達爾文在《物種起源》的第十章《論地質記錄的不完全》中，曾小心翼翼而又非常明確地指出：“如果同屬或同科的無數物種真的會一起產生出來，那麽這種事實對於以自然選擇為依據的進化學說，的確是致命的。”
萬分不幸的是，這種致命的故事真的發生了。而且在達爾文活著的時候就已經把他攪得頭昏腦漲。因為在當時，寒武紀物種大爆發已經是一個讓很多人津津樂道的話題了，特別是神創論者，更是把這個事情拿來作為上帝創造萬物的有力證據。對此，進化論者必須作出解釋。否則，如達爾文所說的那樣，進化論將會死於寒武紀事件。而糟糕的是，在沒有充分化石證據的前提下，達爾文卻冒失地保證道：“如果我的學說是真實的，那遠在寒武紀最下層沉積以前，必然要經過一個長久的時期，這時期與從寒武紀到今日的整個時期相比，大概一樣地長久，或者還要更長久得多，而且在這樣廣大的時期內，世界上必然已經充滿了生物。”
達爾文虔誠地相信地質漸變論，然後在此之上，相信生物進化漸變論，並將生物分類學先驅林柰(CarlLinnaeus)的名言“自然不產生飛躍”當成座右銘，把大的物種突變看成是不可能的事情：一隻蛇的蛋裏麵絕不會突然孵出一隻老鼠來，老鼠也不可能生出一頭大象來。不要說個體，就是像眼睛這樣複雜的器官，也不應該是突然變出來的。在達爾文看來，對大突變的堅持，幾乎就是變著法的支持神創論。為此，他在給賴爾的信中再次重申：“如果我的自然選擇論必須借重這種突然進化的過程才能說得通，我將棄之如糞土。”
前麵提到過切過很多老鼠尾巴的魏斯曼，是達爾文的忠實追隨者。他也堅持漸變論，他的邏輯非常明了：如果物種可以突然間變來變去的，那麽物種就無法存在了，我們搞不清它到底是什麽。
赫胥黎對達爾文如此決絕的態度非常擔心，他不能理解達爾文為什麽非要過分關注進化的速率，即使生物進化得很快，自然選擇仍然是正確的。但現在達爾文卻硬是要下一個賭注，而且把賭注壓在這麽一個完全不必要的甚至可能是錯誤的假設之上，這有點讓人不可思議。所以，赫胥黎建議達爾文不要把話說得這麽絕，一點都不給自己留後路。他寫信給達爾文善意地提醒說：“你這樣毫無保留地接受自然界絕無大突變的觀點，使你陷入不必要的困難之中。”赫胥黎清楚地看到了生物各大類之間缺少應有的中間型，他對這個問題也很頭疼，但一時又找不到合適的理論來加以解釋。可如果像達爾文那樣，把所有責任都推給化石資料不全，不免又太過牽強。為此，赫胥黎不斷勸告達爾文，為了更好地解釋化石資料，應承認大踏步的躍進式的進化。
達爾文非常執著，對赫胥黎的勸告不予考慮，並繼續強調：“在現存的物種及已經滅絕的物種之間，必須有極大數目的過渡環節和中間型。”而且那應該是“完美的、逐漸過渡的階段”。他把所有的希望都寄托在地質學發現上，相信考古學家們可以找出足夠的能說明一切問題的化石來。可事與願違，所有新發現的化石似乎都表明新物種是突然出現的，一下冒出來的，沒有中間型。雖然達爾文仍然對考古學家抱有希望，但他最終承認：“這是我的理論的最大困難。”他甚至有點絕望地表示：“我不能提供滿意的答案。”“自然界好像故意隱藏證據，不讓我們多發現過渡性的中間型。”
到後來，見說服不了達爾文，赫胥黎隻好閉上嘴巴不再囉唆，他實在是不願意看到自己和達爾文的爭論幫了神創論者的忙，這將會招致一個非常不好看的局麵。
那達爾文又為什麽非要給自己設下一道如此難題呢？他為什麽反複強調物種不能一齊產生出來呢？在寒武紀物種大爆發已成為事實的情況下，他為什麽不軟化一下自己的口氣？
這與達爾文自己對進化論的認識有關。達爾文堅信，根據自然選擇，起源相同的各種生物類群的出現，在自然選擇的壓力之下，其進程必須是比蝸牛祖宗還要慢的極其遲緩的過程，而不應該在很短的時間內突然蹦出很多東西來。可問題是，無論當時，還是現在，化石記錄並沒有像達爾文想象的那樣完整地體現了這個緩慢的過程。古生物學家們也一直有一個不願意說出口的看法，那就是物種之間確實缺少中間環節。教科書上繪製的進化樹，其實應該用一個一個點來表示，而不是用線把它們連起來，因為當中的這些線，至少在化石上看起來，似乎是不存在的。而這些點，有時是可以密集地出現的，在化石方麵的表現就是最為著名的寒武紀物種大爆發，那簡直就是直接在扇達爾文的耳光。達爾文在《物種起源》的最後一版中憂心忡忡地寫道：“這個問題現在肯定還不能理解，而且會很快被用作反對這裏所論述觀點的有力論據。”
達爾文說對了，寒武紀物種大爆發自發現以來，直到現在，就一直被作為攻擊進化論的重磅武器。
所謂寒武紀物種大爆發，是指在五億六千萬年到五億三千萬年前的三千萬年時間內，特別是在其間最熱鬧的三百萬年間，物種門類從少到多迅速出現的過程，並且個體複雜程度也呈急劇上升趨勢。這個“迅速”，並不是像反進化論者所傳言的那樣所有物種是在一夜之間突然全冒出來的，那隻是與之前的長達三十多億年的物種簡單期相對而言。在此前的三十多億年裏，幾乎一直是單細胞生物的天下，鋪天蓋地地到處都是藍藻之類的簡單生命。可是在寒武紀的這熱火朝天的三千萬年內，卻不斷地出現新的物種，以至於這一段時間內出現的生物種類比現存的生物門類總數還要多。現代動物界中90%以上的類別都起始於寒武紀早期。寒武紀一聲槍響，奠定了現代動物多樣性的基本格局。但同時，有許多看起來奇奇怪怪的生物門類在出現不久以後就永遠消失了，因為它們不符合自然選擇的要求。
需要再次強調的是，雖然這一現象被命名為“大爆發”，但其變化的過程仍然是在漫長的年代裏按照從少到多，從簡單到複雜的程序進行的，這一點並沒有違背達爾文的理論。所以，當神創論者責問著名進化論學者霍爾丹(JohnHaldane)有什麽證據可以否定進化論時，他回敬了一句著名的話：“一隻前寒武紀的兔子化石”。如兔子般複雜的動物，隻能是按照化的順序在更晚的時期出現。從這種意義上來說，所謂的寒武紀物種大爆發其實並沒有影響到進化論的基礎。讓達爾文煩惱的隻是，它們出現的速度有點快了。他希望它們能慢慢地出現、不斷地出現，最好在漫長的地質年代中呈均勻的連續性分布，這樣看起來就漂亮多了，解釋起來也省事，完全符合“物種漸變論”。
這是為什麽呢？物種為什麽會在寒武紀風起雲湧的出現呢？
有兩種對立的假說。一方認為，寒武紀物種大爆發是一種假象，在這之前肯定有很多老祖先，隻不過軟體動物柔軟的身體極不容易留下化石，所以造成了一種假象，似乎那些有殼的和有骨架的後代是突然出現的。
在達爾文時代，他采取的就是這種處理方法，他堅持在寒武紀之前就應該存在連續的不斷出現的物種，隻不過這之前的化石都沒有被找全而已。按照這一觀點，如果能找到全部需要的化石的話，完全可以勾勒出一條物種由少變多的漸進過程。
很多進化論者相信達爾文的判斷，他們前赴後繼辛辛苦苦地到處尋找各種化石，力圖構建出一個完整的生物進化路線圖。經過努力，化石是越找越多，但隨之而來的失望也越來越大。雖然很多斷裂的鏈條被彌補完整，比如始祖鳥似乎就是恐龍與鳥類之間的一個缺環。但是，對寒武紀之前化石的尋找卻進展緩慢，除了那些多得有點煩人的單細胞化石外，基本上沒有什麽大的驚喜出現。相反，1906年在加拿大落基山脈發現的伯吉斯動物化石群和1984年在中國雲南澄江發現的化石群都一再強化了寒武紀物種大爆發現象。
雖然1947年在澳大利亞中南部埃迪卡拉地區發現的埃迪卡拉動物群被認為是在前寒武紀時期形成的，但在時間上也隻是非常貼近寒武紀的前寒武紀晚期，且動物數量和門類稀少，根本不足以抹平寒武紀物種大爆發現象。1998年，曾給科學家們帶來無限興奮的中國貴州甕安生物群，也很快被納入到常規軌道中去了，並不能完全洗去物種大爆發給達爾文帶來的尷尬。現在有一個觀點認為，複雜動物出現的年代上限應該是5.8億年前，在此之前的地層化石中，應該不會再找出什麽像樣的動物了。那些辯稱寒武紀之前的軟體動物不容易留下化石的學者也閉上了嘴巴，因為連單細胞的藻類都留下了無窮多的化石。軟體動物再軟，也沒有道理踏雪無痕地從地球上一掠而過吧。
也就是說，根據現有的化石表現來看，不承認寒武紀物種大爆發是不行了。假象說的支持者是越來越少，使得另一種觀點得到了越來越多的研究，該觀點明確承認物種可以快速出現，大家需要的隻是一個或幾個能夠漂亮地解釋物種為什麽會快速出現的理論。
聰明人很多，也已經提出了很多極具說服力的假說，有些假說聽著就讓人頭暈，比如艱深複雜的骨骼礦化機製和海水成分大變化事件等。現在不妨介紹幾個較為流行的理論，因為越是流行，可能表明相信的人越多。
哈佛大學古爾德支持一種非常簡潔的理論，他並不認為寒武紀物種大爆發需要特殊的解釋，當把寒武紀前後的物種類型多少與時間作圖時，會看到一個漂亮的S形曲線圖，任何一個學過微生物學的人都會立即聯想到細菌在培養基中培養時呈現的生長曲線，那也是標準的S形，大致可分為遲緩期、對數期、穩定期和衰亡期。古爾德認為，這兩者的原理是一樣的：寒武紀之前，生命在經過由少變多的緩慢增長的遲緩期，寒武紀物種大爆發則正處於S形曲線的劇烈上升期，也就是對數生長期。這是生命發展的必然結果，符合一般的數學模型，沒什麽好大驚小怪的。但這個理論有一個潛在的可怕後果沒有被提及，那就是衰亡期何時到來？是不是意味著地球生命會死光光？
姑且先不去考慮這個有點杞人憂天味道的灰暗前景。現在要考慮的是，S形曲線並沒有說明物種爆發的內在機製，它們為什麽會到了那個時候就大量增加了呢？
最簡單的理論是，地球漸漸冷卻降溫，到了寒武紀時，溫度才正好適合動物生長，此前的單細胞藻類都是相對比較耐熱的。
也有學者認為，地球溫度的變化造成海洋中碳酸鈣含量大幅增加，這正好為有硬殼的動物提供了製造外殼的原材料。由此而出現的生態學意義是，有殼動物比沒有外殼保護的動物強大得多，它們迅速搶占了大片地盤，而且硬殼比較容易留下化石，所以看起來就是物種大爆發現象。
最容易讓人接受的理論是，空氣中氧的含量增加給動物的大量發生提供了機會。此前藍綠藻辛苦地工作，不斷無節製地產生氧氣，它們終於受到了報應，靠呼吸氧氣為生的動物大量出現，嚴重擠壓了藻類的生活空間。更重要的是，大量的氧氣以臭氧的形式存在，阻擋了有害的紫外線，使剛出現的新型動物更加生龍活虎。
現在這個假說麵臨著一個嚴重的挑戰。地質學研究證實，在寒武紀前的沉積岩中早已存在嚴重氧化的岩石層，提示在10億年前大氣中的氧含量就已經夠用了。誰如果喜歡氧氣，完全可以大口喘氣。
也就是說，所有外部的因素都麵臨著這樣那樣的問題，看來生物內部的因素應該占有更重要的地位。
1973年，霍普金斯大學的生態學家斯坦利(SteverStanley)提出了“收割理論”。在斯坦利看來，一種草食或肉食的動物，就相當於一位勤奮的收割者，它們的出現和介入，給新生物的產生騰出了空間。就好比在大片的麥田中，隻有麥子長得最好，其他雜草都受到了抑製；但當麥子被收割掉以後，其他各種雜草就可以乘機占領所有空間。寒武紀前鋪天蓋地的單細胞就好比是麥子，而第一個出現的吞食生物就是優秀的收割者。它們猛然發現這麽多食物，無憂無慮地海吃胡塞，吃得太多了，迅速為其他物種騰出了生態位，於是產生了新生物。
這個理論簡單而漂亮，更重要的是，它不需要依賴生物以外的其他因素作出補充解釋。後來，這個理論還受到了生態學野外研究的證實，在一個池塘中放進凶狠的捕食魚，隨著屠殺的進行，池塘中物種多樣性卻不斷增加，大量的浮遊生物漁翁得利，終於可以更好地苟且偷生了。相反，在一個成分複雜的藻類群落中去掉作為捕食者的海膽後，強勢藻類就會作威作福，其他藻類受到了抑製，生物多樣性因此而下降。
也就是說，在科學考量的框架內，完全可以接受並解釋那個所謂的寒武紀物種大爆發現象。從化石層麵看，生物進化是可以走走停停的，這就是間斷平衡理論的要點。