這個單細胞生物,幾乎滅絕了地球生命

2021-02-25 西南大學青春生科

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《勒維亞坦》有聲版

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Voice:傅小鑠

這是一個改變了世界的生物,曾經引發了地球歷史上第一次大規模滅絕,但也為之後複雜生命體的出現奠定了基礎。


它把歷史上第一個自由氧分子送入我們的大氣層中,而它卻僅僅是一種單細胞生物。

它就是藍細菌,你也可以叫它藍藻。它是一種非常簡單的生命體,甚至沒有細胞核和其他任何細胞器,但卻成為地球生命故事的一個核心章節。

故事要從很久很久以前說起。地球的大氣層並非一直都像我們現在呼吸的空氣那樣富含氧氣。

35億年前,大氣層主要由氮氣、二氧化碳和甲烷構成。

海洋中充滿了厭氧微生物。


它們是簡單的單細胞生物,在沒有氧氣的環境中茁壯成長,並從它們捕獲的分子中汲取能量。

但在25億年前到35億年前之間的某個時間點,有一種可能是漂浮在海洋表面的微生物,進化出了一項新技能——光合作用。

它的細胞膜中的結構可以利用陽光中的能量,將二氧化碳和水轉化為氧氣以及作為能量來源的糖類,這種生物就是藍細菌的祖先。藍色,來源於藍綠色素,可用於捕捉光合作用所需要的陽光。光合作用使得這種微生物與同時期的其他物種相比具有壓倒性的優勢,現在,它可以用取之不盡的原料過上自給自足的生活。

因此它的數量激增,所廢棄的產物氧氣也開始排入大氣中。


一開始,流出的氧氣會在與鐵或衰敗細胞的反應中被吸收。

但在數億年之後,隨著藍細菌群體的不斷壯大,氧氣產生的速度逐漸快於被吸收的速度,氧氣開始在大氣中不斷積聚。


這對地球上的其他生命來說是個大問題,因為,富氧的空氣對它們來說是有毒的,結果...


25億年前,地球上所有的生命幾乎全部滅絕,藍細菌差點也滅絕了,地質學家稱之為大氧化事件或者氧氣大災難。

這還不是唯一的問題。甲烷一直是使地球保持溫度的強效溫室氣體,但現在,富餘的氧氣與甲烷反應產生二氧化碳和水,大氣層保溫效果大打折扣。這導致了地球上第一次,可能也是最長的一次冰河時期——休倫冰期。在那段時間,整個地球基本上就是一個大雪球,並持續了數億年。


最終,地球上出現了好氧生物——一類可以利用氧氣獲取能量的生物,開始吸收大氣中多餘的氧氣。氧氣濃度不斷變化,最終達到了現在的21%左右。

可以利用氧氣中化學能量的能力,推動了這些生物體的形態不斷發生變化,進而進化出更為複雜的生命體。


藍細菌在這段故事中也有一個角色。幾億年前,另一種史前微生物吞下了整個藍細菌,這樣,這種微生物就有了自己的光合作用工廠。這個過程被稱為內共生。這就是植物細胞的祖先,藍細菌就成為了後來的葉綠體。


藍細菌依然存在於地球上的各個角落:海洋,淡水,土壤,南極巖石,甚至...樹獺皮毛。


它們依舊向大氣輸送著氧氣,同時還可以固定氮氣來為它們幫助創造的植物施肥。


沒有它們,地球上將沒有人類可辨識的生命,但也「多虧」了它們,地球上差點連生命都沒了。

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