「地球是生命的搖籃,人類是地球的嬌子。終有一天,人類必將長大,走出搖籃,飛向浩瀚的宇宙。」
孩提時的我們,可能都曾聽老師朗誦過這類極富想像力的語句,能夠靈活運用這樣的句式,作文往往就可以拿高分。
其實,早在地球生命誕生之初,這種走出襁褓,奔向更廣闊世界的創舉就已經在海底發生了。伴隨著進化的腳步,生命體逐漸將自己的領地從海洋延伸向陸地、天空,直至地球大氣層的外緣。
這一切都是在生命體自身屬性與其周邊外在環境兩者間億萬年的相互作用下發生的,並不需要什麼超自然力量的刻意引導。生命體在環境條件的篩選下,原本隨機出現的無序變異經過無數代的定向累積,便逐漸顯現出高度的精確性與合理性。
說得再具體一些,就是生命體從最初的多分子有機聚合物形態一步步演化成具有較為完整的組織結構形態和相應功能的生命粒子,最終進化出擁有封閉自身結構的生命體——原核生物。
原核細胞生物
原核生物擁有細胞壁,細胞中央含有核物質,卻還沒有完整的細胞核。原核細胞生物利用細胞壁將自身打造成一個與外界相對隔絕的小環境,可以屏蔽大量外界因素的幹擾,從而極大地提高了生命體的生存能力和環境適應能力。
生命體演化到原核細胞形態時,已經與非生命物質徹底劃清了界限。雖然演化過程中的每一步都嚴格遵循有機化學的基本規律,但這種建立在海量隨機偶然基礎上的最終必然,我們哪怕能夠明了其中的作用機制,但以現有的科技能力,卻仍然無法真正還原細胞生命形成的完整過程。
前文還曾提到過,任何細胞生命體的細胞內部環境都是流動液態的,這實際是對原始生命體最初所處生存環境的維持。億萬年來,有機生命的生存領域在本質上始終都是如一的。
而原始生命體最初的生命活動,是通過與周邊液態環境中的游離物質粒子直接發生化學反應來實現。當生命體演化出細胞結構後,這些化學反應就轉為在內部小環境中進行,依靠液體的流動輸入反應所需原料物質並輸出反應生成後的廢棄物質,這便是細胞生物的新陳代謝機制。
這一機制無疑是極其合理的,因此一經形成,便被所有細胞生物沿用至今。而且我們有理由相信,有機生命體的很多基本特性自其誕生之初便已確立,不管生命體如何進化,這些特性都將被維持下來。
甚至生命的進化現象,本身也只不過是為了在不斷變化的外部環境中,尋找到更理想的方式去維續那最初最基本的生命本徵。
原核細胞生物已經具備了較強的自身結構穩定性和環境適應能力。理論上應該可以就此開拓出巨大的生存空間,並快速發展出豐富的生物多樣性。
而事實卻並非如此,冥古宙的地球實在不是一個宜居的星球,生命體朝前邁出的每一步都是異常艱辛的。當生命體演化出細胞結構,將生存空間拓展到遠離海底熱泉的區域時,它們首先遇到的第一個問題就是能量的匱乏。
冥古宙時期的海水中的游離物質雖然不少,但相對於熱泉周邊的環境而言,仍顯得極端貧瘠。不過依託兩者間天文數字般的體積比,海洋中的游離物質總量還是遠比熱泉周邊要多得多。
但熱泉環境中除了物質充裕外,還蘊含著大量的熱能。熱能與化學能在一定條件下是可以相互置換的,而最初的生命體自身結構是開放式的,且生活在熱泉附近,因而憑籍周邊充沛的熱能便可以輕鬆完成各類生命化學反應。
當原始生命體演化出細胞結構時,直接利用環境中的熱能就變得不那麼容易了。於是一些原始細胞生物演化出新的維生方式,它們利用吸收海水中的CO2與H2粒子在體內進行生成甲烷的化學反應,通過獲取反應釋放的化學能來維持生命。
不過海水中蘊含的可提供能量的物質粒子畢竟有限,且補給並不穩定,這嚴重製約了生命體的發展。一些原核生物由此演化出吞噬功能,
依靠直接吞噬其它生命體以獲取營養物質,生物界的弱肉強食現象自此誕生。
細胞吞噬
同樣從這個角度來看,那些誕生於冥古宙的最早的生命體又是非常幸運的。當原核生物開始向海洋各處擴散時,它們所面對的還只是一個有危機而無殺機的荒蕪世界。而直到今天,海底熱泉依然存在,仍有可能不斷生成一些具有演化出生命體潛質的聚合體。但地球的每個角落都已充斥著大大小小的各類生物,海洋、陸地、天空全成了萬物競生的角力場,那些新形成的生命聚合體基本上已再無繼續演化的可能。
遙想千萬年以後,當人類終於掌握了充足的科技知識,開始滿懷憧憬地大規模向宇宙深處挺進時,說不定也會不斷遭遇星際劫掠者的大肆侵擾狙擊。而這些長得如八爪魚、大水母般奇形怪狀的太空強盜極有可能並不是什麼外星生物,反而全都是由早期移民外太空的地球人類的後代在失重環境中逐漸演化而成。一想到這一幕,就讓人覺得挺糟心的。
這樣的劇情在漫長的生命演化史上曾反覆上演,那麼在未來時代到底會不會繼續出現呢?咱們人類是否有能力設法杜絕這樣的情況發生呢?這些問題咱們留待以後再討論,在這裡還是接著介紹地球生命的早期演化歷程。
當一些原核生物依靠較完備的自身構造和全新的物質能量獲取方式,成功擺脫對海底熱泉的依賴,開始向海洋深處擴散時,還有一些生命體則另闢蹊徑,選擇以寄生的方式同樣實現了種群的擴散。
寄生生命體依靠宿主細胞內的營養物質維持生存,往往會給宿主造成嚴重傷害,甚至導致宿主死亡。但倖存下來的宿主的後代則會慢慢演化出抵禦寄生者的能力,又或者經過無數代的博弈,二者最終實現和諧共生。
在長期的共生狀態下,有些寄生體會逐漸演化為宿主細胞的某一器官,如之後出現的真核細胞生物體內的線粒體,就很有可能是由某種寄生體演化而成。還有些寄生者的遺傳基因片段甚至會融入宿主的遺傳基因序列當中,從而與宿主共同演化出新的變異後代。比如我們人類的遺傳基因中,就有不少片段被科學家證明是來自於進化歷程中曾感染的某些古老病毒。這類不走尋常路的演化現象不斷發生,,從而令物種的變異演化機制變得更加複雜化,也給科學家研究生命體的早期演化歷程帶來了許多困難。
當一些原核生物飄蕩到洋面,終於在此接觸到了遠比海底熱泉龐大且恆定的能量源——太陽光能,進而逐漸演化成具有光合功能的原始藻類細菌。
冥古宙的海洋與大氣中都缺乏氧氣,但光合作用的機制依然有效。今天地球大氣中所蘊含的氧氣,很大部分都是由生物在數十億年間通過光合作用不斷積累起來的。
生命的演化到此已經上了一個臺階,但它們仍將面臨更加嚴峻的考驗。冥古宙時期的地球地質結構還非常脆弱,各種毀滅性的地質災害不斷發生,雖然海水可以起到一定的緩衝作用,海洋中的情況會稍微穩定一些,但也無法完全倖免。巨型火山的爆發,可以將陽光遮擋很多年;呼嘯而來的隕星更是能將地面砸出一個如盆地般的巨坑,並把月亮那麼大的物質蹦向太空。
對於生命體來說,這根本就是無法抗禦的災害。一些災變所引發的地球氣候環境的突變,常常意味著之前無數年的演化積累統統失效,一切都要從頭再來。
生存與毀滅,往往只是一瞬間。更為關鍵的是,太陽所釋放的熱量一直都是按照每十億年上升10%的速率在遞增,因此四十億年前的地球所獲取的太陽能還不足以穩定維持自身的液態環境。
當地球形成時的餘熱散去,地心放射能也釋放殆盡時,地球整體便逐漸封凍起來,只在一些深海火山周邊及赤道沿線,還存在著少量流動的海水。
地球在雪球狀態下進入到下一個地質紀元——太古宙。