地球的歷史就是一段46億年波瀾壯闊的生命歷程，46億年的故事太多太多，而生命從出現(xiàn)到一步步走到今天又經(jīng)歷了太多波折與神奇。也許我們永遠(yuǎn)也不會(huì)得知生命在一個(gè)星球上出現(xiàn)的概率有多大，有時(shí)候我們覺(jué)得這一切都源自偶然，有時(shí)候我們又覺(jué)得這一切都是必然的，有時(shí)候看起來(lái)這是一個(gè)奇跡，而有時(shí)候我們又會(huì)認(rèn)識(shí)到，這是生命奮斗歷程的自然結(jié)局。雖然我們可以了解46億年歷史中那些有關(guān)鍵性影響的事件，但我們永遠(yuǎn)也不會(huì)得知究竟有哪些微小的事件及其所引發(fā)的蝴蝶效應(yīng)，徹底改變了地球生命的歷史進(jìn)程。但我們可以肯定的是，在漫長(zhǎng)的歷史長(zhǎng)河中生命的歷程從來(lái)沒(méi)有放慢腳步，它堅(jiān)定地從卑微走向偉大，從遠(yuǎn)古走向未來(lái)，也一定會(huì)從地球走向更遼闊的星辰大海。所以我們所能做的，便是追溯46億年的光輝歲月，探究生命變遷的滄海桑田，體味命運(yùn)流轉(zhuǎn)的百折不回。
故事要從遙遠(yuǎn)的45億6700萬(wàn)年前開始說(shuō)起，這個(gè)時(shí)候太陽(yáng)剛剛誕生，而環(huán)繞年輕太陽(yáng)的氣體與塵埃便組成了原行星盤，原行星盤內(nèi)的固態(tài)物體我們稱之為星子，數(shù)量超過(guò)了100萬(wàn)億個(gè)，突然間一個(gè)具有歷史意義的事件發(fā)生了，其中的兩個(gè)星子發(fā)生了猛烈碰撞合并在了一起，這是今天所有一切的開始，太陽(yáng)系歷史的進(jìn)程便這樣被更改了。其實(shí)在46億年后的今天，星子碰撞所產(chǎn)生的能量依然以地?zé)岬男问絻?chǔ)存在地球內(nèi)部并成為地幔對(duì)流的原動(dòng)力。所謂的地幔對(duì)流就是指地球深處的熾熱巖石密度變小產(chǎn)生上升熱流，同時(shí)冷卻后的巖石密度變大又沉降到了地幔中，地幔對(duì)流可以從地球內(nèi)部向地表輸送和釋放熱量。地球的體積是比較大的，所以它冷卻的時(shí)間也很長(zhǎng)，此外地球內(nèi)部的放射性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)時(shí)所生成的熱也在持續(xù)不斷的釋放出來(lái)，所有這一切都使得這一釋放熱量的過(guò)程在漫長(zhǎng)的歷史時(shí)期中從來(lái)沒(méi)有終止，地球也依然沒(méi)有冷卻下來(lái)，依然充滿了活力與溫度。
時(shí)間繼續(xù)前進(jìn)，自從兩個(gè)星子發(fā)生了碰撞合并后又有越來(lái)越多的星子加入了進(jìn)來(lái)，由于原行星盤中的星子眾多，所以碰撞合并的過(guò)程很頻繁，最終形成了更大的數(shù)量眾多的星體，這便是原行星。原行星似乎也遵守著馬太效應(yīng)，在數(shù)量眾多的原行星中，其中一塊橢圓形的巖石明顯大于其他巖石，這就是開始急速成長(zhǎng)的原行星，也是45億6000萬(wàn)年前的地球。 當(dāng)時(shí)的地球半徑大約為100公里，只是現(xiàn)在大小的15%左右，在受到較大星子撞擊的地方，星子及其周圍物質(zhì)融化形成了巖漿池，不過(guò)由于這一階段的地球還相對(duì)較小，引力也比較弱所以碰撞所產(chǎn)生的能量還無(wú)法形成巖漿海洋。那么關(guān)于原行星的吸積作用，我們不禁就有疑問(wèn)了，當(dāng)初在原行星盤中，大大小小的由星子撞擊合并所形成的石頭一定是數(shù)量眾多的，那么為什么最終就只有水星、金星、火星和地球，這幾顆巖石行星最終脫穎而出了呢？，這是因?yàn)樾亲咏?jīng)過(guò)不斷的碰撞合并會(huì)變得越來(lái)越大，引力也會(huì)越來(lái)越大，這樣它就有能力吸引遠(yuǎn)處的星子向自己靠近并最終吞并，這樣的結(jié)果完全是隨機(jī)的，地球就是這樣不斷吸引周圍的星子靠近，將其合并為自己的一部分并變得越來(lái)越大，而引力逐漸變大的地球也會(huì)吞并其他小體積的原行星，逐漸掃清自己的軌道，所以地球是原行星間多次相互碰撞合并而成的。
太陽(yáng)系中的其他行星也是以同樣的方式成長(zhǎng)起來(lái)的，不過(guò)地球的個(gè)頭大于火星、金星和水星，這成為決定后來(lái)地球環(huán)境的一大關(guān)鍵性的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。比如說(shuō)火星的質(zhì)量只有地球的10.76%,所以它的引力要比地球小得多，這使得火星上的大氣都逃逸到宇宙空間去了。遺留下來(lái)的大氣非常稀薄，無(wú)法產(chǎn)生足夠的溫室效應(yīng)，所以現(xiàn)在火星上非常冷，平均溫度只有-43℃。在這樣的環(huán)境中地球生命是難以繁殖和演化的，所以說(shuō)地球真的很幸運(yùn)，它在數(shù)不清的原行星中，在碰撞合并的競(jìng)賽中拔得頭籌，才給了現(xiàn)在地球生命以創(chuàng)生的條件。
時(shí)間繼續(xù)推進(jìn)1000萬(wàn)年，來(lái)到了距今45億5000萬(wàn)年前。這時(shí)候的地球已經(jīng)足夠大了，引力也達(dá)到了一定的規(guī)模，星子繼續(xù)在地球引力的作用下不斷地向地球靠近并越發(fā)猛烈的頻繁撞擊地球。在無(wú)數(shù)次的撞擊之后，地球開始不斷變大，這時(shí)候的地球已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)在直徑的60%，隨著地球不斷變大，引力也日益增大，這就導(dǎo)致了星子運(yùn)動(dòng)的加速，這樣一來(lái)，來(lái)自星子的撞擊不僅越發(fā)猛烈，而且撞擊頻率越發(fā)加快。在這樣的條件下，地球上的巖漿海洋就逐漸形成了，達(dá)到了數(shù)百公里深的程度，這段歷史時(shí)期也是地球歷史上，唯一一次外部比內(nèi)部更熱的時(shí)期。巖漿海洋對(duì)地球的發(fā)展歷程是至關(guān)重要的，當(dāng)時(shí)巖漿成分中熔化的鐵因?yàn)檩^重，而沉積在巖漿海洋的深處，熾熱的鐵將下方的巖石熔化并繼續(xù)向地球中心沉降，就這樣地核與地幔等地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)便開始逐漸形成，這時(shí)候的地球由于被巖漿海洋所覆蓋，所以根本不可能存在生命，但卻對(duì)日后生命的形成提供了條件。在巖漿海洋下面地球內(nèi)部分化出地核與地幔，而地幔與地核的產(chǎn)生與后來(lái)導(dǎo)致大陸漂移的地幔對(duì)流以及地球磁場(chǎng)的誕生有著密切的聯(lián)系。而此時(shí)地球這顆小火球仿佛也在遭受了初生后的陣痛后開始了浴火重生的步伐，踏上了一塊從巖石向適合生命存在的行星蛻變的艱辛歷程。
時(shí)光繼續(xù)流轉(zhuǎn)，在距今45億3300萬(wàn)億年時(shí)又一件具有決定性意義的事件發(fā)生了。上面我們說(shuō)到，地球表面在星子的撞擊下熔化，這些熔化的物質(zhì)有一部分被拋灑到了太空中。但是這些星子的碰撞威力還不勁道?？茖W(xué)家猜測(cè)，曾有一個(gè)火星大小的天體飛向地球并斜著猛烈撞擊地球。這次撞擊異常猛烈，導(dǎo)致了地球上大量的物質(zhì)飛散到宇宙中，形成了一個(gè)環(huán)繞著地球的圓盤。雖然大部分的物質(zhì)終歸還是要在冷卻后墜回地球，但是有一部分物質(zhì)會(huì)相互吸引并靠近聚合在一起，開始圍繞地球公轉(zhuǎn)，這就是月球誕生學(xué)說(shuō)之一的“大碰撞假說(shuō)”所描繪的月球誕生的情境?，F(xiàn)在一個(gè)十分重要的證據(jù)也指明這種觀點(diǎn)是月球形成最可靠的猜想，那就是構(gòu)成月球的物質(zhì)與地球基本是相同的。那么月球形成這件事對(duì)地球來(lái)說(shuō)多重要呢？可以說(shuō)這一偶然事件在極大程度上改變了地球的歷史。大碰撞假說(shuō)認(rèn)為，大碰撞使得地球上絕大部分的水蒸氣都飛散消失了，喪失水分的地球變得非常干燥，好在后來(lái)撞擊地球的隕石又為地球續(xù)了命，得以為生命的產(chǎn)生提供了條件。有人也許回問(wèn)了，如果沒(méi)有大碰撞豈不是更好？
事實(shí)不是如此，如果地球得水得以保留，那么再加上后來(lái)隕石給地球續(xù)的水，地球很有可能被海洋全部吞沒(méi)，陸地生命也許就永遠(yuǎn)不會(huì)誕生。當(dāng)然關(guān)于月球的形成還有一種假說(shuō)，這就是“同源說(shuō)”?！巴凑f(shuō)”認(rèn)為月球并不是從地球被炸出來(lái)的，而是在原行星盤中與地球同時(shí)形成的并最終被地球引力俘獲，而形成月球的區(qū)域與形成地球的區(qū)域彼此離得很近，這也可以解釋地球與月球無(wú)助相同的現(xiàn)象。如果是這樣的話，月球的影響仍然不可忽略，因?yàn)殛P(guān)于水量的說(shuō)畢竟只是個(gè)猜想，而不論月球到底是怎樣形成的，我們可以確定的是，如果沒(méi)有月球的話，地球上的一天也許會(huì)變得更短，就好比地球剛誕生的時(shí)候，一天只有5個(gè)小時(shí)，在月球誕生后，在地月間潮汐力的作用下，地球的一天逐漸變長(zhǎng)，直到變成現(xiàn)在這個(gè)樣子。那么公轉(zhuǎn)時(shí)間5小時(shí)的地球會(huì)產(chǎn)生生命嗎？這個(gè)我們就不知道了，總之沒(méi)有現(xiàn)在好。就算產(chǎn)生了生命了，甚至就算產(chǎn)生了人類，也一定沒(méi)有你我。
就這樣地球繼續(xù)著自我?jiàn)^斗，到了38億年前的時(shí)候，地球這個(gè)誕生于溫度極低的宇宙空間的庇護(hù)所終于實(shí)至名歸了，形成了適合生命生存的環(huán)境。地球內(nèi)部分成了地核和地幔，周圍被海洋、大氣和地球磁場(chǎng)所包圍。這些要素各司其職，都是生命誕生必不可少的條件。首先我們來(lái)看地核，地核位于地球的中心，主要由鐵等金屬元素組成，由于地核中的液態(tài)鐵可以流動(dòng)，所以在地球周圍形成了地球磁場(chǎng)。磁場(chǎng)線從地球北磁極出發(fā)進(jìn)入南磁極，由于來(lái)自太陽(yáng)的粒子帶有電荷，所以當(dāng)其靠近地球磁場(chǎng)時(shí)就會(huì)改變行進(jìn)軌跡而沿著磁場(chǎng)前進(jìn)，這就使地球免受太陽(yáng)風(fēng)的侵襲，現(xiàn)在地核分為內(nèi)核和外核，借助于外核中液體鐵的流動(dòng)地球磁場(chǎng)得以保持。地幔是位于地核周圍的巖石層，雖然它是固體巖石，但是通過(guò)熱巖石上升、冷巖石沉降的方式，其實(shí)是在緩慢對(duì)流的。在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)熱泉噴隘口和火山，生成了生命活動(dòng)能量之源的物質(zhì)。此外地幔對(duì)流還形成了火山列島，這使得陸地也逐漸增多。除了地球內(nèi)部為生命的創(chuàng)生做好了準(zhǔn)備，地球表面的環(huán)境同樣也是蓄勢(shì)待發(fā)。首先大氣中富積額豐富的二氧化碳等溫室氣體，所以盡管當(dāng)時(shí)的太陽(yáng)亮度比現(xiàn)在昏暗，但是地球依然十分溫暖，這樣水就可以不結(jié)冰而以液體形式存在。同時(shí)流通的海洋則將熱量從容易被陽(yáng)光加熱的赤道搬運(yùn)到了難以加熱的兩極，實(shí)現(xiàn)了給整個(gè)地球加熱的作用。當(dāng)然除此之外地核、大氣、海洋和地幔還有許多功能，它們協(xié)調(diào)一致，共同發(fā)揮作用，從而確保了適合生物生存的環(huán)境。其實(shí)除了地球上的條件，地球外部的條件也為生命創(chuàng)造了友好的環(huán)境，這就是剛剛出生的月球。雖然地球在早期的太陽(yáng)系中一直遭受大量隕石的撞擊，但這一時(shí)期隕石撞擊有所減少，這正是月球替我們拉去了太多的仇恨。由于月球上沒(méi)有板塊運(yùn)動(dòng)，陸地也不會(huì)受到風(fēng)雨的侵蝕，所以現(xiàn)在在月球上還存在著過(guò)去的隕石撞擊坑的痕跡。正所謂你現(xiàn)在的歲月靜好，正是有人替你負(fù)重前行，所以感謝月球吧。
另外地球在太陽(yáng)系中的地位也十分nice，行星與太陽(yáng)的距離直接決定了行星上是否存在液態(tài)水，也決定了行星的大小以及大氣的成分與含量等。而地球上所有的一切都剛剛好，研究表明太陽(yáng)系的行星中火星上曾存在海洋，不過(guò)最終它沒(méi)有留住這份幸運(yùn)，而且一直到現(xiàn)在，我們也不知道宇宙中還有哪顆行星有地球這樣的幸運(yùn)。生命也沒(méi)有辜負(fù)地球所努力換來(lái)的一切，化石等證件證明最早的生命誕生于35億-40億年前，也就是說(shuō)在地球環(huán)境剛剛完善之后生命就迫不及待地嗷一下出現(xiàn)了，那么最早的生命出現(xiàn)在哪兒呢？現(xiàn)在公認(rèn)的假說(shuō)，認(rèn)為生命出現(xiàn)在海底，時(shí)間早在35億年年前，當(dāng)時(shí)的地球上幾乎沒(méi)有氧氣，大氣主要由氮?dú)夂投趸紭?gòu)成，此外大氣中還有甲烷等氣體，這時(shí)候的地球雖然有火山列島等，但估計(jì)那時(shí)候還沒(méi)有大陸。而人類最早的祖先便是生活在海底高溫環(huán)境中的原核生物。
在35億年前漆黑的海底聳立著很多噴發(fā)黑色渾濁熱液的“煙囪”，這些熱液中國(guó)含有豐富的有機(jī)物和硫化氫，對(duì)生物來(lái)說(shuō)，有機(jī)物是維系生命必不可少的美食，所以從營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，這里完全渡河生命存在的條件。那么這些“煙囪”是怎么形成的呢？首先海水滲透到海底之下幾公里深處，會(huì)被上層熾熱的玄武巖巖漿最高加熱到350℃，這是熱水與玄武巖之間發(fā)生了各種各樣的化學(xué)反應(yīng)，生成了氫離子、硫化物離子、甲烷、二氧化碳以及各種金屬離子，這些都是可以作為生物能量之源的物質(zhì)。在這之后熱液攜帶著在地下生成的物質(zhì)幾乎未經(jīng)任何冷卻就急劇上升，從海底噴涌而出，由于海底高壓的存在，所以熱液雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了100℃，但也不會(huì)沸騰。噴出的物質(zhì)于海水中的物質(zhì)混合后熱液的溫度降低或者于海水中的成分再次發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成了黑色的微粒子，看上去非常像黑煙。由于大量的微粒子沉積在噴隘口的周邊，所以就形成了煙囪的結(jié)構(gòu)，高度甚至可達(dá)幾十米。
現(xiàn)在科學(xué)家認(rèn)為熱泉噴溢口不僅是生物共同祖先的住所也是由于共同祖先所演化出的最早生命的誕生地。生物的共同祖先以熱液中的簡(jiǎn)單有機(jī)物為基礎(chǔ)生成了DNA和蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機(jī)物，最終誕生了原始生命。雖然黑煙囪中的熱液溫度可高達(dá)350℃，DNA和蛋白質(zhì)等復(fù)雜的有機(jī)物根本無(wú)法承受如此高的溫度。不過(guò)在黑煙囪的周圍通常還分布著白煙囪，這是因?yàn)閺牡叵律仙臒嵋号c滲入的海水混在一起在海底發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，微粒子沉積在海底下隨后向海中噴出白色或透明的溫水，這類白煙囪的溫度一般在20℃-100℃之間。所以生物完全可以在白煙囪下生長(zhǎng)繁殖。另外黑煙囪壁的內(nèi)部是海綿結(jié)構(gòu)，在這里熱液也與海水混在一起成為溫水后向外滲出。
海綿結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度比較低，這些地方也在發(fā)生著各種化學(xué)反應(yīng)。含有豐富的硫化氫、甲烷等可作為生物能量之源的物質(zhì)，復(fù)雜的有機(jī)物也有機(jī)會(huì)得以形成。其實(shí)一直到現(xiàn)在，在煙囪壁內(nèi)依然繁衍棲息著大量的微生物，這正是我們把這一地方作為生命起源支出的重要依據(jù)，這樣我們也就明白了，為什么人類在發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二上可能存在類似的熱液噴泉后會(huì)如此激動(dòng)的原因。不過(guò)生命終歸要離開黑暗的深海向著更廣闊的地方進(jìn)發(fā)。
但是時(shí)光轉(zhuǎn)眼就流逝了8億年，地球上的環(huán)境依舊沒(méi)有變的多么友好，在距今27億年的時(shí)候，氧氣在大氣中的含量?jī)H為10萬(wàn)億分之一，這和沒(méi)有氧氣沒(méi)有區(qū)別。地球上存在有火山島和小規(guī)模的大陸，不過(guò)具體分布現(xiàn)在還不是很清楚。如果你能穿越回27億年前你很難想象這里會(huì)成為我們現(xiàn)在的家園。當(dāng)時(shí)的地球天空發(fā)紅、云霧朦朧、一片模糊，甚至連倒映著天空顏色的海洋看上去也是紅色的。當(dāng)時(shí)的大氣充滿了甲烷、二氧化碳等溫室氣體，而大氣之所以呈現(xiàn)紅色，正是因?yàn)榇罅吭鹤蛹淄榛瘜W(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生微粒造成的。恒星演化模型顯示，當(dāng)時(shí)的太陽(yáng)亮度要比現(xiàn)在昏暗，給地球加熱的能力還相對(duì)較低。不過(guò)多虧了二氧化碳和甲烷等強(qiáng)力的溫室氣體，地球才得以維持溫暖的環(huán)境，進(jìn)行無(wú)氧呼吸的原核生物也就是細(xì)菌和古細(xì)菌才得以存活下來(lái)。
隨著時(shí)間的推移，地球上出現(xiàn)了大規(guī)模的細(xì)菌藍(lán)藻，藍(lán)藻可以利用二氧化碳、水和陽(yáng)光通過(guò)光合作用生成自身組件并釋放出氧氣。同時(shí)地球上還出現(xiàn)了可以分解氧氣來(lái)產(chǎn)生能量的細(xì)菌。通過(guò)細(xì)菌的吞噬作用，這二者便在日后形成了植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞。藍(lán)藻排放的氧氣與海水中的鐵離子發(fā)生反應(yīng)生成氧化鐵并沉積在海底。此外氧氣與大氣中的甲烷發(fā)生反應(yīng)減少額甲烷含量。這樣一來(lái)甲烷產(chǎn)生的微粒子減少，朦朧模糊的天空開始變得蔚藍(lán)清透。更關(guān)鍵的是，光合作用不僅減少了大氣中二氧化碳的含量，同時(shí)也增加了大氣中的氧氣含量。藍(lán)藻經(jīng)過(guò)5億年鍥而不舍的呼吸吐納終于徹底改變了地球環(huán)境。不過(guò)22億年前的地球，由于藍(lán)藻使得二氧化碳的數(shù)量劇減，導(dǎo)致地球變得越來(lái)越冷。地球進(jìn)入了史上第一次大冰期。
時(shí)間又過(guò)了1億年，單細(xì)胞生物的結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化。
他們擁有了用膜包裹著記錄自身遺傳信息的DNA的細(xì)胞核，于是地球上第一次誕生了具有細(xì)胞核的生物，也就是真核生物。盡管它們當(dāng)時(shí)還只是最簡(jiǎn)單的單細(xì)胞生物，但與之前的原核生物相比，真核生物的結(jié)構(gòu)要更加復(fù)雜，并具有各種器官，而各種器官中，最重要自然是細(xì)胞器中的葉綠體和線粒體。那么真核生物是怎么獲得線粒體和葉綠體的呢？在真核生物出現(xiàn)以前，地球只存在著原核生物，它們的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，DNA等零件散落在細(xì)胞內(nèi)。一些痕跡表明，線粒體和葉綠體曾經(jīng)是一種獨(dú)立的生物，比如在線粒體內(nèi)部，就存在著獨(dú)立的DNA。1967年美國(guó)生物學(xué)家林恩-馬古利斯提出了著名的細(xì)胞內(nèi)共生說(shuō)，也就是動(dòng)植物細(xì)胞，都是通過(guò)吞噬細(xì)菌演化而來(lái)。 這一學(xué)說(shuō)認(rèn)為，在距今20億年-10億年前，細(xì)菌曾被一種古細(xì)菌吞噬，被吞噬的細(xì)菌后來(lái)由于某種未知原因，具備了利用氧氣分解有機(jī)物并獲得能量的能力。于是古細(xì)菌就將有氧呼吸這一高效的產(chǎn)能工作交給了吞噬到自己體內(nèi)的細(xì)菌。而另一方面，被吞噬的細(xì)菌也很開心，因?yàn)橹灰木釉诠偶?xì)菌的體內(nèi)，就能獲得營(yíng)養(yǎng)。就這樣，細(xì)菌與古細(xì)菌就開始了相親相愛(ài)，、互惠互利的共生生活。在長(zhǎng)期的共生過(guò)程中，二者感覺(jué)同居生活還真不錯(cuò)，索性一不做二不休合為一體得了，于是這種融合了古細(xì)菌與細(xì)菌的生物，就演化成了動(dòng)物細(xì)胞，而被吞噬的細(xì)菌就演化成了細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生能量的細(xì)胞器--線粒體?，F(xiàn)在動(dòng)物體內(nèi)的線粒體的作用就是氧化代謝，這與當(dāng)年的被吞噬細(xì)菌的作用是如出一轍的。在這之后，又出現(xiàn)了吞噬藍(lán)藻的生物，被吞噬的藍(lán)藻通過(guò)光合作用，利用光、無(wú)機(jī)物和二氧化碳生成有機(jī)物，最后古細(xì)菌也與被它吞噬的藍(lán)藻干脆合為一體了，就出現(xiàn)了能進(jìn)行有氧呼吸及光合作用由古細(xì)菌和藍(lán)藻融合而成的生物，這種融合生物后來(lái)就演化為了植物細(xì)胞，而被吞噬的藍(lán)藻就變成了葉綠體?，F(xiàn)在，我們看葉綠體的作用，也與當(dāng)年被吞噬的藍(lán)藻的作用是一脈相承的。
時(shí)間繼續(xù)永不停歇地前進(jìn)，真核生物的數(shù)量逐漸增多，大氣中的氧氣含量也上升到了1%的濃度。在9億年前，一些零零散散的陸地終于漂浮拼合到了一起，在南半球形成了一個(gè)超級(jí)大陸，這就是羅迪尼亞超大陸，羅迪尼亞這個(gè)名字源自俄語(yǔ)，原意是“故鄉(xiāng)”或者是“母語(yǔ)”。其實(shí)關(guān)于大陸的分布，迄今為止，科學(xué)家也只能精確地復(fù)制到6億年前，時(shí)代越久遠(yuǎn)，復(fù)制的難度也就越大。關(guān)于羅迪尼亞超大陸到底是怎樣分布的，科學(xué)家對(duì)各種細(xì)節(jié)也爭(zhēng)論不休各持觀點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)，地質(zhì)學(xué)家會(huì)根據(jù)世界各地殘留的地址信息，像拼圖一樣把陸地一塊塊地拼湊到一起，從而復(fù)原各個(gè)時(shí)代的大陸分布。但羅迪尼亞超大陸的時(shí)間太過(guò)久遠(yuǎn)，現(xiàn)在由澳大利亞科廷大學(xué)李正祥教授等人制作的圖樣是最多被引用的假想地圖。但不論羅迪尼亞大陸到底是什么形狀的，可以肯定的是，在羅迪尼亞大陸上，因超大陸碰撞而形成的地域出現(xiàn)了高聳的山脈，不過(guò)由于當(dāng)時(shí)還沒(méi)有植物等生物，所以大陸面貌是非常單調(diào)的，遍地都是巖石和沙礫，呈現(xiàn)了一片荒涼的景象。雖然荒涼，但是活躍的地質(zhì)活動(dòng)卻仍在繼續(xù)，為更高級(jí)生命的出現(xiàn)時(shí)刻準(zhǔn)備著。超大陸的廣闊陸地不斷受到風(fēng)雨的侵蝕，導(dǎo)致生物需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)磷酸鹽等不斷地從陸地流入沿岸的海水中?，F(xiàn)在科學(xué)家認(rèn)為，這一過(guò)程很可能是造成生命在淺海突然大量涌現(xiàn)的寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的原動(dòng)力，在這一時(shí)期，地球上曾出現(xiàn)了規(guī)模浩大的埃迪卡拉動(dòng)物群，這個(gè)話題我們一會(huì)兒再說(shuō)。所以說(shuō)，羅迪尼亞這個(gè)名字起的是十分合適的，我們不知道在羅迪尼亞之前的大陸對(duì)生命爆發(fā)的貢獻(xiàn)有多大，但稱羅迪尼亞大陸為母親大陸是名副其實(shí)的。不過(guò)，所謂初九潛龍勿用，好事多磨，現(xiàn)在還不是見(jiàn)龍?jiān)谔锏臅r(shí)候。在寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之前，地球上的生命還要繼續(xù)蟄伏一段時(shí)間，也要遭受一次生死的考驗(yàn)。
在距今大約6.5億年前，大氣中的氧氣含量已經(jīng)上升到了2%左右，羅迪尼亞超大陸也正在逐漸分裂，但這時(shí)無(wú)論是陸地還是海洋，整個(gè)地球都被厚厚的冰層所覆蓋，從太空中看去，整個(gè)地球就仿佛一個(gè)巨大的冰球，所以這時(shí)候的地球也被稱為“雪球地球”，平均氣溫-40℃，甚至連赤道上的溫度也只有-30℃，冰層厚度達(dá)到了一公里以上。低緯度熱帶地區(qū)殘留的冰川沉積物，是地球曾經(jīng)發(fā)生過(guò)大冰期的證據(jù)。如果連地球上最溫暖的地區(qū)都被冰川所覆蓋，那么整個(gè)地球上都覆蓋著厚厚的冰層也就不足為奇了?？梢哉f(shuō)，當(dāng)時(shí)的地球從表面看上去，沒(méi)有任何生物的氣息，科學(xué)家對(duì)當(dāng)時(shí)的灰?guī)r進(jìn)行分析的結(jié)果也表明，當(dāng)時(shí)地球上的光合作用急劇減少，氧氣含量也處于不斷的減少之中，這也意味著當(dāng)時(shí)進(jìn)行光合作用的生物在全球范圍內(nèi)遭受了嚴(yán)重的打擊。不過(guò)，生物還是異常頑強(qiáng)的，就在這樣嚴(yán)酷的環(huán)境中，自我?jiàn)^斗的歷程依然沒(méi)有止步，一些被封閉在厚厚冰層中的光合作用生物與礦物一起，形成了黑色塊狀物質(zhì)，在冰凍期它們會(huì)處于休眠狀態(tài)，但是每當(dāng)有陽(yáng)光照射進(jìn)來(lái)，周圍的冰融化后，它們就會(huì)從休眠狀態(tài)中蘇醒過(guò)來(lái)，開始進(jìn)行進(jìn)行光合作用，從而維持生命活動(dòng)，現(xiàn)在南極冰層下還存在著這樣悶聲發(fā)大財(cái)?shù)纳?。此外，不進(jìn)行光合作用的生物，可以安身于火山周圍的溫泉或海底的熱泉噴溢口等沒(méi)有被冰層覆蓋的避難所。這些地方溫暖而富集營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使得這些生物幸運(yùn)地躲過(guò)了漫長(zhǎng)的冰期?？傊?，我們的祖先肯定在某個(gè)地方幸運(yùn)地存活了下來(lái)。研究認(rèn)為，人類的祖先源自形成鞭毛蟲的單細(xì)胞生物，而鞭毛蟲則是最接近于多細(xì)胞生物的單細(xì)胞生物，它具有細(xì)長(zhǎng)的鞭毛。在這樣一個(gè)冰凍嚴(yán)寒的世界里，當(dāng)時(shí)的生物肯定遭遇了巨大的打擊，境遇無(wú)比悲慘。雖然缺乏化石等相關(guān)記錄，無(wú)法弄清楚當(dāng)時(shí)的情景，但是或許可以說(shuō)，這次的全球冰凍是地球史上最大的生物滅絕事件。但從另一方面看，6.5億年前的大冰期也是一次自然的篩選。地球生物看似平靜，甚至是毫無(wú)生氣，但這也是暴風(fēng)雨前最后的寧?kù)o了。
轉(zhuǎn)眼間2000萬(wàn)年過(guò)去了，大氣中的氧氣含量開始不斷增多，羅迪尼亞大陸還在繼續(xù)著自己的分裂之路。在6.3億年前，微生物的世界出現(xiàn)了一次飛躍性的進(jìn)化，一些單細(xì)胞生物聚集在一起，形成了一個(gè)群體或者是其他的方式，總之早期的多細(xì)胞生物開始出現(xiàn)了。我們知道所有的生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的，我們的人類是由大約60萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞聚集而成的多細(xì)胞生物，與此同時(shí)，世界上也存在著許多種只有一個(gè)細(xì)胞的生物，也就是單細(xì)胞生物。那么，單細(xì)胞生物是怎么變成多細(xì)胞生物的呢？關(guān)于這一點(diǎn)現(xiàn)在還不確定，也是眾說(shuō)紛紜。一種假說(shuō)認(rèn)為，但細(xì)胞聚集而成的群體是多細(xì)胞生物的起源；另一種假說(shuō)認(rèn)為，細(xì)胞核在細(xì)胞內(nèi)分裂增殖形成了多核細(xì)胞，之后又分裂成了多個(gè)細(xì)胞，也就是多細(xì)胞生物，而且很有可能的情況是，兩種情形都出現(xiàn)過(guò)?，F(xiàn)在的研究也認(rèn)為，從單細(xì)胞到多細(xì)胞的進(jìn)化，是在各類生物中獨(dú)立發(fā)生的。
那么按照進(jìn)化論適者生存的法則，多細(xì)胞生物相對(duì)于單細(xì)胞生物，又有什么生存優(yōu)勢(shì)呢，為什么會(huì)出現(xiàn)多細(xì)胞生物呢？丹麥地質(zhì)學(xué)家唐納德-坎菲爾德提出了一個(gè)假說(shuō)，在大約6億年前，海洋中氧氣含量的增多，使得偶然聚集在一起的多細(xì)胞生物具有了生存優(yōu)勢(shì)，甚至可能是直接導(dǎo)致了多細(xì)胞生物的出現(xiàn)，那么原因何在呢？關(guān)鍵就在于氧氣。氧氣一方面是分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，釋放能量不可或缺的元素；但另一方面，氧氣也可能會(huì)傷及細(xì)胞自身，所以如果細(xì)胞們抱團(tuán)擠在一起共享氧氣的話，除了最外面一層的細(xì)胞暴露在氧氣之外，里層的細(xì)胞都能安然避開過(guò)剩的氧氣，于是多細(xì)胞生物就出現(xiàn)了?；蛘咴揪痛嬖诘亩嗉?xì)胞生物，就具備了更大的生存優(yōu)勢(shì)。另外，如果多細(xì)胞生物的從無(wú)到有與氧氣增多沒(méi)有關(guān)系，它們是很早之前就出現(xiàn)了，那么抱團(tuán)求生這一行為除了減少氧氣傷害之外，同時(shí)借助于氧氣增多的這一事實(shí)，它們同樣可以利用這一時(shí)機(jī)極速繁盛起來(lái)。這主要是因?yàn)槟z原蛋白對(duì)細(xì)胞的結(jié)合非常重要，要想形成多細(xì)胞生物，首先就需要生成類似的膠原蛋白的物質(zhì)，不過(guò)生成膠原蛋白時(shí)需要消耗大量的能量，由于氧氣在這一時(shí)期急劇增多了，膠原蛋白的生成也變得更加容易了，所以就出現(xiàn)了越來(lái)越多的多細(xì)胞生物。
時(shí)間進(jìn)行到現(xiàn)在，地球已經(jīng)走過(guò)了40億載光陰，所有的準(zhǔn)備都已就緒，生物大爆發(fā)蓄勢(shì)待發(fā)，一個(gè)嶄新的地球即將出現(xiàn)了。如果我們將地球從創(chuàng)生到現(xiàn)在視作是一天24小時(shí)，那么這時(shí)候已經(jīng)是晚上9點(diǎn)03分了，也就是5.6億年前。此時(shí)的地球已經(jīng)度過(guò)了最冷的時(shí)期，羅迪尼亞大陸逐步分裂為岡瓦納大陸和其他若干稍小的大陸。雖然人類的祖先這時(shí)候還是極其微小的，單細(xì)胞生物或單細(xì)胞動(dòng)物，總之是十分渺小，但海洋中已經(jīng)是社會(huì)主義改天換地欣欣向榮了，這時(shí)候的海洋可謂是生物的伊甸園，到處可見(jiàn)海洋生物悠然自得的身影，埃迪卡拉生物群便是這一時(shí)期的著名團(tuán)伙。由于科學(xué)家在澳大利亞南部的埃迪卡拉丘陵地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量當(dāng)時(shí)的化石，所以就把該化石群命名為“埃迪卡拉生物群”。它們把家安置在超級(jí)大陸周圍廣闊的海洋中，享受著共產(chǎn)主義社會(huì)的福利。研究認(rèn)為，這些生物既沒(méi)有堅(jiān)硬的骨骼，也沒(méi)有復(fù)雜的感覺(jué)器官，而是一大群柔軟黏糊糊的軟體生物，它們很少意識(shí)到相互的存在，而且對(duì)其他生物也毫無(wú)戒心。他們不懂得也不需要去躲避強(qiáng)敵，因?yàn)楫?dāng)時(shí)并沒(méi)有所謂的捕食者。那些無(wú)法自己移動(dòng)的生物，只是守株待兔般等著過(guò)濾和吸收漂浮過(guò)來(lái)的有機(jī)物。而能移動(dòng)的生物則在海底四處爬行，尋找沉積物中的細(xì)菌等來(lái)作為食物。
我們舉幾個(gè)埃迪卡拉生物群中的代表性生物，基本就對(duì)這個(gè)時(shí)期的生物是怎樣的狀態(tài)有個(gè)大致的了解了，一種叫尤加蟲，這哥們長(zhǎng)約15厘米，呈扁平狀，身體表面由相互交錯(cuò)的條紋，可以緊貼在海底前行。在移動(dòng)的同時(shí)，不斷地吞噬沉積物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。第二種代表性生物叫厄尼塔蟲，這哥們像一個(gè)綠色的口袋，大約高10厘米，同樣在身體表面有相互交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)。再來(lái)兩個(gè)大塊頭的，一種叫查恩海筆的生物高度接近于科比，在海底就像一片巨大的紫色葉子，不知道高到哪里去了；另一種叫狄更孫水母的哥們，聽這名字就能想象出來(lái)，不過(guò)比我們常見(jiàn)的水母要大得多，最大接近一米，從身體下方吞噬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。當(dāng)然，它看起來(lái)也要惡心的多，要是扔一個(gè)擱你家里，不嚇?biāo)酪材軔盒乃?。除此之外，還有一些小號(hào)兒的同志，比如三分盤蟲、金伯拉蟲等等，大家可自行百度，這里就不一一介紹了。不過(guò)埃迪卡拉生物群在隨后的寒武紀(jì)生物大爆發(fā)時(shí)代，并沒(méi)有留下任何子孫后代，而是全部滅絕了。也許有人會(huì)懷疑，它們會(huì)不會(huì)是進(jìn)化為其他種群了？可惜的是，這種情況基本也可以排除了，因?yàn)樵诎５峡ɡ锶旱捏w節(jié)里，都存在著一種相互交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)，而這種結(jié)構(gòu)在后來(lái)的任何生物體內(nèi)，都根本找不到任何蛛絲馬跡，而進(jìn)化是不可能抹除得這么干凈利索的。關(guān)于埃迪卡拉生物群滅絕的原因現(xiàn)在還不清楚，也許有一些堅(jiān)持到了寒武紀(jì)早期，也就是距今5.4億年、5.3億年左右的時(shí)間，但是終究還是沒(méi)有一睹寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的風(fēng)采。
寒武紀(jì)是距今5.42億年-4.88億年這段時(shí)間，到了距今5.1億年的時(shí)候，氣候越來(lái)越溫暖起來(lái)，遠(yuǎn)古的大陸分成了三個(gè)小規(guī)模的大陸，勞倫大陸、波羅的大陸和西伯利亞大陸，另外還有一個(gè)大規(guī)模的大陸，還是上面說(shuō)到的岡瓦納大陸。在這段生機(jī)勃發(fā)的時(shí)期，海洋是生命的主戰(zhàn)場(chǎng)，在海洋中生活著許多奇形怪狀的生物，比如最有名的便是奇蝦，體長(zhǎng)可達(dá)1米，是寒武紀(jì)最大的生物，處于食物鏈最頂端，是生物史上最早的霸主。除了奇蝦，其他一些有特點(diǎn)的生物，還包括游得比誰(shuí)都快馬爾三葉形蟲，屬于三葉蟲的一種，長(zhǎng)了五只眼和一個(gè)用于捕食的特化附肢的歐巴賓海蝎、具有迷幻色彩的威瓦西蟲以及悲催的處處被人獵食的皮卡蟲等等。研究認(rèn)為，這一時(shí)代的生物涵蓋了幾乎所有的現(xiàn)代生物“門”，就是界門綱目科屬種的門。這些生物大約是在5.2億年前，嗷一下突然出現(xiàn)的，可謂生命史上的一大奇跡，這便是寒武紀(jì)生命大爆發(fā)。
那么，為什么各種生物群體會(huì)在同一時(shí)期突然出現(xiàn)呢？一個(gè)比較有力的假說(shuō)認(rèn)為，從這一時(shí)期開始，生物第一次長(zhǎng)出了眼睛，能夠很方便地看到對(duì)方，所以才導(dǎo)致了生命大爆發(fā)。那么長(zhǎng)出眼睛這件事兒它重要在哪呢？在上面，我們說(shuō)埃迪卡拉生物群的時(shí)候說(shuō)過(guò)，那一時(shí)期的生物是感知不到對(duì)方的。但是當(dāng)生物有了眼睛后，大家伙就終于可以發(fā)現(xiàn)彼此了，一個(gè)哥們就可能發(fā)現(xiàn)另一個(gè)哥們看起來(lái)很好吃的樣子，而被看的哥們發(fā)現(xiàn)對(duì)方在看自己并且不懷好意，它也可以做出兩種選擇，一種是選擇路線逃跑，第二種就是和你硬剛，狹路相逢勇者勝，今天我就針對(duì)你。所以說(shuō)，很容易看到其他生物這一看似微不足道的變化，帶來(lái)的改變是天翻地覆的，它使得一個(gè)生物到底是成為捕食者還是成為獵物的生存競(jìng)爭(zhēng)變得更加殘酷。所以，為了在弱肉強(qiáng)食的競(jìng)爭(zhēng)中能夠存活下來(lái)，生物開始快速進(jìn)化，外形也隨之爆炸性地劇變，結(jié)實(shí)的肌肉和強(qiáng)健的骨骼或外殼可以幫助生物積極追捕所發(fā)現(xiàn)的獵物，或者從天敵的手下死里逃生。
可以說(shuō)，寒武紀(jì)是外殼的時(shí)代，大量具有堅(jiān)硬外殼的動(dòng)物在這一時(shí)期涌現(xiàn)，而且外殼的材質(zhì)還各種各樣，有碳酸鈣、磷酸鈣、二氧化硅、幾丁質(zhì)等等，這也就意味著，當(dāng)時(shí)各個(gè)門類的生物是獨(dú)自演化出外殼的。這一時(shí)期，我們?nèi)祟惖淖嫦纫苍诘驼{(diào)地悶聲發(fā)大財(cái)，它們是一群沒(méi)有下頜的2-3厘米長(zhǎng)的魚類，生活在其他生物的陰影之下，期待自己有一天也能搞一個(gè)大新聞。不過(guò)水中生活畢竟不是長(zhǎng)久之計(jì)，另一方面，面對(duì)水中殘酷的生存競(jìng)爭(zhēng)，一些動(dòng)物也開始了登陸的進(jìn)程。那么陸地上又是怎樣的情形呢？登陸后的動(dòng)植物又面臨著哪些困難，又是怎樣的未來(lái)在等待著它們？這些話題我們就留到下周五《生命簡(jiǎn)史：陸地時(shí)代》我們?cè)倭摹?/p>
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