地球生命演化史第一部分（历史连载地球生命演化历程）

前文简介：之前的章节讲述了地球最初的地质纪元——冥古宙时期的大致状况，以及地球生命从诞生到演化出细胞生物的基本历程。地球至此也迎来了第二个地质纪元——太古宙，本章的内容便从太古宙开始。

太古宙始于38亿年前，也就是内太阳系大撞击结束之后。地球上在此时已经出现了一些简单的原核生物，如细菌和可以进行光合作用的蓝藻菌等。科学家在澳洲西部发现了形成于约35亿年前的古老岩石，上面就有蓝藻菌沉积的痕迹。这是地球上现存最古老的化石之一，直观地揭示了当时地球上的生命演化状态。

太古宙时期的地壳仍相当薄弱，火山活动强烈而频繁，岩层普遍变形变质严重。当时的大气层与海水中都缺少自由氧，由此形成一系列特殊沉积物，因而是一个重要的成矿时期。

太古宙岩层，往往扭曲变形严重

原核细胞生物的踪迹在太古宙已遍及整个海洋。受限于太阳发热量的不足，生命体的演化严重缺乏能量支撑，无法进化出拥有更大体形的生命，始终维持在单细胞状态。

这一时期的藻类虽然制造了不少氧气，但由于火山爆发频繁，大量氢气以及其它还原性的气体被释放到海水与大气中，与氧发生反应，使得藻类所生产的氧气都被快速消耗殆尽，无法积累。而且对于此时的绝大多数原始生命来说，氧气反而是有害的。

所以大多数原核细菌仍继续依靠海水中那点游离物质或其他生命体维生，却没有将目标转向制造氧气的蓝藻菌类。因此太古宙时期光合藻类虽大量滋生，却没有以此为基础衍生出一个包含大型物种在内的繁荣生物链。

整个太古宙时期是一个属于细菌的时代。而这些极其微小的生命体，同样也能给地球环境造成巨大的影响。

蓝藻菌

距今约26亿年前的太古宙末期，地球大气中的游离氧含量突然开始激增，含氧量从几乎为零上升到现代大气含氧量的1%，这就是地球历史上的第一次“大氧化事件”。

导致这次“大氧化事件”发生的原因至今尚未被完全弄清。有科学家认为早期地球上海洋里的镍含量较高，而镍元素是产甲烷细菌所必需的。镍元素减少导致大量产甲烷细菌死亡，生产的甲烷也随之减少，进而使得被消耗的氧气也相应减少，藻类通过光合作用制造的氧气得以累积起来。

也有科学家认为太古宙末期地球结构趋于稳定，随板块运动或火山喷发释放到空气中的氢元素以及含氢还原性物质大大减少，这才是导致游离氧含量增加的关键原因。

总之，这一时期由藻类通过光合作用所产生的氧气开始积累。然而，氧含量的急剧飙升并不意味着生命体的春天就此到来，反而由于大气中的甲烷、二氧化碳等温室气体被快速消耗一空，地球随之进入长达三亿年休伦冰河期，地球历史再一次在封冻中翻开新的一页——元古宙。

元古宙地质纪年是从25亿年前一直到6亿年前，一共跨越了19亿年的时光。经历了漫长的休伦冰河期后，很多幸存下来的物种逐渐适应了有氧环境，并且演化出许多与现代物种相一致的通过氧化反应来获取能量的微生物。

我们知道，光合作用是指植物或藻类等生物通过吸收太阳光能将水和二氧化碳合成为有机富能物质，并释放氧气的过程。元古宙时期，地球上还只有藻类而没有植物存在，这些藻类与其它所有生物一样，在进行光合作用同时，也会发生消耗氧气和养分的新陈代谢活动。

由于水和二氧化碳在地球大量存在，所以只要阳光充足，藻类及植物通过光合作用制造的养分和游离氧气不仅能满足自身新陈代谢所需，还会出现大量剩余，这就是现今地球生态圈中几乎所有生命运动的能量来源。当所有生命体都无法全部消耗掉这些以养分形式存在的能量时，还会以煤炭、石油的形式累积下来。

不过在元古宙初期，地球所接收到的太阳能还远低于现代水平，生命体也因此仍只能继续维持在单细胞状态，但细胞内部结构则演化得日趋完善，所有现代高等生物的共同祖先——真核细胞生物，终于在此时粉墨登场。

草履虫，如今很常见的一种真核单细胞生物

真核细胞生物其与原核生物的根本区别在于前者的细胞内有以核膜为边界的细胞核，意味着真核生物的细胞内各个部位都已经进化得更为完备。如真核细胞有内质网、高尔基体、液泡等细胞器，原核细胞没有；真核生物遗传重组为减数分裂过程中的重组，原核生物为单向的基因传递等等。

原核细胞生物与真核细胞生物在现代自然界中都大量存在，两者分别体现了截然不同的演化逻辑。原核生物始终秉承生命体最初的形态与求生策略，依靠快速大量的繁殖和变异来适应环境，自由变异，各自突破。哪怕最后只剩下一个幸存者，也能实现种群的迅速恢复。

而真核细胞生物所体现的则是优势竞争的定向积累，真核细胞中的每一个部位的完善，都需要经历无数代的进化累积。这只能在长期稳定且相对良好的外部环境中才能实现。例如细胞A的光合作用器官功能更强一点，效率更高一些，并以此形成竞争优势，那么其遗传特征就有可能扩散给更多的下一代。随着地球生存环境的持续好转以及无数代中的优势细胞A的涌现，细胞体内各细胞器都得以持续进化并累积下来，最终导致真核细胞生物的形成。

真核细胞内部组织

在今天的我们看来，真核生物无疑获得了巨大的成功。凭籍完备的器官组织，真核生物对比原核生物往往表现出更高的效率优势和更强的功能优势，而且在演化之路上无疑走得更远。

然而这些优势其实也只能在一定的环境变化范围内才能得以维持，是亿万年地球环境基本保持相对稳定良好的结果。一旦环境发生颠覆性的转变，真核细胞生物身上那些经过无数代定向累积演化而成的组织器官，却可能根本派不上用场。反倒是那些看似简陋不思进取的原核生物不管不顾，始终靠着祖传的那几招闯荡天下。靠山就吃山，靠水就吃水，却也一样活得滋润。

因此，在我们这个世界里，结构简单的细菌微生物无处不在。越是进化得高级的物种，却往往会表现出越强的环境依赖性。

想当初屈原带着满腔的哀怨和满身的细菌投河自尽，结果屈子当场就挂了，让我们吃了几千年的粽子。而对于那些随屈子一同入水的细菌来说呢？

嗯~好像啥事也没有。

而真正将效率和功能优势发挥到极致的，则是由真核细胞生物演化出的多细胞生物。

多细胞生物是指由多个细胞组成的生物体。其生命是从一个细胞的分裂开始，那些分裂后产生的后代没有各自分离，而是聚合在一起共同生活。

多细胞生物的出现，首先说明随着环境的改善，海水中已经有了足够的养分，能够满足大量细胞聚集在一起共同生活的需要。这无疑与太阳光照强度的持续上升和随之而来的海水含氧量提高有关。

对于原核生物而言，它们是以快速大量繁殖与变异来适应环境，可谓简单迅速，直奔主题。而聚合状态却并不能将其求生法则的优势充分发挥出来，甚至会有所妨碍。

毕竟没有哪种繁殖方式比直接分裂来得更为快捷，而且这种繁殖方式也不支持两个以上的细胞形成聚合体并共享遗传基因。这样一来，即便形成聚合体，并无法让个体细胞与所有细胞在演化突变时保持协调同步。因此对于原核生物来说，这条路原则上是走不通的。

已知最早的多细胞聚合体化石，是法国科学家在非洲加蓬地区所发现的一种类似于卷曲藻类的化石，距今已有21亿年的历史。不过对于这种化石的研究还有待深入，且尚未找到更多同时代的多细胞生物化石。

原始多细胞生物化石

传统的观点大多倾向于多细胞生物是在延展纪（14亿年前~12亿年前）真核单细胞生物演化出有性生殖模式（接合生殖）之后才出现的，且早于动植物的分化。这样一来，多细胞生物因为是由同一个细胞繁殖分裂而成，所以其躯体中的每个细胞才会拥有完全相同的遗传基因，并且也只需一个生殖细胞，就能将遗传信息完整的传递给下一代。这也是已知所有多细胞生物共同具备的特征。

前文已经提到，多细胞聚合体的出现，前提是环境中必须能提供足够的养分资源。虽然最初的多细胞生物只是简单地聚集在一起生活。而在长期保持稳定良好的生存环境中，多细胞聚合体在生存竞争中的演化也会表现出定向积累的特性。兼之聚合体的所有细胞能共享遗传信息，这就让聚合体拥有了集体协调机制，使得处于聚合体不同部位的细胞逐步发生功能性分化，进而让聚合体逐步演化出结构复杂、功能完备的组织器官，其自身整体性则越来越强。

在多细胞生物刚刚出现的最初岁月里，相对于同时期的单细胞生物，它们并不能表现出任何的明显优势，反而要面对无数之前从未遭遇的进化难题，只不过因为地球环境的好转，使其得以存续下来。

但只要能活着，那就有希望，剩下的一切，就都交给时间去解决吧——这句话也送给每一位读者朋友，愿作为真核多细胞生物的你们，能看淡生活中遭遇的所有艰难困苦，好好享受人生。