万年中括匠人 ( Homo ergaster)、傍人 (Paranthropus) 和能人 (Homo habilis) 在内的猿类化石, 它们都属于包括现代人类在内的多毛的猿类分支。正是在这个遗址, 人们发现了一些古人类使用火和骨制工具的最早证据。通过这一发现以及其他许多化石发现，布鲁姆在科学探索人类起源的过程中发挥了关键作用。
如果一提起古生物学家，你脑海中仍然会浮现出《夺宝奇兵》男主印第安纳·琼斯（Indiana Jones）的形象，或者甚至是《老友记》中罗斯（Ross）的形象，那你就大错特错了。忘掉鞭子吧，真正的古生物学家随身携带的是笔记本电脑。他们可能需要一顶帽子以便进行为数不多的实地考察，但大多数人会把钱花在舒适的办公椅上，因为他们的大部分时间都会在电脑前度过。
编码是古生物学家技能包中的一个重要工具，借此他们能够收集大量信息并进行统计分析。古生物学家打代码就像我们大多数人打字发短信一样平常，取CT（计算机断层扫描）结果就像普通人取外卖咖啡一样平常。灭绝生物的科学研究正在发生根本性的转变。这也是我写这本书的部分原因。利用统计方法分析大数据以及常规的 CT 化石扫描开辟了全新的研究领域。我们的知识也因此突破了曾经为笔、纸和敏锐的双眼所限制的边界。
在布鲁姆作出重要发现的几十年后，现代的古生物学家通过同步X射线，使我们对化石材料的理解到达了另一个维度。
你很可能听过类似的耸人听闻的故事: 一些物理学家在瑞士地下建造了一座设施并用它来旋转粒子, 结果会不可避免地创造一个黑洞, 或者撕开空间进入另一个维度, 或者会终结时间本身乃至摧毁宇宙。欧洲同步辐射装置有点像这样的装置。人们用它来做很多事情: 从理解酶的结构，到找出为什么再冷冻的冰激凌尝起来特别糟糕的原因。它还提供了关于化石生物的前所未有的新数据，这彻底改变了古生物学的实践并能够揭示出我们哺乳动物的起源。
在同步加速器巨大的储存环内，电子以接近光速的速度快速移动着。在存储环周围有一系列的磁铁，它们会作用于电子以产生 X 射线。正是这些 X 射线可以用来扫描化石，“透视” 岩石以及骨骼本身，使我们能够前所未有地详细地阐明它们的结构。这项技术以及那些熟练使用它的人的过人之处在于: 第一, 通过解释交替的阴影，观察标本内部；第二, 人们会旋转物体来得到一系列这样的阴影。然后它们会交织在一起，通过数字技术从内到外重建整个物体的三维空间。
工作人员的手指在键盘上不停地移动，计算粒子束穿过我化石的路径，以及如何将投影组合在一起。最后，我们需要 10 个小时才能以 6 微米的分辨率扫描化石最重要的部分。一微米等于0. 000 006 米或千分之六毫米。换句话说，我的扫描结果的分辨率 (每一个像素) 是一个小细菌的大小。
当我们完成所有工作后，我终于可以让侏罗纪斯凯岛的哺乳动物 “复活” 了。结果证明，斯凯岛是侏罗纪一些最重要的哺乳动物群体的家园。扫描结果显示斯凯岛的骨骼来自柱齿兽目动物———侏罗纪的开拓者。侏罗纪对我们来说意义重大，因为它也是最早的现代哺乳动物谱系出现的时期。与现代生态系统一样，中生代哺乳动物扩展到多个栖息地，它们的身体也随之发生了变化。而牙齿的形状是它们成功的关键因素。对于柱齿兽目动物而言，牙齿打开了一扇门，使之发展出了第一批专门的游泳、攀爬和挖掘技能。古生物学家研究的化石材料来源于在一次次大灭绝中消失的动物，在这个层面上，化石不仅可以拼凑出人类进化的来路，也可以解释离我们不远的第六次大灭绝中人类的归途。如今，约有60％的哺乳动物被人类饲养作为食物，而与此同时，野生哺乳动物现在只占现存哺乳动物总数的4％。对于全球多样性来说，这是一个毁灭性的画面。家畜和人类只是合弓纲动物在３亿年进化过程中微不足道的一部分。四分之一的哺乳动物物种正面临灭绝的危险——我们正在摧毁我们的谱系所坚持的一切。我们正生活在“人类的时代”，即人类世。但讽刺的是，人类世的标志性特征，是人类自己创造了一个无法维持自己生存的世界。我们人类现在就像那颗小行星。在这次大灭绝事件中，人类就像是喷涌而出的熔岩。历史正在重演，但与过去的地质时代不同，除了破坏，我们也有能力阻止灭绝并修复我们的世界。如果我们做不到这一点，那么就是时候迎来一个老鼠和蟑螂的世界了。我们如此鄙视它们，但我们真应该羡慕它们的灵活性和韧性。我们现在是一个行走的灾难类群。当全球粮食和水资源短缺导致农业停滞时，我们可能会像之前的其他哺乳动物一样，向昆虫寻求营养。家畜和宠物不太可能陪伴我们到遥远的未来——尽管有些可能会比我们活得更久。在这次大灭绝中幸存下来的哺乳动物，将和前几次一样：体型小、穴居、昼伏夜出，而且是多面手。这是它们在过去2.1亿年里一直奉行的一种生活方式。所以它们很擅长这个。我们正面临着不确定的时代。如果非要说化石记录中有什么极大的安慰的话，那就是生命总能以某种方式存活下来。虽然我毫不怀疑合弓纲动物将一如既往地继续进行这场竞赛，但拿着接力棒的可能不会是我们人类了。
