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第2章 生命的萌芽

生命之源

元素不断蜕变,释放出超高的能量和温度。

当地球内部温度足够高时,地内的岩石、铁、镍等物质开始熔解。在重力作用下,比重较重的物质下沉并向地心聚拢,形成地核;比重较轻的物质上浮并向地表聚拢,形成地壳和地幔。此外,地球内部的水分经高温汽化后和其他气体一起飞升到空中。由于受到地心引力的影响,空中的水分和气体在地球周围形成一个水气合一的圈层,即大气层。

随着时间的推移,地表的一层地壳逐渐冷却、凝结,并不断地受到地球内部剧烈运动的冲击和挤压。在这个过程中,地壳变得褶皱不平,并时不时地被地球内部的高压挤破,发生强烈地震和火山爆发,喷出大量岩浆和热气。

在相当长的一段时期内,地球上的地震和火山活动十分频繁。直到45亿年前,这种活动逐渐变少,地球慢慢稳定下来。这一时期,地球就如同一个被风干的苹果,地表上面皱褶密布、凹凸不平,高山、平原、河床、海盆等各种地形全都形成了。

但是,这一时期的地球上没有生命,因为缺少一个孕育生命的必备条件——水!

地球的天空中有很多水气,为什么没能形成水呢?原来,地球上的水气和大气共存于一体,尚不具备形成水的条件。

不过,随着地壳逐渐冷却,大气的温度慢慢降低,加之水气层中悬浮着无数尘埃和火山灰,终于促成了降水的条件。水气以尘埃和火山灰为凝结核,变成了水滴,降到地面上。

在很长一段时期内,雨水一直下个不停,且越下越大。地面上的水汇集起来,形成了滔天洪水,洪水又汇集当然,人类作为万物之灵,也属于一种高级生命体。

如此种类繁多、难以估量的生命体是从何而生的呢?这要涉及地球上生命的萌芽。

地球上生命的萌芽指的是地球上第一个生物。自从地球上出现了海洋,为生命的诞生创造了条件,就孕育出了第一个生物。

第一个生物经过再生、繁殖和演化,逐渐形成各种各样的生命形态。这些生命形态不断繁殖,进而布满了整个地球。

据科学家研究发现,地球上的古菌类和细菌等生命体在水中、空气中和地上迅速繁殖,经过20多亿年的演化,构成了一个生物圈。

这个生物圈中的各种生物成员彼此间互相交流,又先后孕育出了真菌和真核生物。随后,真菌和真核生物又衍生出多细胞植物和动物。

生命起源于海洋,并从海洋中蔓延开来,后来又遍及地球上的陆地和山川,演化成五彩斑澜的树木和花草以及形态各异的昆虫和鸟兽。于是,“生命之树”在地球上茁壮成长起来,而“人类”则是这棵“生命之树”上最奇异的枝条。由此可见,地球上的生命与地球是休戚与共的。

需要说明的是,自从地球上出现第一个生物以来,直到人类的诞生,经历了一个非常漫长的生物进化过程。

据考证,大约在38亿年前,地球上就已经形成了沉积岩,而古生物学家在35亿年前的微生物化石群中,发现了最古老的具有细胞结构的生命。这表明,在地壳形成后3亿年内就出现了生命。

迄今为止,科学家所发现的最古老的生命体,是位于几十倍。皮鞘是铁细菌的保护罩,铁细菌能够在皮鞘内前后移动,有时还会伸到皮鞘外面,重新制造出一个新的皮鞘。铁细菌的皮鞘脱落后会在水中沉淀下来,大量的铁细菌皮鞘聚集在一起就形成了铁矿。

谁能想象得到,这种生活在32亿年前的铁细菌竟是生产铁的“能工巧匠”,正是有了这些铁细菌,地球上才拥有了极为丰富的铁矿资源。

目前,科学家在距今18亿~32亿年前的沉积岩中,发现了各种各样的铁矿石,同时也发现了不同类型的铁细菌。

这些远古铁细菌和现代铁细菌很相似,它们都具有皮鞘,但是,远古铁细菌并非现代铁细菌的祖先,它们比现代铁细菌大得多,而且远古铁细菌大多已经灭绝。

远古铁细菌属于好氧微生物,但需氧量并不多。科学家推测,在距今32亿~34亿年前,地球的大气具有高度的还原性,那时的大气中几乎不含氧气,只含有二氧化碳、甲烷和氢气。

距今3 2亿~3 1亿年前,地球上出现了另一类原核生物——蓝细菌。这些蓝细菌可以摄取大气中的二氧化碳,通过光合作用制造出游离的氧气。随着蓝细菌的不断繁殖,地球大气中的氧气含量逐渐增加,为高等生物的出现提供了良好条件。

细菌的功劳

在今天,一提到细菌,往往会引起人们的恐慌和误解,然而,远古细菌不仅为整个生物界的进化和发展奠定了基础,而且有些细菌还为人类制造出了不可或缺的矿产资源。

前面已经说过,迄今为止科学家发现的最古老的生命体是单独曙细菌化石。实际上,最早的生命体——原核细胞生物在35亿年前就已经出现。这些生物经历了古细菌和真细菌的分化,单独曙细菌只是真细菌中的一种。

科学家对目前发现的所有类型的细菌进行了分类,把杯同于真核生物的生物类群称为古细菌或古核生物,把生活中常见的细菌称为真细菌。

科学家推测,真细菌的祖先极可能是一种具有吞噬能的古核细胞,这种细胞以糖类物质为食,可以将糖类物质转化为其生命活动所需的能量。

在古核细胞所生活的生态系统中,还生活着一种需氧的真细菌,它们能够更好地将糖类物质转化为生命活动所需的能量。

古核细胞在进食的时候,往往将真细菌作为食物吞噬掉,但又不能将真细菌消化分解,于是两者间建立起了一种互惠的共生关系。

古核细胞就相当于一个舒适的温床,不仅为真细菌提供了较好的生存环境,而且为真细菌供养了未完全分解的糖类。

真细菌得到古核细胞未完全分解的糖类后,可以将糖类转化为更多的能量,既满足了自身所需,又可供给古核细胞利用。在这种环境中,真细菌就成为古核细胞的寄生体。

由于真细菌在古核细胞内不必再独立生存,所以真细菌的很多结构和功能逐渐退化,最终演化成古核细胞内专门负责能量代谢的细胞器官——线粒体。

另一方面,由于古核细胞越来越依赖真细菌为其进行能量代谢,但又不能让真细菌的遗传物质侵入其体内,所以古核细胞就生成了原始的内质网膜系统,以限制了线粒体前身真细菌的活动。而后,古核细胞的原始内质网膜进一步分化,将细胞的遗传物质在一起形成了细胞核。最后,内质网膜又转化为核膜。于是,种更加进步的生命形式——真核细胞诞生了。

此外,还有一类古核生物吞噬了某种蓝细菌,使蓝细菌演变成了叶绿体,两者互相结合,最终进化成原始的真核原生植物。

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