歷史連載——地球生命演化歷程（4）

前文簡介：之前的章節講述了地球最初的地質紀元——冥古宙時期的大致狀況，以及地球生命從誕生到演化出細胞生物的基本歷程。地球至此也迎來了第二個地質紀元——太古宙，本章的內容便從太古宙開始。

太古宙始於38億年前，也就是內太陽系大撞擊結束之後。地球上在此時已經出現了一些簡單的原核生物，如細菌和可以進行光合作用的藍藻菌等。科學家在澳洲西部發現了形成於約35億年前的古老巖石，上面就有藍藻菌沉積的痕跡。這是地球上現存最古老的化石之一，直觀地揭示了當時地球上的生命演化狀態。

太古宙時期的地殼仍相當薄弱，火山活動強烈而頻繁，巖層普遍變形變質嚴重。當時的大氣層與海水中都缺少自由氧，由此形成一系列特殊沉積物，因而是一個重要的成礦時期。

太古宙巖層，往往扭曲變形嚴重

原核細胞生物的蹤跡在太古宙已遍及整個海洋。受限於太陽發熱量的不足，生命體的演化嚴重缺乏能量支撐，無法進化出擁有更大體形的生命，始終維持在單細胞狀態。

這一時期的藻類雖然製造了不少氧氣，但由於火山爆發頻繁，大量氫氣以及其它還原性的氣體被釋放到海水與大氣中，與氧發生反應，使得藻類所生產的氧氣都被快速消耗殆盡，無法積累。而且對於此時的絕大多數原始生命來說，氧氣反而是有害的。

所以大多數原核細菌仍繼續依靠海水中那點游離物質或其他生命體維生，卻沒有將目標轉向製造氧氣的藍藻菌類。因此太古宙時期光合藻類雖大量滋生，卻沒有以此為基礎衍生出一個包含大型物種在內的繁榮生物鏈。

整個太古宙時期是一個屬於細菌的時代。而這些極其微小的生命體，同樣也能給地球環境造成巨大的影響。

藍藻菌

距今約26億年前的太古宙末期，地球大氣中的游離氧含量突然開始激增，含氧量從幾乎為零上升到現代大氣含氧量的1%，這就是地球歷史上的第一次「大氧化事件」。

導致這次「大氧化事件」發生的原因至今尚未被完全弄清。有科學家認為早期地球上海洋裡的鎳含量較高，而鎳元素是產甲烷細菌所必需的。鎳元素減少導致大量產甲烷細菌死亡，生產的甲烷也隨之減少，進而使得被消耗的氧氣也相應減少，藻類通過光合作用製造的氧氣得以累積起來。

也有科學家認為太古宙末期地球結構趨於穩定，隨板塊運動或火山噴發釋放到空氣中的氫元素以及含氫還原性物質大大減少，這才是導致游離氧含量增加的關鍵原因。

總之，這一時期由藻類通過光合作用所產生的氧氣開始積累。然而，氧含量的急劇飆升並不意味著生命體的春天就此到來，反而由於大氣中的甲烷、二氧化碳等溫室氣體被快速消耗一空，地球隨之進入長達三億年休倫冰河期，地球歷史再一次在封凍中翻開新的一頁——元古宙。

元古宙地質紀年是從25億年前一直到6億年前，一共跨越了19億年的時光。經歷了漫長的休倫冰河期後，很多倖存下來的物種逐漸適應了有氧環境，並且演化出許多與現代物種相一致的通過氧化反應來獲取能量的微生物。

我們知道，光合作用是指植物或藻類等生物通過吸收太陽光能將水和二氧化碳合成為有機富能物質，並釋放氧氣的過程。元古宙時期，地球上還只有藻類而沒有植物存在，這些藻類與其它所有生物一樣，在進行光合作用同時，也會發生消耗氧氣和養分的新陳代謝活動。

由於水和二氧化碳在地球大量存在，所以只要陽光充足，藻類及植物通過光合作用製造的養分和游離氧氣不僅能滿足自身新陳代謝所需，還會出現大量剩餘，這就是現今地球生態圈中幾乎所有生命運動的能量來源。當所有生命體都無法全部消耗掉這些以養分形式存在的能量時，還會以煤炭、石油的形式累積下來。

不過在元古宙初期，地球所接收到的太陽能還遠低於現代水平，生命體也因此仍只能繼續維持在單細胞狀態，但細胞內部結構則演化得日趨完善，所有現代高等生物的共同祖先——真核細胞生物，終於在此時粉墨登場。

草履蟲，如今很常見的一種真核單細胞生物

真核細胞生物其與原核生物的根本區別在於前者的細胞內有以核膜為邊界的細胞核，意味著真核生物的細胞內各個部位都已經進化得更為完備。如真核細胞有內質網、高爾基體、液泡等細胞器，原核細胞沒有；真核生物遺傳重組為減數分裂過程中的重組，原核生物為單向的基因傳遞等等。

原核細胞生物與真核細胞生物在現代自然界中都大量存在，兩者分別體現了截然不同的演化邏輯。原核生物始終秉承生命體最初的形態與求生策略，依靠快速大量的繁殖和變異來適應環境，自由變異，各自突破。哪怕最後只剩下一個倖存者，也能實現種群的迅速恢復。

而真核細胞生物所體現的則是優勢競爭的定向積累，真核細胞中的每一個部位的完善，都需要經歷無數代的進化累積。這只能在長期穩定且相對良好的外部環境中才能實現。例如細胞A的光合作用器官功能更強一點，效率更高一些，並以此形成競爭優勢，那麼其遺傳特徵就有可能擴散給更多的下一代。隨著地球生存環境的持續好轉以及無數代中的優勢細胞A的湧現，細胞體內各細胞器都得以持續進化並累積下來，最終導致真核細胞生物的形成。

真核細胞內部組織

在今天的我們看來，真核生物無疑獲得了巨大的成功。憑籍完備的器官組織，真核生物對比原核生物往往表現出更高的效率優勢和更強的功能優勢，而且在演化之路上無疑走得更遠。

然而這些優勢其實也只能在一定的環境變化範圍內才能得以維持，是億萬年地球環境基本保持相對穩定良好的結果。一旦環境發生顛覆性的轉變，真核細胞生物身上那些經過無數代定向累積演化而成的組織器官，卻可能根本派不上用場。反倒是那些看似簡陋不思進取的原核生物不管不顧，始終靠著祖傳的那幾招闖蕩天下。靠山就吃山，靠水就吃水，卻也一樣活得滋潤。

因此，在我們這個世界裡，結構簡單的細菌微生物無處不在。越是進化得高級的物種，卻往往會表現出越強的環境依賴性。

想當初屈原帶著滿腔的哀怨和滿身的細菌投河自盡，結果屈子當場就掛了，讓我們吃了幾千年的粽子。而對於那些隨屈子一同入水的細菌來說呢？

嗯~好像啥事也沒有。

而真正將效率和功能優勢發揮到極致的，則是由真核細胞生物演化出的多細胞生物。

多細胞生物是指由多個細胞組成的生物體。其生命是從一個細胞的分裂開始，那些分裂後產生的後代沒有各自分離，而是聚合在一起共同生活。

多細胞生物的出現，首先說明隨著環境的改善，海水中已經有了足夠的養分，能夠滿足大量細胞聚集在一起共同生活的需要。這無疑與太陽光照強度的持續上升和隨之而來的海水含氧量提高有關。

對於原核生物而言，它們是以快速大量繁殖與變異來適應環境，可謂簡單迅速，直奔主題。而聚合狀態卻並不能將其求生法則的優勢充分發揮出來，甚至會有所妨礙。

畢竟沒有哪種繁殖方式比直接分裂來得更為快捷，而且這種繁殖方式也不支持兩個以上的細胞形成聚合體並共享遺傳基因。這樣一來，即便形成聚合體，並無法讓個體細胞與所有細胞在演化突變時保持協調同步。因此對於原核生物來說，這條路原則上是走不通的。

已知最早的多細胞聚合體化石，是法國科學家在非洲加彭地區所發現的一種類似於捲曲藻類的化石，距今已有21億年的歷史。不過對於這種化石的研究還有待深入，且尚未找到更多同時代的多細胞生物化石。

原始多細胞生物化石

傳統的觀點大多傾向於多細胞生物是在延展紀（14億年前~12億年前）真核單細胞生物演化出有性生殖模式（接合生殖）之後才出現的，且早於動植物的分化。這樣一來，多細胞生物因為是由同一個細胞繁殖分裂而成，所以其軀體中的每個細胞才會擁有完全相同的遺傳基因，並且也只需一個生殖細胞，就能將遺傳信息完整的傳遞給下一代。這也是已知所有多細胞生物共同具備的特徵。

前文已經提到，多細胞聚合體的出現，前提是環境中必須能提供足夠的養分資源。雖然最初的多細胞生物只是簡單地聚集在一起生活。而在長期保持穩定良好的生存環境中，多細胞聚合體在生存競爭中的演化也會表現出定向積累的特性。兼之聚合體的所有細胞能共享遺傳信息，這就讓聚合體擁有了集體協調機制，使得處於聚合體不同部位的細胞逐步發生功能性分化，進而讓聚合體逐步演化出結構複雜、功能完備的組織器官，其自身整體性則越來越強。

在多細胞生物剛剛出現的最初歲月裡，相對於同時期的單細胞生物，它們並不能表現出任何的明顯優勢，反而要面對無數之前從未遭遇的進化難題，只不過因為地球環境的好轉，使其得以存續下來。

但只要能活著，那就有希望，剩下的一切，就都交給時間去解決吧——這句話也送給每一位讀者朋友，願作為真核多細胞生物的你們，能看淡生活中遭遇的所有艱難困苦，好好享受人生。