来源：果壳
如果要给人类对未来的执念列个名单 ， 机械金属骨骼必须拥有姓名 。 从漫威系列中的钢铁侠到《攻壳机动队》中拥有“机械义体”的少佐 ， 他们以钢铁合金取代人类现有的钙质骨骼 ， 成为超级人类 。
作为一个曾经从单车上做抛物线落体、直接 pia pia 摔裂 7 根肋骨的人 ， 不禁想追问一句：自然界那么多元素 ， 为什么非要用钙做骨头 ， 金银硅镍不香吗？如果是金元素作为骨骼的主要成分 ， 摔倒不就是闹着玩儿的事了嘛 。
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如果摔了不会骨折 ， 那就可以随随便便摔了 。 日常对话：“今天您摔了吗？”“在摔 ， 勿cue 。 ”
人类为什么选择了钙质骨骼？这得回到数亿年前 ， 从故事的开端说起 。
骨骼崛起：说好的一起软呢？
在几十亿年的漫长演化中 ， 生命究竟是在哪一刻首次拥有了骨骼 ， 我们至今还无法给出确切的答案 。 但至少在 6.35亿~5.41亿年前的埃迪卡拉时期 ， 只有极小部分生物拥有骨骼 ， 其余的大多数家伙仍是软绵绵的 。 它们躺在海底 ， 不擅长移动 ， 各自以微生物席为食 ， 彼此并不打扰 。
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埃迪卡拉时期生物群复原图 | Ryan Somma
这样的岁月静好 ， 随着寒武纪到来而被打破 。 此时 ， 地球变暖 ， 海底植物增加 ， 氧气大量积累 。 这为地球提供了更多的食物和更适宜的环境 ， 催生了体积更大、能够快速移动、更耗氧的动物 。 生命种类和形态的暴涨 ， 带来了所谓的“寒武纪生命大爆发” 。
随之而来的 ， 是物种之间愈发激烈的竞争 。 狩猎者与猎物之间的角逐大量出现 ， 攻守双方都得加紧“升级装备” 。 例如 ， 它们需要更先进的视觉系统 ， 精准定位对方 。 全身绵软的状态 ， 也无法满足迅速行动的需求 。
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有的生物则在此时发展了挖洞躲避的能力 ， 如已经灭绝的加拿大虫 <em>Canadaspis</em> ， 这让它们能向下开发生存空间 | Claire H 。/ Wikimedia
它们必须把自己支棱起来 ， 用硬构造支撑身体 。 就这样 ， 为了吃到和防止被吃 ， 骨骼成为了演化之路无可避掉的一环 。
制造骨骼：谁是“天选之子”？
骨骼演化是一个漫长的过程 ， 但我们不妨将数千数万年的历史 ， 浓缩到寒武纪海底一只小虫子的身上——就强行给它取名“托尼”好了 。 不论作为捕或被捕的一方 ， 想要在寒武纪这个修罗场里活下来 ， 托尼都必须让自己硬起来 ， 它的出路之一是生物矿化——沉积矿物 ， 制造坚硬的身体结构 。
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不知道托尼长什么样子 ， 但在寒武纪早期 ， 大部分小虫子都长得恍恍惚惚 ， 例如这个在云南澄江生物群发现的云南火把虫（<em>Facivermis yunnanicus</em>）| Franz Anthony
【新浪科技综合|啪唧一摔，骨头就折。老祖宗怎么就没换个材料造人呢？】生物矿化在很久之前就已经发生 ， 但其马力全开还是在寒武纪 。 此时气温上升 ， 冰川融化 ， 海水侵蚀海边的沉积岩 ， 将岩块中的钙、铁、钾等金属离子带到海水中 ， 这为托尼们提供了丰富的矿物质原料 。
但要用哪一类矿物质 ， 托尼还有很多选择 。
选择一：沙粒碎片和植物残骸
如果托尼要求不高 ， 可以用分泌物将沙粒碎片（如云母）和植物残骸黏在身上 。 虽然手法凑合 ， 工艺粗糙 ， 但也不失为一种早期的外骨骼（外壳）造型 。
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寒武纪早期 ， 将云母片黏起来作为“外壳”的小虫子 <em>Onuphionella durhami</em> | Signor & McMenamin
选择二：铁化合物
如果托尼是个真·头铁的小虫子 ， 可以选择铁质外骨骼 。 例如鳞角腹足蜗牛 ， 不仅脚上覆盖硫化铁鳞片 ， 躯体还有三层外壳 ， 从外而内分别是硫化铁壳、有机角质层和钙质壳 。
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必须拥有图片的鳞角腹足蜗牛（<em>Chrysomallon squamiferum</em>）| Kentaro Nakamura <em>et al 。 </em>
选择三：二氧化硅
托尼还可以成为硅基生命一代目 ， 用二氧化硅打造外骨骼 ， 例如放射虫 。
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放射虫类化石 | Shan Chang ，Qinglai Feng ，Lei Zhang
选择四：钙化合物
不过 ， 上面所说的例子都少见 ， 最主流的选择还是钙化合物 。 因为对于普通小虫子托尼来说 ， 它在选择矿物质时 ， 需要考虑诸多现实因素：
首先 ， 这种元素在环境中的含量必须足够高；其次 ， 有机体要能够在细胞层面运输、调控、利用它们 ， 才能制作生物矿化物 。
在骨骼演化之始的海洋环境中 ， 钙离子含量丰富；而且几乎所有细胞都可以调控生物体内部的钙质水平 。 自然界存在最广泛的碳酸钙矿——方解石和霰石 ， 因此成为生物矿化的主要来源 ， 是托尼们制作外骨骼的首选 。
至此可以回答 ， 在演化之初 ， 我们的虫子祖先尝试过用各种矿类来打造外骨骼 。 但可能是当时的海洋环境和大多数生物体内本身的机理 ， 让钙质骨骼成为最大赢家 。
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寒武纪早期的小壳化石 ， 是托尼们的重甲（外骨骼）| Precambrian Research
生物矿化是一个复杂的过程 ， 涉及矿物质的沉淀和生长 ， 需要各种蛋白质的参与 。 在演化进程中 ， 更改矿物质非常困难 ， 这就像一个大型工厂突然改做其它产品 ， 所有相关的设备都必须调整和更换 ， 成本太大 。
到现在为止 ， 骨骼的生成已经和环境非常契合 ， 没有理由再做改变 。 钙质骨骼不仅出道即王者 ， 还成为了长盛不衰的“天选之子” 。
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寒武纪生命大爆发 ， 带有外骨骼的生物大量出现 | Carel Pieter Brest van Kempen
骨骼启示：硬才是王道霸业
生命对光的感知 ， 诱使视觉的出现和演化 ， 这如同推翻的第一块多米诺骨牌 ， 引爆寒武纪生命大爆发 。 骨骼的出现 ， 则如同绿巨人浩克变身 ， 拔地而起 ， 撑起演化之路的强势突破 。 这两者是演化的结果 ， 反过来又成了演化的动力 ， 促使更多物种出现 。
在骨骼化的道路上 ， 我们越走越远 。 今天看到的昆虫如蝗虫和蟑螂、甲壳动物如螃蟹和虾、腹足动物如蜗牛、双壳动物如蛤蜊等 ， 壳就是它们的外骨骼 。
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蝉在树上留下的外骨骼 | Sputniktilt / Wikimedia Commons
内骨骼的演化也几乎同时发生 ， 出现了脊椎动物这一分支 。 有了脊椎的支撑 ， 大型脊椎动物开启了对陆地的征途 。 在离开大海后 ， 亿万年间 ， 生命在陆地开拓、协作、追逐和相互绞杀 ， 并在一次又一次的大灭绝后 ， 最终演化出背骨直立的人类 。
2014 年 ， 古生物学家在纽芬兰岛发现了 5.5 亿年前的遗迹化石 。 软绵绵的不擅移动的埃迪卡拉动物们 ， 在上面留下了无规则的活动痕迹 。 我们仿佛看到 ， 它们由于没有硬壳支撑而跌跌撞撞地摸索 ， 由于神经系统未演化 ， 它们无法感知周围环境 ， 亦无法与近邻打个招呼 。
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埃迪卡拉时期的化石 。 由于这一时期只有很少的生物拥有外骨骼 ， 其他软绵绵的动物几乎不可能被保存下来 ， 因而现存的化石主要是遗迹化石 ， 它们记录了古生物活动时留下的遗迹或遗物 | Calla Carbone and Gut M 。Narbonne
在这层化石上方 1.2 米处 ， 痕迹变得有规律 ， 密集地排布在沉积岩上 。 其中有一条弯弯曲曲的痕迹线 ， 在某个节点后突然变得笔直 。
古生物学家猜测 ， 这可能是寒武纪一只小虫子留下的活动痕迹 。 它或许突然发现猎食者 ， 迅速逃离；或者直接被捕食者拖走 。 这一条笔直的痕迹 ， 很可能是因为有了硬的骨骼才可以留下 。 在一次次的绞杀中 ， 自我升级 ， 努力突围 ， 这就是生命在演化史上的漫漫征途 。
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寒武纪节肢动物的抓痕 | Calla Carbone and Gut M 。Narbonne
没有人能够精准推算 ， 这 1.2 米对应着多长的时间；仅凭化石证据 ， 也难以拼凑出骨骼演化的全貌 。 但我们可以谨慎地说 ， 拥有骨骼的生命 ， 就在这 1.2 米之间大量出现 ， 不断繁衍——而它们的后代之一 ， 刚刚敲下这行字 。
想一想 ， 5.4 亿年前的小虫子面对强大的对手 ， 为自己打造了一副骨骼 ， 让命运俯首；而今的我们 ， 继续在科幻世界里期翼机械骨骼的出现 ， 渴望用它筑起巨浪之中船体的钢骨之撑 ， 拥有对命运的掌控 。
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机械骨骼已经成为了科幻作品里的常见设定 |《攻壳机动队》
遥远的过去和无可预想的未来 ， 仿佛就在此交叠 。
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