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地球，這個幾百萬物種賴以生存的家園，如今已經(jīng)走過了45億5千萬年的漫長歲月。地球最初是什么樣子？最早的生命是什么時間誕生的？ 自古以來，生命的起源，一直是人們關(guān)心的問題?？茖W研究顯示，在地球最初誕生的歲月里，整個星球充斥著硫化氫等有毒氣體，根本不適合生命生存，而幾十億年后的今天，地球上生機盎然。那么，在近46億年的時間里，地球環(huán)境究竟發(fā)生了怎樣巨大的變化？生命經(jīng)歷了怎樣嚴酷的挑戰(zhàn)？生命的火花又是如何閃現(xiàn)的呢？ 科學研究表明，45億5千萬年前，地球在星際云團中誕生 
。 地球誕生2500萬年之后，整個星球開始融化。鐵核融化產(chǎn)生的磁場，可以保護我們免受宇宙輻射的傷害。 地球誕生5000萬年后，月球在一次災難性的星際碰撞中誕生。 經(jīng)過劇烈變化的最初時刻，地球的表面漸漸冷卻。地殼開始形成，水在地表蓄積起來。 但是研究顯示，早期的地球危機四伏，極不利于生命形式的出現(xiàn)。當時，大氣渾濁、洶涌，地球上處處充斥的是二氧化碳和刺鼻的硫化氫。這里沒有氧氣，連紫外線也是致命的。不僅如此，年輕的太陽也遠比現(xiàn)在虛弱，它無力的光線根本無法穿透有毒的大氣層。 科學家麥克爾·繆馬說，早期的地球并不是伊甸園，它上面沒有清澈蔚藍的大海；沒有清潔純凈的水；沒有植物，地球上根本沒有生命。 地質(zhì)學家史蒂芬·摩西斯說，在早期的地球上，由于空氣渾濁，而且大氣的主要成分是二氧化碳，因而天空呈現(xiàn)出淡紅色，而不是我們熟悉的蔚藍色。海洋是橄欖色，而不是我們今天見到的深藍色。 
更可怕的是，在地球誕生最初的6億年中，地球經(jīng)常遭到彗星和小行星的猛烈撞擊。這些“導彈”的直徑最大達到300英里，它們的巨大沖擊力產(chǎn)生的高溫融化了地殼，蒸發(fā)了海洋。（圖1） 在高溫烘烤和酸雨侵蝕的嚴酷環(huán)境下，生命很難存活下來。但幾十億年后，地球上生機勃勃，植物和動物種類繁多。在幾十億年一系列紛繁復雜的變化中，生命的火花是如何閃現(xiàn)奇跡？又是如何演化的呢？多年來，這些問題一直是科學家們孜孜以求的課題。 
為了探尋生命是否能夠在早期的地球上存活下來，微生物學家佩妮·波士頓和同事黛安娜·諾特普來到墨西哥南部。據(jù)說在這片熱帶雨林的深處，有一個洞穴內(nèi)可能留存著最為原始的生命痕跡。因為這個叫庫瓦德維拉的洞穴堪稱現(xiàn)代人間地獄，洞穴內(nèi)充滿了硫化氫氣體，因此洞內(nèi)的環(huán)境與早期的地球環(huán)境非常相似。 微生物學家佩妮·波士頓認為，只有在庫瓦德維拉這樣古老的地方，我們才能找到與早期的地球類似的環(huán)境，她希望能從這些環(huán)境中找到線索，研究地球的過去。她說，靠近洞穴時，聞到一股類似臭雞蛋的味道，離洞口越近，味道就越濃。 這種臭雞蛋味道的氣體是硫化氫。為了保障人身安全，佩妮和黛安娜必須戴著防毒面具，因為硫化氫的毒性足以取人性命。 佩妮·波士頓說，這里的硫化氫濃度非常高，如果不戴防毒面具，人類根本沒法存活。它會讓你失去知覺，使你在短時間內(nèi)死亡。 一切準備就緒，佩妮和黛安娜進入洞穴，她們很快發(fā)現(xiàn)，雖然事先做了嚴密的防護措施，但這里仍然存在著巨大的風險。原來，硫化氫氣體從深邃的火山裂隙中噴出來后，與水發(fā)生反應，在洞壁上形成了濃度很高的硫酸。（圖2） 
盡管條件極其惡劣，但佩妮還是在洞中發(fā)現(xiàn)了原始生命的跡象。一些從洞壁上垂下來的液體讓她驚喜萬分。這是一種粘乎乎的單細胞細菌，科學家形象地稱它們“鼻涕菌”。（圖3） 佩妮·波士頓說，這些“鼻涕菌”粘乎乎的，滴滴答答地從洞壁上垂下來，就像一串鼻涕。我們相信，這些鼻涕一樣的東西可以保護它們不受強酸性物質(zhì)的傷害。因為當我們測量鼻涕上的液滴時，它的酸性濃度大得驚人。這聽起來不可思議，但這里正是它們繁衍生息的好地方。 細菌是地球上最原始，也是最普遍的生命體。它們與所有動植物一樣，能生長，并適應周圍的環(huán)境，還能繁殖，具有生命的基本特征。細菌細胞沒有細胞核，可它們卻含有DNA，而DNA正是生命的密碼。 通過簡單的分裂繁殖，每個細胞能一分為二，變成兩個完全相同的細胞。研究發(fā)現(xiàn)，每個鼻涕滴中都含有成千上萬的細菌。 不僅如此，在地下的水流中，佩妮還發(fā)現(xiàn)了一團團的細菌：“粘液球”。佩妮判斷，這個洞穴是許多種類細菌群的家園。但是，在這個充滿了毒性氣體的洞穴中，這些原始生命又是如何生長的呢？ 
佩妮·波士頓說，它們從有毒的硫化氫獲取化學能生存。對它們來說，這里就是溫馨的家。 這些細菌的生活環(huán)境與早期的地球環(huán)境非常相似，它們可能就是地球上最初的生命形式的后代?？茖W家發(fā)現(xiàn)，生命在地球誕生之后不久就開始出現(xiàn)了，但是，科學研究不能僅靠猜測和推理，還需要嚴密的證據(jù)來論證。因為在此之前，科學家普遍認為，38億年前，地球正頻頻遭到巨大的小行星和彗星的轟擊，生命不可能在這段期間出現(xiàn)。最早的生命應該是大轟炸結(jié)束幾百萬年后才產(chǎn)生的。 
圖1 地球遭遇小行星撞擊 圖2 微生物專家在熱帶雨林洞穴考察 圖3 單細胞細菌“鼻涕菌” 圖4 地球上最早的地質(zhì)運動的遺跡 事情的真相到底是什么呢？在格陵蘭島西北部，地質(zhì)學家史蒂芬·摩西斯努力從一片世界上最古老的巖石中尋求答案。 史蒂芬·摩西斯說，格陵蘭島的地質(zhì)形態(tài)極為獨特，這里殘留著我們迄今為止所知道的，地球上最早的地質(zhì)運動的遺跡。這里的巖石大約形成于37～39億年前。（圖4） 但是，令人失望的是，這些巖石歷經(jīng)了億萬年的風霜，已經(jīng)無法找到任何化石的痕跡。史蒂芬只有尋找更為模糊不清的生命證據(jù)。 史蒂芬·摩西斯說，這里也許曾經(jīng)有過一些小型的化石，微生物的化石，但是，當巖石承受高溫和高壓時，巖石里的這些化石早就分解和破壞了。因此我們現(xiàn)在所能找到的只有古代細菌或微生物留下的化學痕跡。 
科學界普遍公認的結(jié)論是，當巖石中碳12同位素的含量特別高時，意味著上面曾存在過生命。因為，當生物從周圍的環(huán)境中吸收碳元素時，它們更偏愛碳12同位素。 借助這個線索，通過高能量離子微探針，史蒂芬揭示出一個驚人的秘密：格陵蘭島巖石中的碳12同位素的含量比預期的高很多。這意味著，38億年前，這些巖石上曾經(jīng)出現(xiàn)過生命。 史蒂芬說，這是目前人類找到的生命存在時間最早的證據(jù)。進一步研究后，科學家發(fā)現(xiàn)，在地球誕生之后不久、還處于遭受大轟炸期間，生命就開始出現(xiàn)了。但是這個結(jié)果隨之引發(fā)了一個更大的疑問，如果生命確實是在如此早的時間就已經(jīng)出現(xiàn)，那么構(gòu)成生命的基本物質(zhì)碳化合物又是從何而來呢？ 地球誕生后不久，一個巨大的星體撞擊了它。地球的外層被完全汽化，月球也在這次撞擊中產(chǎn)生。與此同時，地球上任何復雜的碳化合物都在這場巨大的撞擊中被徹底毀滅了。 最早形成生命的碳化合物來自哪里呢？有科學家推測，碳元素最早來自于外太空，然后被送到地球上來。這個理論一經(jīng)提出，便迅速得到廣泛認同。天體生物學家唐·布隆里認為，在我們頭上20千米以外就是外太空，構(gòu)成生命的基本物質(zhì)在那里非常普遍，而且不斷落向地球。 唐·布隆里認為，每年有4萬噸來自彗星和小行星的物質(zhì)撞擊地球。它們主要是直徑不到一毫米的小顆粒。我們呼吸的空氣中、吃的食物里就有它們?？墒牵阒挥性诤芴厥獾牡胤讲拍苷业剿鼈?。 
專家的這種說法有依據(jù)嗎？ 要想收集到未被污染的樣本，就必須在小顆粒穿過地球大氣層、被污染之前就得到它們。 為了從落向地球的幾千噸塵埃中采集幾毫克的物質(zhì)，唐·布隆里委派一架退役的間諜機飛往6萬5千英尺的高空，到達外太空的邊緣。 細小的太空塵埃被粘在機翼表面的粘板上采集下來。唐的同事將這些塵埃顆粒切成很小的部分，然后進行化學分析。雖然每個顆粒的大小都不到頭發(fā)直徑的十分之一，但唐驚訝地發(fā)現(xiàn)，顆粒中竟然含有大量的碳化合物。 唐·布隆里說，在電子顯微鏡下，會看到各種元素的序列，這些碳和有機物質(zhì)已經(jīng)有45億5千萬年的歷史，它們就是構(gòu)成生命的基本物質(zhì)。（圖5） 在太陽系的形成過程中，大量的宇宙塵埃殘存下來?，F(xiàn)在，它們依舊飄蕩在外太空，不過大多數(shù)還是以巖石塊的形式在小行星帶中繞軌道運行。它們是怎么來到地球的？又是如何進一步演化成生命的呢？ 正當大家困惑的時候，1969年，人們在澳大利亞的默奇森發(fā)現(xiàn)了一顆特殊的隕石，這塊隕石給一度迷惘的科學家?guī)砟蟮捏@喜。從這塊隕石上，人們找到了研究生命起源的突破，它為構(gòu)成生命的基本物質(zhì)來自宇宙這一理論提供了重要證據(jù)。 
它是價值連城的寶貝。在6個月里，科學家們一直在分析它，發(fā)現(xiàn)它含有生命的基本物質(zhì)：氨基酸。（圖6） 這是人類第一次在來自外太空的物質(zhì)中檢測到氨基酸。氨基酸是一種碳化合物分子，這種物質(zhì)結(jié)合在一起就形成了對生命體非常重要的蛋白質(zhì)。 20年來，美國宇航局的麥克爾·佐蘭斯基一直在研究默奇森隕石。他相信，像這樣的隕石在地球形成初期是常見的，正是它們從太空向地球輸送了大量的氨基酸。 美國宇航局科學家麥克爾·佐蘭斯基說，這塊隕石里有足夠的有機物。像這樣的隕星為早期的地球提供了全部有機物質(zhì)。所以說，你體內(nèi)全部有機物、碳都是以含碳的球粒狀隕石的形式到達地球的。如果穿過大氣層時，隕石的個頭足夠大，它們就會像落向地球的膠囊一樣，在地表裂開，將它們運送的有機物完好無損地送到地球上來。 圖5 塵埃顆粒中含有大量碳化合物 圖6 這塊隕石含有生命的基本物質(zhì)：氨基酸 圖7 海底火山口 
目前，人們已經(jīng)在隕石中發(fā)現(xiàn)了70多種氨基酸，而其中8種正是構(gòu)成活細胞蛋白的基本物質(zhì)。麥克爾·佐蘭斯基說，在地球誕生之初的持續(xù)大轟炸期間，也許有幾十億顆小行星或者彗星曾把這些生命的種子撒在地球上。 與隕石相比，彗星也許能帶來更大量的氨基酸。彗星是含冰的塵埃流星，有一些慧星大得像山一樣，而其中四分之一的物質(zhì)可能都是有機物。 但是，當一顆巨大的彗星撞擊地球時，這些生命的種子，也就是碳化合物，能夠承受巨大的沖擊嗎？它們會發(fā)生怎樣的變化呢？ 為了檢測氨基酸能否承受巨大的沖擊力，地球物理學家詹妮弗·布蘭科設計了一個獨創(chuàng)的試驗。她用一只巨大的氣槍模擬彗星撞擊地球時所產(chǎn)生的高溫和高壓。詹妮弗·布蘭特說，我們通過試驗檢測物質(zhì)是保存下來還是分解。我們估計它會分解，不過希望能保存下來一部分。 在詹妮弗的試驗中，氣槍子彈以每小時1萬英里的速度撞擊目標樣本。這個樣本代表彗星里的有機分子，其中含有5種不同的氨基酸溶液，包括氨基乙酸和脯氨酸這兩種普遍存在于活細胞中的物質(zhì)。 
詹妮弗把這些混合溶液注入一個堅硬的鋼套中。氣槍子彈的沖擊會在鋼套中形成一道沖擊波，從而模擬出彗星撞擊時所產(chǎn)生的高溫和高壓。 詹妮弗·布蘭特說，我覺得，要想象這個試驗所產(chǎn)生的壓力非常困難。即使我們到達海底，那里不過只有幾百個大氣壓，而這個試驗里的壓力有幾十萬個。 這些氨基酸在高溫高壓下還能完好無損嗎？會發(fā)生怎樣的改變？詹妮弗的試驗能夠最終證明構(gòu)成生命的基本物質(zhì)是來自外太空嗎？所有人拭目以待。 試驗結(jié)束，從外形看，鋼套沒有受到絲毫損害，當詹妮弗取出鋼套中的氨基酸，她發(fā)現(xiàn)，原本透明無色的氨基酸溶液已經(jīng)發(fā)生了變化，呈現(xiàn)出一種深棕色。分析其中的化學成分后，詹妮弗驚奇地發(fā)現(xiàn)，沖擊所產(chǎn)生的能量竟然使得氨基酸轉(zhuǎn)化成了一種新的化合物。 詹妮弗·布蘭特說，我們使用的樣本上包含的是小分子化合物，我們利用沖擊的能量產(chǎn)生了更大的分子，縮氨酸分子。試驗表明，我們可以利用沖擊的能量，將最簡單的生命構(gòu)成物質(zhì)轉(zhuǎn)變成較大的分子。
詹妮弗的試驗不僅證明了有機分子能承受住巨大的沖擊力，而且巨大的壓力還能制造出更為復雜的分子，從而向生命的起源邁進了一步。 這些碳化合物分子是如何轉(zhuǎn)變成生命形式的？又是在怎樣的條件下完成這一過程的呢？ 雖然詹妮弗的試驗使得生命的起源研究有了突破，但是，仍有一個巨大的疑問困擾著大家。因為，早期的地球動蕩不安，巨大的轟炸接連不斷，組成生命的這些早期的碳化合物分子到達地球后，是怎么逃脫大轟炸中被毀滅的命運的呢？ 更為關(guān)鍵的是，從地球大氣中充斥著二氧化碳和有毒氣體硫化氫，到如今富含對萬物生長至關(guān)重要的氧氣，這個神奇轉(zhuǎn)變又是如何發(fā)生的呢？
現(xiàn)在，有些科學家認為，在地殼深處，生命可以免受致命輻射的傷害，這些早期的碳化合物分子沿著地表的縫隙滲進地下，生命的奇跡由此產(chǎn)生。但是這個說法也受到質(zhì)疑，因為地殼深處高溫、缺氧，生命如何在這種環(huán)境下生存呢？ 為了了解微生物是否可以在極深的地下存活，美國普林斯頓大學微生物學家詹姆斯·霍爾準備下到地球上最深的礦井中，一探究竟。位于南非的一座礦井能夠讓他深入到地殼以下2000米的地方。 微生物學家詹姆斯·霍爾說，這是一座獨特的礦井，因為地球上再也沒有別的地方能讓我們到達地下2公里、3公里、直到3.5公里的深處采集樣本。 從地面到達礦井中最深的一層，詹姆斯用了45分鐘。經(jīng)過測試，這里巖石的溫度高達50℃，氣壓是地表氣壓的二倍。這樣的環(huán)境對任何生命形式來說無疑都是非常嚴酷的。 詹姆斯和同事一起來到礦井最深處，詹姆斯發(fā)現(xiàn)，由于沒有陽光，這里的任何微生物都無法依靠陽光而存活，它們唯一的食物來源是周圍石頭中的有機分子。 詹姆斯·霍爾說，微生物從這些分子中汲取能量，維持生命，完全不依靠光合作用，如果我們能在這里找到相關(guān)證明，就為生命可能起源于地下深處的理論提供了現(xiàn)實依據(jù)。 圖8 葉綠素 礦工鉆透堅硬的巖石，鑿入古代蓄積的地下水。詹姆斯說，地下水正是微生物的避難所。這些生命體被困在一個小水池中，這也許能為我們提供生命起源的信息，告訴我們生命最初是以什么樣的形式出現(xiàn)的。 放射定年的技術(shù)表明，地下深處的這些水已經(jīng)有兩億年的歷史，而且其中富含著微生物。 詹姆斯·霍爾說，我們不清楚生命體是怎樣在如此極端的環(huán)境下生存的。這里的養(yǎng)分非常少，幾乎沒有什么東西能供它們生存。然而它們卻活了下來。 為了研究這些微生物是如何在遠離地表的地下深處存活的，詹姆斯研究小組采集了原始的水樣，把它們帶回實驗室，培養(yǎng)這些微生物，試圖了解它們所需的養(yǎng)分來源。 回到靠近礦場的實驗室，詹姆斯開始再現(xiàn)這些微生物的地下環(huán)境。由于地下兩英里的巖層中沒有氧氣，所以他首先把試管中的氧氣抽掉。然后將試管消毒，并把它放在無氧的環(huán)境中，再將微生物與其他化學物質(zhì)進行混合。 詹姆斯·霍爾說，試驗表明，地下深處有大量甲烷、乙烷和丙烷氣，這些生命體就是以這些氣體為食，才得以存活下來。 由于食物供應極其有限，這些細菌歷經(jīng)幾千年才能產(chǎn)生足夠的能量，分裂繁殖一次。詹姆斯推斷，它們體內(nèi)的DNA應該從生命之初就沒有改變過。 雖然詹姆斯的試驗還處在初期階段，不過他的獨特試驗表明，生命有可能起源于地殼深處。但是，還有的科學家認為，大轟炸階段，地殼也許并不是生命可以存活的唯一地方。另一個安全的港灣也許就是深海之中的火山口周圍。 科學研究表明，大轟炸時期，火山活動要比現(xiàn)在頻繁得多。從地球深處產(chǎn)生的化學物質(zhì)會噴涌到大海中?；鹕娇诟浇鼫囟雀哌_100℃，周圍噴涌著酸液，而且絲毫沒有陽光，這樣的環(huán)境下生命體又是如何生存呢？ 20世紀70年代，水生生物學家在深海的海床上發(fā)現(xiàn)了海底火山口?？茖W家們驚訝地在這里發(fā)現(xiàn)了微生物的身影。地質(zhì)學家史蒂芬·摩西斯分析，在早期的地球上，微生物也許就生活在類似的環(huán)境中。火山口噴出大量有毒的硫化氫氣體，它們就是從這些氣體中獲取能量。（圖7） 史蒂芬·摩西斯認為，如果所有的轟炸都發(fā)生在地表附近，那么幸存的生命體有可能在這種熱液火山口的環(huán)境中存活下來，因為這里有充足的水和養(yǎng)分，而且熱量和食物都以化學能的形式存在。人們發(fā)現(xiàn)，如今在那里采集到的生命體，與我們認為的地球上最早存在的生命體在基因上非常相似。 隨著時間的流逝，地球誕生9.5億年后，巨大的轟炸終于結(jié)束。太陽系中的大多數(shù)碎片已經(jīng)被清理掉，地球遭到猛烈沖擊的機會從此少了許多。 微生物從保護性的隱蔽所里探出頭來，開始在靠近地表的地方繁衍，此時，太陽變得強盛起來，在熾熱陽光的照射下，這些細菌獲得充足的養(yǎng)分，演化出一種綠色的色素---葉綠素。葉綠素使得細菌能夠通過光合作用吸收太陽的能量，并將二氧化碳轉(zhuǎn)化成碳水化合物。（圖8） 地球逐漸冷卻下來，這些新一代的細胞開始遍布整個海洋。巨大的綠色菌團逐漸包圍了這個世界，此時，地球誕生已經(jīng)將近11億年了。地球從大轟炸的沖擊中恢復過來，早期的微生物迅速統(tǒng)治了年輕的海洋。地球歷史上最巨大的變遷就要出現(xiàn)了。 研究表明，正是這些微生物徹底改變了地球環(huán)境，使得更多的生命種類得以出現(xiàn)。要想清楚地了解其中的緣由，不得不說到一個地質(zhì)發(fā)現(xiàn)。在地質(zhì)學家們看來，現(xiàn)代最偉大的地質(zhì)發(fā)現(xiàn)之一，就是找到了幾十億年前的微生物的化石疊層。它們是曾經(jīng)統(tǒng)治地球數(shù)十億年之久的生物遺骸。正是通過它們，人們才得以了解地球環(huán)境改變的奧秘。 在澳大利亞西部一處偏僻的角落，到處都是裸露的巖層。地質(zhì)學家馬丁·范·克拉南通克說，走在這里，相當于在早期地球的原始地貌上漫步。因為這些巖石在35億年間一直保持著最初的模樣，其中隱藏著最重要的地質(zhì)歷史。 圖9 隱藏著古老化石的疊層石 圖10 化石的波紋說明細菌在淺水中生長 馬丁·范·克拉南通克說，這些世界上最古老的化石，已經(jīng)有35億年的歷史。它們由疊層石構(gòu)成。在這片巖層上，可以看到生物形成的兩類結(jié)構(gòu)。首先是黑色的塊，它表面覆蓋著褶皺形紋理；其次是寬大的結(jié)構(gòu)。它們形成的唯一方式是借助微生物的生長。（圖9） 這些化石疊層是由古代的細菌群形成的?；牟y，說明這些細菌在淺水中生長。（圖10） 馬丁·范·克拉南通克說，化石上還有一個漂亮的分杈結(jié)構(gòu)，我們稱之為“米老鼠的耳朵”。除了海底生長的生物外，我們想不出還有什么能形成這種東西。 更為神奇的是，在離這些化石只有500英里的澳大利亞西海岸，馬丁竟然發(fā)現(xiàn)了完全相同的活的生命體。這些獨特的圓頂結(jié)構(gòu)散布在鯊魚灣的淺水中。研究顯示，它們正是由無數(shù)的微生物建造而成的疊層石。（圖11） 鯊魚灣是疊層石的安全港，因為這里的海水含鹽量比普通海水高出一倍，這就使得以細菌為食的生物無法靠近，這些微生物才得以生長。 馬丁·范·克拉南通克說，這些大型的疊層石主要由底部的巖石構(gòu)成，疊層上唯一有生命的部分是頂部很薄的一層，而這薄薄的一層是由一種叫藻青菌的藍綠色細菌構(gòu)成的。（圖12） 這些藻青菌以它們細胞的顏色命名，它們借助光合作用吸取太陽的能量，并且分泌出一層粘稠的保護層抵御紫外線的傷害。 細小的塵埃和沉積物逐漸堆積在粘稠保護層的外殼上，使得藻青菌可以到海面吸收陽光。 沉積層以每年半毫米的速度堆積，幾千年后，它們就形成了圓頂形的結(jié)構(gòu)。 馬丁·范·克拉南通克說，這些疊層的神奇之處在于，它們是由很微小的微生物形成的。這些結(jié)構(gòu)與構(gòu)成它們的細菌相比極其巨大。拿人和摩天大樓做類比，摩天大樓就得有150公里高，直徑達70公里，這些疊層對細菌而言無異于龐然大物。 科學家們在巖石中找到了許多形態(tài)各異、大小不同的疊層。這說明，在34億6千萬年前，疊層就已在地球上生存了很久，所以才能演化出如此種類繁多的菌群。 馬丁·范·克拉南通克說，我們透過錐形頂看一個截面，上面的圈都是年復一年沉積下來的。表面的波紋大小不一，就是因為有一個微生物菌群在上面生長。我們認識到，在地球歷史的初期已經(jīng)出現(xiàn)了不同種群的微生物。這說明生命很早就開始在地球上繁衍，而且進化得很快。（圖13） 當?shù)厍蜃哌^了11億年的歲月時，疊層遍布了整個星球。地球上最重大的變化就要發(fā)生。 為了得到能量，它們吸收陽光，從空氣中汲取二氧化碳，同時產(chǎn)生一種廢氣，正是這種廢氣改變了整個地球。這種“廢氣”就是我們賴以生存的氧氣。 但是，從氧氣產(chǎn)生到空氣中氧氣開始大量蓄積，又經(jīng)歷了漫長的十幾億年，這期間，這些微生物產(chǎn)生的源源不斷的氧氣到底哪里去了呢？ 在地球上最大的鐵礦開采場，人們每周都會在這里挖掘出100萬噸的鐵礦。這些鐵最初就蓄積在古代海洋的海床里。而秘密就藏在這些鐵礦中。 圖11 微生物建造的圓頂結(jié)構(gòu)疊層石 圖12 藻青菌 原來，氧氣產(chǎn)生后，首先都被海洋吸收了。之所以如此，是由于水下的火山從噴發(fā)的巖漿中釋放出大量的鐵。這些鐵溶解到海水中，與氧發(fā)生化學反應，產(chǎn)生氧化鐵，微小的氧化鐵顆粒沉入了海底。于是，在接下來的7億年里，地球變成了鐵銹色。所有的鐵最終都被氧化，它們不斷沉積下來，從而形成了地球上最重要的礦藏——鐵礦。 在離礦場只有30英里的卡利吉尼谷里，裸露著上千層的鐵礦沉積物。最為明顯的就是清晰的分層，地質(zhì)學家解釋說，這是因為水溫隨著季節(jié)而變化，藻青菌產(chǎn)生的氧氣量也會相應發(fā)生變化。不同量的氧化鐵在一年中以不同的速度沉積下來，由此形成的分層。 這個現(xiàn)象遍及全球，大量的鐵礦在世界各地的類似地區(qū)沉積下來。而海洋中所有的鐵被氧化整整用了13億年。沒有了可以反應的鐵，疊層所產(chǎn)生的多余的氧氣就開始在大氣中蓄積。 地球緩慢而穩(wěn)定地改變著，在接下來的15億年里，微生物將大氣中氧的含量從1%提高到21%。這時地球已經(jīng)誕生了39.8億年。 沒有藻青菌，就不會有氧氣，也不會有植物和動物，人類也根本不會進化出來。 微生物學家佩妮·波士頓說，生命創(chuàng)造了我們所熟悉的環(huán)境，它使得我們能夠在地球上生存，它讓我們呼吸，讓我們這樣的大型生物能夠完成各種高級活動。 氧氣還能為生命提供保護，氧分子在大氣上層裂開，形成臭氧層。使生命免受太陽紫外線的傷害。 佩妮·波士頓說，臭氧層的一個神奇功效，是把有害的輻射波屏蔽掉，就像抹在皮膚上的防曬霜一樣。 在臭氧層的保護下，地球上那些更為復雜的生命形式終于開始進化出來。事實上，地球上其他所有的生命形式都是在最后的5.7億年里進化出來的。 第一個多細胞生命是在地球誕生39.9億年出現(xiàn)的。 第一條魚出現(xiàn)在地球誕生40.5億年。昆蟲出現(xiàn)在41億年。 爬行動物在42.3億年出現(xiàn)。又過了1億年后，恐龍開始在地球上漫步。 第一個靈長動物出現(xiàn)在44.86億年。直到150多萬年前，最初的人類開始在地球上活動。 在地球近46億年的歲月里，細小的微生物統(tǒng)治地球長達30億年之久，這是地球歷史三分之二的時間。 天體生物學家唐·布隆里說，只有在地球歷史上最后十分之一的時間，我們才能在地表見到生命的存在，在地球的歷史上，生命主要是以不可見的形式存在的。 馬丁·范·克拉南通克說，在10～20億年的時間里，這些微生物產(chǎn)生的氧氣，徹底改變了地球的環(huán)境。 地質(zhì)學家史蒂芬·摩西斯認為，我們最為熟悉的多細胞生物以及動物、植物，它們的生存環(huán)境是這些細菌經(jīng)過緩慢而辛苦的工作，將大氣中充滿了氧氣后才逐漸形成的。 正是這些微小的生命體改變了整個地球，沒有它們，我們所熟悉的各種生命形式都將不復存在。 地球和生命的起源、演變，通過地質(zhì)科考及科學家的分析論證，已經(jīng)形成了一種完整的觀點。多年來，關(guān)于這些問題，科學家們一直在以不同的途徑和手段尋求線索，探求真相。對于地球和生命的起源，目前科學界仍存在著不同的觀點和說法，在人類誕生之前地球和生命究竟經(jīng)歷了什么，這對科學家來說將是一個永恒的課題。 圖13 微生物菌群生長形成的圈
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