本書的兩位作者從最小的種子蝦到巨大的恐龍和藍(lán)鯨，從最早的細(xì)菌群落疊層石到大堡礁，從外骨骼到內(nèi)骨骼，探索了各種各樣的骨骼創(chuàng)新，這些創(chuàng)新使生命得以擴(kuò)展到地球上各種各樣的環(huán)境中。同時，他們討論了氣候變化使某些骨骼的形成面臨風(fēng)險，還將未來的骨骼考慮在內(nèi)，包括我們可能會越來越多地將金屬和塑料元素融入我們自己的骨骼中，以及在其他行星上建造骨骼的可能材料。這將是一次跨越數(shù)億年的骨骼探索之旅，帶領(lǐng)讀者走進(jìn)不可思議的骨骼世界。

多大是大？

骨骼中的“大”是一個相對概念。對于一只微小的單細(xì)胞有孔蟲（阿米巴蟲有殼的親戚）來說，直徑超過1厘米的骨骼便是大的骨骼，但就是數(shù)十億這樣“大”的有孔蟲——被稱為貨幣蟲——的骨骼堆積在一起，形成了建造埃及吉薩金字塔所用的石灰?guī)r。不過，因為我們自己是脊椎動物，所以從這個角度來說，我們?nèi)祟愅鶎薮蟮募棺祫游镉∠蟾羁?，例如巨大的藍(lán)鯨，最大的藍(lán)鯨體長超過30米。然而如果單從身長的角度來說，有些恐龍比藍(lán)鯨還要大，南美白堊紀(jì)的阿根廷龍的身長可能近40米。這些“巨型”動物的骨骼都是長在身體內(nèi)部的。

那么，對于那些骨骼長在身體外部的動物而言，它們最大能長到多大呢？根據(jù)經(jīng)驗，答案似乎是3米，這個答案是針對全身覆蓋外骨骼而言的。如果外骨骼在演化過程中縮小或消失了，那么約束條件變松，動物就能長得更大。大王酸漿魷（這真的是這種動物的學(xué)名）是一種巨型軟體動物，體長可近14米。它的祖先是有外骨骼的，如今的大王酸漿魷也有骨骼，只不過它們的骨骼已變成了內(nèi)骨骼——因形似羅馬士兵的短劍，人們稱其為“羅馬短劍”。大王酸漿魷的體形真的十分巨大，比最大的大白鯊（體長超過6米）還要大。不過大王酸漿魷主要是觸手很長，它的軀干只有2～3米長。

為什么從人類的視角看，有著外骨骼的動物一般體形都比較小呢？

這其實是一個工程學(xué)問題。骨骼支撐著身體的各個組織，包括一些比較重的結(jié)構(gòu)組織，例如主要器官。同時，骨骼還要為肌肉提供附著點，動物生長的時候骨骼也會隨之生長，從而使得支撐結(jié)構(gòu)變得更厚。這就出現(xiàn)了兩個明顯問題：那些有著外骨骼的動物如何帶著外骨骼生長呢？這種本質(zhì)上中空的管狀外骨骼，又是如何持續(xù)地支撐著動物的身體的呢？

對于那些擁有開放式外骨骼的動物（例如軟體動物）來說，第一個問題很容易解決，因為隨著它們的生長，它們的殼體也會增長。像散大蝸牛（又稱庭園蝸牛）這種腹足動物會在殼體上長出新的螺圈，而雙殼動物，例如扇貝，則會在邊緣長出新的殼。不過即便如此，現(xiàn)存最大的雙殼動物大硨磲體長通常也只有1米多，而遠(yuǎn)古時期最大的雙殼動物白堊紀(jì)史氏疊瓦蛤可能是大硨磲的兩倍大。

對于節(jié)肢動物來說，它們的組織是完全被外角質(zhì)層包裹住的，例如蜘蛛和龍蝦。因此，在殼上長出新的螺圈或在邊緣長出新的殼并不能解決第一個問題，而且也是不可能實現(xiàn)的。對于節(jié)肢動物，尤其是陸地上的節(jié)肢動物來說，這是一個大問題，因為它們在生長過程中必須蛻去外骨骼，從而形成新的更大的外骨骼。這時候的節(jié)肢動物十分脆弱，很容易受到攻擊。這可能也是節(jié)肢動物整體的體形都較小的其中一個原因。因此，在《X放射線》中，被巨型螞蟻攻擊的洛杉磯當(dāng)局什么都不用做，只要等著螞蟻們蛻殼，然后就可以輕而易舉地干掉它們。

除此之外，這些巨型螞蟻還要面對一個重大問題：隨著它們的體形越來越大，它們身下的腿會被壓扁。這些巨蟻的骨骼是薄薄的中空結(jié)構(gòu)，本質(zhì)上是一根細(xì)長管子包裹在螞蟻那六條細(xì)小的管狀腿之外，這就是問題所在。電影中受輻射變異的螞蟻其體形增大了1倍，體重增加了8倍，但是它們那中空的管狀腿無法承受增加的體重，唯一的辦法便是增加骨骼厚度，可是這又會讓骨骼變得太重，從而使螞蟻的肌肉衰竭?？蓱z的螞蟻！當(dāng)然，那只30米高的塔蘭圖拉毒蛛將會處于更加悲慘的境地。

如果《X放射線》和《狼蛛》的制片人選擇有很多條腿的巨型馬陸——雖然這種生物并不像巨蟻和狼蛛那樣令人恐慌——也許更說得通。至今最大的陸地節(jié)肢動物是節(jié)胸蜈蚣——一種能長到2米多的馬陸。慶幸的是，它只生活在3億年前的石炭紀(jì)熱帶叢林中。節(jié)胸蜈蚣曾被認(rèn)為是一種兇猛的掠食者，不過它更可能是一種有著溫和口器的植食性動物。那么，節(jié)胸蜈蚣是如何長到那么大的呢？可能有幾個原因。首先，根據(jù)它的體形大小可以推斷，在它所處的石炭紀(jì)，節(jié)胸蜈蚣可能鮮有天敵。畢竟，在“殖民”陸地的過程中，節(jié)肢動物是贏在起跑線上的。在數(shù)億年前的志留紀(jì)晚期，節(jié)胸蜈蚣的祖先便是移居陸地的先鋒隊。因此，它們早就適應(yīng)了石炭紀(jì)的環(huán)境。此外，石炭紀(jì)大氣層中的氧氣含量很高，可能高達(dá)35%，更有利于大型陸地節(jié)肢動物。雖然我們不知道節(jié)胸蜈蚣的呼吸系統(tǒng)到底是什么樣的，但是根據(jù)現(xiàn)存馬陸的呼吸系統(tǒng)類推，它很可能通過每節(jié)身體的外骨骼上兩對與氣管系統(tǒng)相連的微小表面瓣膜或氣門進(jìn)行呼吸。它的氣管系統(tǒng)本身就是一系列外骨骼內(nèi)陷形成的，從而直接將氧氣輸送到動物的組織內(nèi)。在節(jié)胸蜈蚣身上，它的氣管系統(tǒng)很可能連接著貫穿全身的長管狀心臟。陸地節(jié)肢動物的這種氣管系統(tǒng)并不能像脊椎動物的肺或者鰓那樣有效地將氧氣輸送到各個組織，這也是它們體形受限的另一個因素。