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生命簡史:海洋時代

作者:九江新媒體
生命簡史:海洋時代

地球的曆史就是一段46一年波瀾壯闊的生命曆程,46億年的故事太多太多,而生命從出現到一步步走到今天又經曆了太多波折與神奇。也許我們永遠也不會得知生命在一個星球上出現的機率有多大,有時候我們覺得這一切都源自偶然,有時候我們又覺得這一切都是必然的,有時候看起來這是一個奇迹,而有時候我們又會認識到,這是生命奮鬥曆程的自然結局。雖然我們可以了解46億年曆史中那些有關鍵性影響的事件,但我們永遠也不會得知究竟有哪些微小的事件及其搜引發的蝴蝶效應,徹底改變了地球生命的曆史程序。但我們可以肯定的是,在漫長的曆史長河中生命的曆程從來沒有放慢腳步,它堅定地從卑微走向偉大,從遠古走向未來,也一定會從地球走向更遼闊的星辰大海。是以我們所能做的,便是追溯46億年的光輝歲月,探究生命變遷的滄海桑田,體味命運流轉的百折不回。

故事要從遙遠的45億6700萬年前開始說起,這個時候太陽剛剛誕生,而環繞年輕太陽的氣體與塵埃便組成了原行星盤,原行星盤内的固态物體我們稱之為星子,數量超過了100萬億個,突然間一個具有曆史意義的事件發生了,其中的兩個星子發生了猛烈碰撞合并在了一起,這是今天所有一切的開始,太陽系曆史的程序便這樣被更改了。其實在46億年後的今天,星子碰撞所産生的能量依然以地熱的形式儲存在地球内部并成為地幔對流的原動力。所謂的地幔對流就是指地球深處的熾熱岩石密度變小産生上升熱流,同時冷卻後的岩石密度變大又沉降到了地幔中,地幔對流可以從地球内部向地表輸送和釋放熱量。地球的體積是比較大的,是以它冷卻的時間也很長,此外地球内部的放射性物質轉變為其他物質時所生成的熱也在持續不斷的釋放出來,所有這一切都使得這一釋放熱量的過程在漫長的曆史時期中從來沒有終止,地球也依然沒有冷卻下來,依然充滿了活力與溫度。

時間繼續前進,自從兩個星子發生了碰撞合并後又有越來越多的星子加入了進來,由于原行星盤中的星子衆多,是以碰撞合并的過程很頻繁,最終形成了更大的數量衆多的星體,這便是原行星。原行星似乎也遵守着馬太效應,在數量衆多的原行星中,其中一塊橢圓形的岩石明顯大于其他岩石,這就是開始急速成長的原行星,也是45億6000萬年前的地球。 當時的地球半徑大約為100公裡,隻是現在大小的15%左右,在受到較大星子撞擊的地方,星子及其周圍物質融化形成了岩漿池,不過由于這一階段的地球還相對較小,引力也比較弱是以碰撞所産生的能量還無法形成岩漿海洋。那麼關于原行星的吸積作用,我們不禁就有疑問了,當初在原行星盤中,大大小小的由星子撞擊合并所形成的石頭一定是數量衆多的,那麼為什麼最終就隻有水星、金星、火星和地球,這幾顆岩石行星最終脫穎而出了呢?,這是因為星子經過不斷的碰撞合并會變得越來越大,引力也會越來越大,這樣它就有能力吸引遠處的星子向自己靠近并最終吞并,這樣的結果完全是随機的,地球就是這樣不斷吸引周圍的星子靠近,将其合并為自己的一部分并變得越來越大,而引力逐漸變大的地球也會吞并其他小體積的原行星,逐漸掃清自己的軌道,是以地球是原行星間多次互相碰撞合并而成的。

太陽系中的其他行星也是以同樣的方式成長起來的,不過地球的個頭大于火星、金星和水星,這成為決定後來地球環境的一大關鍵性的轉折點。比如說火星的品質隻有地球的10.76%,是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。遺留下來的大氣非常稀薄,無法産生足夠的溫室效應,是以現在火星上非常冷,平均溫度隻有-43℃。在這樣的環境中地球生命是難以繁殖和演化的,是以說地球真的很幸運,它在數不清的原行星中,在碰撞合并的競賽中拔得頭籌,才給了現在地球生命以創生的條件。

時間繼續推進1000萬年,來到了距今45億5000萬年前。這時候的地球已經足夠大了,引力也達到了一定的規模,星子繼續在地球引力的作用下不斷地向地球靠近并越發猛烈的頻繁撞擊地球。在無數次的撞擊之後,地球開始不斷變大,這時候的地球已經達到了現在直徑的60%,随着地球不斷變大,引力也日益增大,這就導緻了星子運動的加速,這樣一來,來自星子的撞擊不僅越發猛烈,而且撞擊頻率越發加快。在這樣的條件下,地球上的岩漿海洋就逐漸形成了,達到了數百公裡深的程度,這段曆史時期也是地球曆史上,唯一一次外部比内部更熱的時期。岩漿海洋對地球的發展曆程是至關重要的,當時岩漿成分中熔化的鐵因為較重,而沉積在岩漿海洋的深處,熾熱的鐵将下方的岩石熔化并繼續向地球中心沉降,就這樣地核與地幔等地球内部結構便開始逐漸形成,這時候的地球由于被岩漿海洋所覆寫,是以根本不可能存在生命,但卻對日後生命的形成提供了條件。在岩漿海洋下面地球内部分化出地核與地幔,而地幔與地核的産生與後來導緻大陸漂移的地幔對流以及地球磁場的誕生有着密切的聯系。而此時地球這顆小火球仿佛也在遭受了初生後的陣痛後開始了浴火重生的步伐,踏上了一塊從岩石向适合生命存在的行星蛻變的艱辛曆程。

時光繼續流轉,在距今45億3300萬億年時又一件具有決定性意義的事件發生了。上面我們說到,地球表面在星子的撞擊下熔化,這些熔化的物質有一部分被抛灑到了太空中。但是這些星子的碰撞威力還不勁道。科學家猜測,曾有一個火星大小的天體飛向地球并斜着猛烈撞擊地球。這次撞擊異常猛烈,導緻了地球上大量的物質飛散到宇宙中,形成了一個環繞着地球的圓盤。雖然大部分的物質終歸還是要在冷卻後墜回地球,但是有一部分物質會互相吸引并靠近聚合在一起,開始圍繞地球公轉,這就是月球誕生學說之一的“大碰撞假說”所描繪的月球誕生的情境。現在一個十分重要的證據也指明這種觀點是月球形成最可靠的猜想,那就是構成月球的物質與地球基本是相同的。那麼月球形成這件事對地球來說多重要呢?可以說這一偶然事件在極大程度上改變了地球的曆史。大碰撞假說認為,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幹燥,好在後來撞擊地球的隕石又為地球續了命,得以為生命的産生提供了條件。有人也許回問了,如果沒有大碰撞豈不是更好?

事實不是如此,如果地球得水得以保留,那麼再加上後來隕石給地球續的水,地球很有可能被海洋全部吞沒,陸地生命也許就永遠不會誕生。當然關于月球的形成還有一種假說,這就是“同源說”。“同源說”認為月球并不是從地球被炸出來的,而是在原行星盤中與地球同時形成的并最終被地球引力俘獲,而形成月球的區域與形成地球的區域彼此離得很近,這也可以解釋地球與月球無助相同的現象。如果是這樣的話,月球的影響仍然不可忽略,因為關于水量的說畢竟隻是個猜想,而不論月球到底是怎樣形成的,我們可以确定的是,如果沒有月球的話,地球上的一天也許會變得更短,就好比地球剛誕生的時候,一天隻有5個小時,在月球誕生後,在地月間潮汐力的作用下,地球的一天逐漸變長,直到變成現在這個樣子。那麼公轉時間5小時的地球會産生生命嗎?這個我們就不知道了,總之沒有現在好。就算産生了生命了,甚至就算産生了人類,也一定沒有你我。

就這樣地球繼續着自我奮鬥,到了38億年前的時候,地球這個誕生于溫度極低的宇宙空間的庇護所終于實至名歸了,形成了适合生命生存的環境。地球内部分成了地核和地幔,周圍被海洋、大氣和地球磁場所包圍。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,由于地核中的液态鐵可以流動,是以在地球周圍形成了地球磁場。磁場線從地球北磁極出發進入南磁極,由于來自太陽的粒子帶有電荷,是以當其靠近地球磁場時就會改變行進軌迹而沿着磁場前進,這就使地球免受太陽風的侵襲,現在地核分為核心和外核,借助于外核中液體鐵的流動地球磁場得以保持。地幔是位于地核周圍的岩石層,雖然它是固體岩石,但是通過熱岩石上升、冷岩石沉降的方式,其實是在緩慢對流的。在這個過程中,通過熱泉噴隘口和火山,生成了生命活動能量之源的物質。此外地幔對流還形成了火山列島,這使得陸地也逐漸增多。除了地球内部為生命的創生做好了準備,地球表面的環境同樣也是蓄勢待發。首先大氣中富積額豐富的二氧化碳等溫室氣體,是以盡管當時的太陽亮度比現在昏暗,但是地球依然十分溫暖,這樣水就可以不結冰而以液體形式存在。同時流通的海洋則将熱量從容易被陽光加熱的赤道搬運到了難以加熱的兩極,實作了給整個地球加熱的作用。當然除此之外地核、大氣、海洋和地幔還有許多功能,它們協調一緻,共同發揮作用,進而確定了适合生物生存的環境。其實除了地球上的條件,地球外部的條件也為生命創造了友好的環境,這就是剛剛出生的月球。雖然地球在早期的太陽系中一直遭受大量隕石的撞擊,但這一時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。由于月球上沒有闆塊運動,陸地也不會受到風雨的侵蝕,是以現在在月球上還存在着過去的隕石撞擊坑的痕迹。正所謂你現在的歲月靜好,正是有人替你負重前行,是以感謝月球吧。

另外地球在太陽系中的地位也十分nice,行星與太陽的距離直接決定了行星上是否存在液态水,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,研究表明太陽系的行星中火星上曾存在海洋,不過最終它沒有留住這份幸運,而且一直到現在,我們也不知道宇宙中還有哪顆行星有地球這樣的幸運。生命也沒有辜負地球所努力換來的一切,化石等證件證明最早的生命誕生于35億-40億年前,也就是說在地球環境剛剛完善之後生命就迫不及待地嗷一下出現了,那麼最早的生命出現在哪兒呢?現在公認的假說,認為生命出現在海底,時間早在35億年年前,當時的地球上幾乎沒有氧氣,大氣主要由氮氣和二氧化碳構成,此外大氣中還有甲烷等氣體,這時候的地球雖然有火山列島等,但估計那時候還沒有大陸。而人類最早的祖先便是生活在海底高溫環境中的原核生物。

在35億年前漆黑的海底聳立着很多噴發黑色渾濁熱液的“煙囪”,這些熱液中國含有豐富的有機物和硫化氫,對生物來說,有機物是維系生命必不可少的美食,是以從營養物質來說,這裡完全渡河生命存在的條件。那麼這些“煙囪”是怎麼形成的呢?首先海水滲透到海底之下幾公裡深處,會被上層熾熱的玄武岩岩漿最高加熱到350℃,這是熱水與玄武岩之間發生了各種各樣的化學反應,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。在這之後熱液攜帶着在地下生成的物質幾乎未經任何冷卻就急劇上升,從海底噴湧而出,由于海底高壓的存在,是以熱液雖然遠遠超過了100℃,但也不會沸騰。噴出的物質于海水中的物質混合後熱液的溫度降低或者于海水中的成分再次發生化學反應,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,是以就形成了煙囪的結構,高度甚至可達幾十米。

現在科學家認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單有機物為基礎生成了DNA和蛋白質等複雜有機物,最終誕生了原始生命。雖然黑煙囪中的熱液溫度可高達350℃,DNA和蛋白質等複雜的有機物根本無法承受如此高的溫度。不過在黑煙囪的周圍通常還分布着白煙囪,這是因為從地下上升的熱液與滲入的海水混在一起在海底發生了化學反應,微粒子沉積在海底下随後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。是以生物完全可以在白煙囪下生長繁殖。另外黑煙囪壁的内部是海綿結構,在這裡熱液也與海水混在一起成為溫水後向外滲出。

海綿結構内的溫度比較低,這些地方也在發生着各種化學反應。含有豐富的硫化氫、甲烷等可作為生物能量之源的物質,複雜的有機物也有機會得以形成。其實一直到現在,在煙囪壁内依然繁衍栖息着大量的微生物,這正是我們把這一地方作為生命起源支出的重要依據,這樣我們也就明白了,為什麼人類在發現土衛二上可能存在類似的熱液噴泉後會如此激動的原因。不過生命終歸要離開黑暗的深海向着更廣闊的地方進發。

但是時光轉眼就流逝了8億年,地球上的環境依舊沒有變的多麼友好,在距今27億年的時候,氧氣在大氣中的含量僅為10萬億分之一,這和沒有氧氣沒有差別。地球上存在有火山島和小規模的大陸,不過具體分布現在還不是很清楚。如果你能穿越回27億年前你很難想象這裡會成為我們現在的家園。當時的地球天空發紅、雲霧朦胧、一片模糊,甚至連倒映着天空顔色的海洋看上去也是紅色的。當時的大氣充滿了甲烷、二氧化碳等溫室氣體,而大氣之是以呈現紅色,正是因為大量院子甲烷化學反應所産生微粒造成的。恒星演化模型顯示,當時的太陽亮度要比現在昏暗,給地球加熱的能力還相對較低。不過多虧了二氧化碳和甲烷等強力的溫室氣體,地球才得以維持溫暖的環境,進行無氧呼吸的原核生物也就是細菌和古細菌才得以存活下來。

随着時間的推移,地球上出現了大規模的細菌藍藻,藍藻可以利用二氧化碳、水和陽光通過光合作用生成自身元件并釋放出氧氣。同時地球上還出現了可以分解氧氣來産生能量的細菌。通過細菌的吞噬作用,這二者便在日後形成了植物細胞與動物細胞。藍藻排放的氧氣與海水中的鐵離子發生反應生成氧化鐵并沉積在海底。此外氧氣與大氣中的甲烷發生反應減少額甲烷含量。這樣一來甲烷産生的微粒子減少,朦胧模糊的天空開始變得蔚藍清透。更關鍵的是,光合作用不僅減少了大氣中二氧化碳的含量,同時也增加了大氣中的氧氣含量。藍藻經過5億年锲而不舍的呼吸吐納終于徹底改變了地球環境。不過22億年前的地球,由于藍藻使得二氧化碳的數量劇減,導緻地球變得越來越冷。地球進入了史上第一次大冰期。

時間又過了1億年,單細胞生物的結構發生了巨大變化。

他們擁有了用膜包裹着記錄自身遺傳資訊的DNA的細胞核,于是地球上第一次誕生了具有細胞核的生物,也就是真核生物。盡管它們當時還隻是最簡單的單細胞生物,但與之前的原核生物相比,真核生物的結構要更加複雜,并具有各種器官,而各種器官中,最重要自然是細胞器中的葉綠體和線粒體。那麼真核生物是怎麼獲得線粒體和葉綠體的呢?在真核生物出現以前,地球隻存在着原核生物,它們的結構非常簡單,DNA等零件散落在細胞内。一些痕迹表明,線粒體和葉綠體曾經是一種獨立的生物,比如線上粒體内部,就存在着獨立的DNA。1967年美國生物學家林恩-馬古利斯提出了著名的細胞内共生說,也就是動植物細胞,都是通過吞噬細菌演化而來。 這一學說認為,在距今20億年-10億年前,細菌曾被一種古細菌吞噬,被吞噬的細菌後來由于某種未知原因,具備了利用氧氣分解有機物并獲得能量的能力。于是古細菌就将有氧呼吸這一高效的産能工作交給了吞噬到自己體内的細菌。而另一方面,被吞噬的細菌也很開心,因為隻要寄居在古細菌的體内,就能獲得營養。就這樣,細菌與古細菌就開始了相親相愛,、互惠互利的共生生活。在長期的共生過程中,二者感覺同居生活還真不錯,索性一不做二不休合為一體得了,于是這種融合了古細菌與細菌的生物,就演化成了動物細胞,而被吞噬的細菌就演化成了細胞内産生能量的細胞器--線粒體。現在動物體内的線粒體的作用就是氧化代謝,這與當年的被吞噬細菌的作用是如出一轍的。在這之後,又出現了吞噬藍藻的生物,被吞噬的藍藻通過光合作用,利用光、無機物和二氧化碳生成有機物,最後古細菌也與被它吞噬的藍藻幹脆合為一體了,就出現了能進行有氧呼吸及光合作用由古細菌和藍藻融合而成的生物,這種融合生物後來就演化為了植物細胞,而被吞噬的藍藻就變成了葉綠體。現在,我們看葉綠體的作用,也與當年被吞噬的藍藻的作用是一脈相承的。

時間繼續永不停歇地前進,真核生物的數量逐漸增多,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超級大陸,這就是羅迪尼亞超大陸,羅迪尼亞這個名字源自俄語,原意是“故鄉”或者是“母語”。其實關于大陸的分布,迄今為止,科學家也隻能精确地複制到6億年前,時代越久遠,複制的難度也就越大。關于羅迪尼亞超大陸到底是怎樣分布的,科學家對各種細節也争論不休各持觀點,一般來說,地質學家會根據世界各地殘留的位址資訊,像拼圖一樣把陸地一塊塊地拼湊到一起,進而複原各個時代的大陸分布。但羅迪尼亞超大陸的時間太過久遠,現在由澳洲科廷大學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麼形狀的,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了高聳的山脈,不過由于當時還沒有植物等生物,是以大陸面貌是非常單調的,遍地都是岩石和沙礫,呈現了一片荒涼的景象。雖然荒涼,但是活躍的地質活動卻仍在繼續,為更進階生命的出現時刻準備着。超大陸的廣闊陸地不斷受到風雨的侵蝕,導緻生物需要的營養物質磷酸鹽等不斷地從陸地流入沿岸的海水中。現在科學家認為,這一過程很可能是造成生命在淺海突然大量湧現的寒武紀生命大爆發的原動力,在這一時期,地球上曾出現了規模浩大的埃迪卡拉動物群,這個話題我們一會兒再說。是以說,羅迪尼亞這個名字起的是十分合适的,我們不知道在羅迪尼亞之前的大陸對生命爆發的貢獻有多大,但稱羅迪尼亞大陸為母親大陸是名副其實的。不過,所謂初九潛龍勿用,好事多磨,現在還不是見龍在田的時候。在寒武紀生命大爆發之前,地球上的生命還要繼續蟄伏一段時間,也要遭受一次生死的考驗。

在距今大約6.5億年前,大氣中的氧氣含量已經上升到了2%左右,羅迪尼亞超大陸也正在逐漸分裂,但這時無論是陸地還是海洋,整個地球都被厚厚的冰層所覆寫,從太空中看去,整個地球就仿佛一個巨大的冰球,是以這時候的地球也被稱為“雪球地球”,平均氣溫-40℃,甚至連赤道上的溫度也隻有-30℃,冰層厚度達到了一公裡以上。低緯度熱帶地區殘留的冰川沉積物,是地球曾經發生過大冰期的證據。如果連地球上最溫暖的地區都被冰川所覆寫,那麼整個地球上都覆寫着厚厚的冰層也就不足為奇了。可以說,當時的地球從表面看上去,沒有任何生物的氣息,科學家對當時的灰岩進行分析的結果也表明,當時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,這也意味着當時進行光合作用的生物在全球範圍内遭受了嚴重的打擊。不過,生物還是異常頑強的,就在這樣嚴酷的環境中,自我奮鬥的曆程依然沒有止步,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,在冰凍期它們會處于休眠狀态,但是每當有陽光照射進來,周圍的冰融化後,它們就會從休眠狀态中蘇醒過來,開始進行進行光合作用,進而維持生命活動,現在南極冰層下還存在着這樣悶聲發大财的生物。此外,不進行光合作用的生物,可以安身于火山周圍的溫泉或海底的熱泉噴溢口等沒有被冰層覆寫的避難所。這些地方溫暖而富集營養物質,使得這些生物幸運地躲過了漫長的冰期。總之,我們的祖先肯定在某個地方幸運地存活了下來。研究認為,人類的祖先源自形成鞭毛蟲的單細胞生物,而鞭毛蟲則是最接近于多細胞生物的單細胞生物,它具有細長的鞭毛。在這樣一個冰凍嚴寒的世界裡,當時的生物肯定遭遇了巨大的打擊,境遇無比悲慘。雖然缺乏化石等相關記錄,無法弄清楚當時的情景,但是或許可以說,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,甚至是毫無生氣,但這也是暴風雨前最後的甯靜了。

轉眼間2000萬年過去了,大氣中的氧氣含量開始不斷增多,羅迪尼亞大陸還在繼續着自己的分裂之路。在6.3億年前,微生物的世界出現了一次飛躍性的進化,一些單細胞生物聚集在一起,形成了一個群體或者是其他的方式,總之早期的多細胞生物開始出現了。我們知道所有的生物都是由細胞構成的,我們的人類是由大約60萬億個細胞聚集而成的多細胞生物,與此同時,世界上也存在着許多種隻有一個細胞的生物,也就是單細胞生物。那麼,單細胞生物是怎麼變成多細胞生物的呢?關于這一點現在還不确定,也是衆說紛纭。一種假說認為,但細胞聚集而成的群體是多細胞生物的起源;另一種假說認為,細胞核在細胞内分裂增殖形成了多核細胞,之後又分裂成了多個細胞,也就是多細胞生物,而且很有可能的情況是,兩種情形都出現過。現在的研究也認為,從單細胞到多細胞的進化,是在各類生物中獨立發生的。

那麼按照進化論适者生存的法則,多細胞生物相對于單細胞生物,又有什麼生存優勢呢,為什麼會出現多細胞生物呢?丹麥地質學家唐納德-坎菲爾德提出了一個假說,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胞生物具有了生存優勢,甚至可能是直接導緻了多細胞生物的出現,那麼原因何在呢?關鍵就在于氧氣。氧氣一方面是分解營養物質,釋放能量不可或缺的元素;但另一方面,氧氣也可能會傷及細胞自身,是以如果細胞們抱團擠在一起共享氧氣的話,除了最外面一層的細胞暴露在氧氣之外,裡層的細胞都能安然避開過剩的氧氣,于是多細胞生物就出現了。或者原本就存在的多細胞生物,就具備了更大的生存優勢。另外,如果多細胞生物的從無到有與氧氣增多沒有關系,它們是很早之前就出現了,那麼抱團求生這一行為除了減少氧氣傷害之外,同時借助于氧氣增多的這一事實,它們同樣可以利用這一時機極速繁盛起來。這主要是因為膠原蛋白對細胞的結合非常重要,要想形成多細胞生物,首先就需要生成類似的膠原蛋白的物質,不過生成膠原蛋白時需要消耗大量的能量,由于氧氣在這一時期急劇增多了,膠原蛋白的生成也變得更加容易了,是以就出現了越來越多的多細胞生物。

時間進行到現在,地球已經走過了40億載光陰,所有的準備都已就緒,生物大爆發蓄勢待發,一個嶄新的地球即将出現了。如果我們将地球從創生到現在視作是一天24小時,那麼這時候已經是晚上9點03分了,也就是5.6億年前。此時的地球已經度過了最冷的時期,羅迪尼亞大陸逐漸分裂為岡瓦納大陸和其他若幹稍小的大陸。雖然人類的祖先這時候還是極其微小的,單細胞生物或單細胞動物,總之是十分渺小,但海洋中已經是社會主義改天換地欣欣向榮了,這時候的海洋可謂是生物的伊甸園,到處可見海洋生物悠然自得的身影,埃迪卡拉生物群便是這一時期的著名團夥。由于科學家在澳洲南部的埃迪卡拉丘陵地區發現了大量當時的化石,是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大陸周圍廣闊的海洋中,享受着共産主義社會的福利。研究認為,這些生物既沒有堅硬的骨骼,也沒有複雜的感覺器官,而是一大群柔軟黏糊糊的軟體生物,它們很少意識到互相的存在,而且對其他生物也毫無戒心。他們不懂得也不需要去躲避強敵,因為當時并沒有所謂的捕食者。那些無法自己移動的生物,隻是守株待兔般等着過濾和吸收漂浮過來的有機物。而能移動的生物則在海底四處爬行,尋找沉積物中的細菌等來作為食物。

我們舉幾個埃迪卡拉生物群中的代表性生物,基本就對這個時期的生物是怎樣的狀态有個大緻的了解了,一種叫尤加蟲,這哥們長約15厘米,呈扁平狀,身體表面由互相交錯的條紋,可以緊貼在海底前行。在移動的同時,不斷地吞噬沉積物中的營養物質。第二種代表性生物叫厄尼塔蟲,這哥們像一個綠色的口袋,大約高10厘米,同樣在身體表面有互相交錯的結構。再來兩個大塊頭的,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,不知道高到哪裡去了;另一種叫狄更孫水母的哥們,聽這名字就能想象出來,不過比我們常見的水母要大得多,最大接近一米,從身體下方吞噬營養物質。當然,它看起來也要惡心的多,要是扔一個擱你家裡,不吓死也能惡心死。除此之外,還有一些小号兒的同志,比如三分盤蟲、金伯拉蟲等等,大家可自行百度,這裡就不一一介紹了。不過埃迪卡拉生物群在随後的寒武紀生物大爆發時代,并沒有留下任何子孫後代,而是全部滅絕了。也許有人會懷疑,它們會不會是進化為其他種群了?可惜的是,這種情況基本也可以排除了,因為在埃迪卡拉生物群的體節裡,都存在着一種互相交錯的結構,而這種結構在後來的任何生物體内,都根本找不到任何蛛絲馬迹,而進化是不可能抹除得這麼幹淨利索的。關于埃迪卡拉生物群滅絕的原因現在還不清楚,也許有一些堅持到了寒武紀早期,也就是距今5.4億年、5.3億年左右的時間,但是終究還是沒有一睹寒武紀生命大爆發的風采。

寒武紀是距今5.42億年-4.88億年這段時間,到了距今5.1億年的時候,氣候越來越溫暖起來,遠古的大陸分成了三個小規模的大陸,勞倫大陸、波羅的大陸和西伯利亞大陸,另外還有一個大規模的大陸,還是上面說到的岡瓦納大陸。在這段生機勃發的時期,海洋是生命的主戰場,在海洋中生活着許多奇形怪狀的生物,比如最有名的便是奇蝦,體長可達1米,是寒武紀最大的生物,處于食物鍊最頂端,是生物史上最早的霸主。除了奇蝦,其他一些有特點的生物,還包括遊得比誰都快馬爾三葉形蟲,屬于三葉蟲的一種,長了五隻眼和一個用于捕食的特化附肢的歐巴賓海蠍、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。研究認為,這一時代的生物涵蓋了幾乎所有的現代生物“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,嗷一下突然出現的,可謂生命史上的一大奇迹,這便是寒武紀生命大爆發。

那麼,為什麼各種生物群體會在同一時期突然出現呢?一個比較有力的假說認為,從這一時期開始,生物第一次長出了眼睛,能夠很友善地看到對方,是以才導緻了生命大爆發。那麼長出眼睛這件事兒它重要在哪呢?在上面,我們說埃迪卡拉生物群的時候說過,那一時期的生物是感覺不到對方的。但是當生物有了眼睛後,大家夥就終于可以發現彼此了,一個哥們就可能發現另一個哥們看起來很好吃的樣子,而被看的哥們發現對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,今天我就針對你。是以說,很容易看到其他生物這一看似微不足道的變化,帶來的改變是天翻地覆的,它使得一個生物到底是成為捕食者還是成為獵物的生存競争變得更加殘酷。是以,為了在弱肉強食的競争中能夠存活下來,生物開始快速進化,外形也随之爆炸性地劇變,結實的肌肉和強健的骨骼或外殼可以幫助生物積極追捕所發現的獵物,或者從天敵的手下死裡逃生。

可以說,寒武紀是外殼的時代,大量具有堅硬外殼的動物在這一時期湧現,而且外殼的材質還各種各樣,有碳酸鈣、磷酸鈣、二氧化矽、幾丁質等等,這也就意味着,當時各個門類的生物是獨自演化出外殼的。這一時期,我們人類的祖先也在低調地悶聲發大财,它們是一群沒有下颌的2-3厘米長的魚類,生活在其他生物的陰影之下,期待自己有一天也能搞一個大新聞。不過水中生活畢竟不是長久之計,另一方面,面對水中殘酷的生存競争,一些動物也開始了登陸的程序。那麼陸地上又是怎樣的情形呢?登陸後的動植物又面臨着哪些困難,又是怎樣的未來在等待着它們?這些話題我們就留到下周五《生命簡史:陸地時代》我們再聊。