地球的誕生

地球，這個(gè)幾百萬(wàn)物種賴以生存的家園，如今已經(jīng)走過(guò)了45億5千萬(wàn)年的漫長(zhǎng)歲月。地球最初是什么樣子？最早的生命是什么時(shí)間誕生的？自古以來(lái)，生命的起源，一直是人們關(guān)心的問(wèn)題。科學(xué)研究顯示，在地球最初誕生的歲月里，整個(gè)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(jī)盎然。那么，在近46億年的時(shí)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(yán)酷的挑戰(zhàn)？生命的火花又是如何閃現(xiàn)的呢？

科學(xué)研究表明，45億5千萬(wàn)年前，地球在星際云團(tuán)中誕生。

地球誕生2500萬(wàn)年之后，整個(gè)星球開(kāi)始融化。鐵核融化產(chǎn)生的磁場(chǎng)，可以保護(hù)我們免受宇宙輻射的傷害。

地球誕生5000萬(wàn)年后，月球在一次災(zāi)難性的星際碰撞中誕生。

經(jīng)過(guò)劇烈變化的最初時(shí)刻，地球的表面漸漸冷卻。地殼開(kāi)始形成，水在地表蓄積起來(lái)。

但是研究顯示，早期的地球危機(jī)四伏，極不利于生命形式的出現(xiàn)。當(dāng)時(shí)，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(méi)有氧氣，連紫外線也是致命的。不僅如此，年輕的太陽(yáng)也遠(yuǎn)比現(xiàn)在虛弱，它無(wú)力的光線根本無(wú)法穿透有毒的大氣層。

科學(xué)家麥克爾·繆馬說(shuō)，早期的地球并不是伊甸園，它上面沒(méi)有清澈蔚藍(lán)的大海；沒(méi)有清潔純凈的水；沒(méi)有植物，地球上根本沒(méi)有生命。

地質(zhì)學(xué)家史蒂芬·摩西斯說(shuō)，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(lán)色。海洋是橄欖色，而不是我們今天見(jiàn)到的深藍(lán)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(dǎo)彈”的直徑最大達(dá)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(yán)酷環(huán)境下，生命很難存活下來(lái)。但幾十億年后，地球上生機(jī)勃勃，植物和動(dòng)物種類(lèi)繁多。在幾十億年一系列紛繁復(fù)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(lái)，這些問(wèn)題一直是科學(xué)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(lái)，微生物學(xué)家佩妮·波士頓和同事黛安娜·諾特普來(lái)到墨西哥南部。據(jù)說(shuō)在這片熱帶雨林的深處，有一個(gè)洞穴內(nèi)可能留存著最為原始的生命痕跡。因?yàn)檫@個(gè)叫庫(kù)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(xué)家佩妮·波士頓認(rèn)為，只有在庫(kù)瓦德維拉這樣古老的地方，我們才能找到與早期的地球類(lèi)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(guò)去。她說(shuō)，靠近洞穴時(shí)，聞到一股類(lèi)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?yàn)榱蚧瘹涞亩拘宰阋匀∪诵悦?/p>

佩妮·波士頓說(shuō)，這里的硫化氫濃度非常高，如果不戴防毒面具，人類(lèi)根本沒(méi)法存活。它會(huì)讓你失去知覺(jué)，使你在短時(shí)間內(nèi)死亡。

一切準(zhǔn)備就緒，佩妮和黛安娜進(jìn)入洞穴，她們很快發(fā)現(xiàn)，雖然事先做了嚴(yán)密的防護(hù)措施，但這里仍然存在著巨大的風(fēng)險(xiǎn)。原來(lái)，硫化氫氣體從深邃的火山裂隙中噴出來(lái)后，與水發(fā)生反應(yīng)，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(lái)的液體讓她驚喜萬(wàn)分。這是一種粘乎乎的單細(xì)胞細(xì)菌，科學(xué)家形象地稱它們“鼻涕菌”。（圖3）

佩妮·波士頓說(shuō)，這些“鼻涕菌”粘乎乎的，滴滴答答地從洞壁上垂下來(lái)，就像一串鼻涕。我們相信，這些鼻涕一樣的東西可以保護(hù)它們不受強(qiáng)酸性物質(zhì)的傷害。因?yàn)楫?dāng)我們測(cè)量鼻涕上的液滴時(shí)，它的酸性濃度大得驚人。這聽(tīng)起來(lái)不可思議，但這里正是它們繁衍生息的好地方。

細(xì)菌是地球上最原始，也是最普遍的生命體。它們與所有動(dòng)植物一樣，能生長(zhǎng)，并適應(yīng)周?chē)沫h(huán)境，還能繁殖，具有生命的基本特征。細(xì)菌細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核，可它們卻含有DNA，而DNA正是生命的密碼。

通過(guò)簡(jiǎn)單的分裂繁殖，每個(gè)細(xì)胞能一分為二，變成兩個(gè)完全相同的細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，每個(gè)鼻涕滴中都含有成千上萬(wàn)的細(xì)菌。

不僅如此，在地下的水流中，佩妮還發(fā)現(xiàn)了一團(tuán)團(tuán)的細(xì)菌：“粘液球”。佩妮判斷，這個(gè)洞穴是許多種類(lèi)細(xì)菌群的家園。但是，在這個(gè)充滿了毒性氣體的洞穴中，這些原始生命又是如何生長(zhǎng)的呢？

佩妮·波士頓說(shuō)，它們從有毒的硫化氫獲取化學(xué)能生存。對(duì)它們來(lái)說(shuō)，這里就是溫馨的家。

這些細(xì)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。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，生命在地球誕生之后不久就開(kāi)始出現(xiàn)了，但是，科學(xué)研究不能僅靠猜測(cè)和推理，還需要嚴(yán)密的證據(jù)來(lái)論證。因?yàn)樵诖酥埃茖W(xué)家普遍認(rèn)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(yīng)該是大轟炸結(jié)束幾百萬(wàn)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(xì)胞細(xì)菌“鼻涕菌”

圖4 地球上最早的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)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(xué)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(shuō)，格陵蘭島的地質(zhì)形態(tài)極為獨(dú)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(yùn)動(dòng)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(wàn)年的風(fēng)霜，已經(jīng)無(wú)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(shuō)，這里也許曾經(jīng)有過(guò)一些小型的化石，微生物的化石，但是，當(dāng)巖石承受高溫和高壓時(shí)，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(xì)菌或微生物留下的化學(xué)痕跡。

科學(xué)界普遍公認(rèn)的結(jié)論是，當(dāng)巖石中碳12同位素的含量特別高時(shí)，意味著上面曾存在過(guò)生命。因?yàn)椋?dāng)生物從周?chē)沫h(huán)境中吸收碳元素時(shí)，它們更偏愛(ài)碳12同位素。

借助這個(gè)線索，通過(guò)高能量離子微探針，史蒂芬揭示出一個(gè)驚人的秘密：格陵蘭島巖石中的碳12同位素的含量比預(yù)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(guò)生命。

史蒂芬說(shuō)，這是目前人類(lèi)找到的生命存在時(shí)間最早的證據(jù)。進(jìn)一步研究后，科學(xué)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(kāi)始出現(xiàn)了。但是這個(gè)結(jié)果隨之引發(fā)了一個(gè)更大的疑問(wèn)，如果生命確實(shí)是在如此早的時(shí)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(lái)呢？

地球誕生后不久，一個(gè)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(shí)，地球上任何復(fù)雜的碳化合物都在這場(chǎng)巨大的撞擊中被徹底毀滅了。

最早形成生命的碳化合物來(lái)自哪里呢？有科學(xué)家推測(cè)，碳元素最早來(lái)自于外太空，然后被送到地球上來(lái)。這個(gè)理論一經(jīng)提出，便迅速得到廣泛認(rèn)同。天體生物學(xué)家唐·布隆里認(rèn)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(rèn)為，每年有4萬(wàn)噸來(lái)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。可是，你只有在很特殊的地方才能找到它們。

專家的這種說(shuō)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(guò)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(jī)飛往6萬(wàn)5千英尺的高空，到達(dá)外太空的邊緣。

細(xì)小的太空塵埃被粘在機(jī)翼表面的粘板上采集下來(lái)。唐的同事將這些塵埃顆粒切成很小的部分，然后進(jìn)行化學(xué)分析。雖然每個(gè)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(shuō)，在電子顯微鏡下，會(huì)看到各種元素的序列，這些碳和有機(jī)物質(zhì)已經(jīng)有45億5千萬(wàn)年的歷史，它們就是構(gòu)成生命的基本物質(zhì)。（圖5）

在太陽(yáng)系的形成過(guò)程中，大量的宇宙塵埃殘存下來(lái)。現(xiàn)在，它們依舊飄蕩在外太空，不過(guò)大多數(shù)還是以巖石塊的形式在小行星帶中繞軌道運(yùn)行。它們是怎么來(lái)到地球的？又是如何進(jìn)一步演化成生命的呢？

正當(dāng)大家困惑的時(shí)候，1969年，人們?cè)诎拇罄麃喌哪嫔l(fā)現(xiàn)了一顆特殊的隕石，這塊隕石給一度迷惘的科學(xué)家?guī)?lái)莫大的驚喜。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(lái)自宇宙這一理論提供了重要證據(jù)。

它是價(jià)值連城的寶貝。在6個(gè)月里，科學(xué)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(lèi)第一次在來(lái)自外太空的物質(zhì)中檢測(cè)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(duì)生命體非常重要的蛋白質(zhì)。

20年來(lái)，美國(guó)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(jiàn)的，正是它們從太空向地球輸送了大量的氨基酸。

美國(guó)宇航局科學(xué)家麥克爾·佐蘭斯基說(shuō)，這塊隕石里有足夠的有機(jī)物。像這樣的隕星為早期的地球提供了全部有機(jī)物質(zhì)。所以說(shuō)，你體內(nèi)全部有機(jī)物、碳都是以含碳的球粒狀隕石的形式到達(dá)地球的。如果穿過(guò)大氣層時(shí)，隕石的個(gè)頭足夠大，它們就會(huì)像落向地球的膠囊一樣，在地表裂開(kāi)，將它們運(yùn)送的有機(jī)物完好無(wú)損地送到地球上來(lái)。

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(xì)胞蛋白的基本物質(zhì)。麥克爾·佐蘭斯基說(shuō)，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(lái)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(jī)物。

但是，當(dāng)一顆巨大的彗星撞擊地球時(shí)，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(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？

為了檢測(cè)氨基酸能否承受巨大的沖擊力，地球物理學(xué)家詹妮弗·布蘭科設(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)創(chuàng)的試驗(yàn)。她用一只巨大的氣槍模擬彗星撞擊地球時(shí)所產(chǎn)生的高溫和高壓。詹妮弗·布蘭特說(shuō)，我們通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)物質(zhì)是保存下來(lái)還是分解。我們估計(jì)它會(huì)分解，不過(guò)希望能保存下來(lái)一部分。

在詹妮弗的試驗(yàn)中，氣槍子彈以每小時(shí)1萬(wàn)英里的速度撞擊目標(biāo)樣本。這個(gè)樣本代表彗星里的有機(jī)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(xì)胞中的物質(zhì)。

詹妮弗把這些混合溶液注入一個(gè)堅(jiān)硬的鋼套中。氣槍子彈的沖擊會(huì)在鋼套中形成一道沖擊波，從而模擬出彗星撞擊時(shí)所產(chǎn)生的高溫和高壓。

詹妮弗·布蘭特說(shuō)，我覺(jué)得，要想象這個(gè)試驗(yàn)所產(chǎn)生的壓力非常困難。即使我們到達(dá)海底，那里不過(guò)只有幾百個(gè)大氣壓，而這個(gè)試驗(yàn)里的壓力有幾十萬(wàn)個(gè)。

這些氨基酸在高溫高壓下還能完好無(wú)損嗎？會(huì)發(fā)生怎樣的改變？詹妮弗的試驗(yàn)?zāi)軌蜃罱K證明構(gòu)成生命的基本物質(zhì)是來(lái)自外太空嗎？所有人拭目以待。

試驗(yàn)結(jié)束，從外形看，鋼套沒(méi)有受到絲毫損害，當(dāng)詹妮弗取出鋼套中的氨基酸，她發(fā)現(xiàn)，原本透明無(wú)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(xué)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(shuō)，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(yàn)表明，我們可以利用沖擊的能量，將最簡(jiǎn)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(yàn)不僅證明了有機(jī)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(fù)雜的分子，從而向生命的起源邁進(jìn)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(guò)程的呢？

雖然詹妮弗的試驗(yàn)使得生命的起源研究有了突破，但是，仍有一個(gè)巨大的疑問(wèn)困擾著大家。因?yàn)椋缙诘牡厍騽?dòng)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(dá)地球后，是怎么逃脫大轟炸中被毀滅的命運(yùn)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(duì)萬(wàn)物生長(zhǎng)至關(guān)重要的氧氣，這個(gè)神奇轉(zhuǎn)變又是如何發(fā)生的呢？

現(xiàn)在，有些科學(xué)家認(rèn)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(jìn)地下，生命的奇跡由此產(chǎn)生。但是這個(gè)說(shuō)法也受到質(zhì)疑，因?yàn)榈貧ど钐幐邷亍⑷毖酰绾卧谶@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(guó)普林斯頓大學(xué)微生物學(xué)家詹姆斯·霍爾準(zhǔn)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(xué)家詹姆斯·霍爾說(shuō)，這是一座獨(dú)特的礦井，因?yàn)榈厍蛏显僖矝](méi)有別的地方能讓我們到達(dá)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(dá)礦井中最深的一層，詹姆斯用了45分鐘。經(jīng)過(guò)測(cè)試，這里巖石的溫度高達(dá)50℃，氣壓是地表氣壓的二倍。這樣的環(huán)境對(duì)任何生命形式來(lái)說(shuō)無(wú)疑都是非常嚴(yán)酷的。

詹姆斯和同事一起來(lái)到礦井最深處，詹姆斯發(fā)現(xiàn)，由于沒(méi)有陽(yáng)光，這里的任何微生物都無(wú)法依靠陽(yáng)光而存活，它們唯一的食物來(lái)源是周?chē)^中的有機(jī)分子。

詹姆斯·霍爾說(shuō)，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(shí)依據(jù)。

圖8 葉綠素

礦工鉆透堅(jiān)硬的巖石，鑿入古代蓄積的地下水。詹姆斯說(shuō)，地下水正是微生物的避難所。這些生命體被困在一個(gè)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(shuō)，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(méi)有什么東西能供它們生存。然而它們卻活了下來(lái)。

為了研究這些微生物是如何在遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)這些微生物，試圖了解它們所需的養(yǎng)分來(lái)源。

回到靠近礦場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)室，詹姆斯開(kāi)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(méi)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(wú)氧的環(huán)境中，再將微生物與其他化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行混合。

詹姆斯·霍爾說(shuō)，試驗(yàn)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(lái)。

由于食物供應(yīng)極其有限，這些細(xì)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(yīng)該從生命之初就沒(méi)有改變過(guò)。

雖然詹姆斯的試驗(yàn)還處在初期階段，不過(guò)他的獨(dú)特試驗(yàn)表明，生命有可能起源于地殼深處。但是，還有的科學(xué)家認(rèn)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(gè)安全的港灣也許就是深海之中的火山口周?chē)?/p>

科學(xué)研究表明，大轟炸時(shí)期，火山活動(dòng)要比現(xiàn)在頻繁得多。從地球深處產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)會(huì)噴涌到大海中。火山口附近溫度高達(dá)100℃，周?chē)鷩娪恐嵋海医z毫沒(méi)有陽(yáng)光，這樣的環(huán)境下生命體又是如何生存呢？

20世紀(jì)70年代，水生生物學(xué)家在深海的海床上發(fā)現(xiàn)了海底火山口。科學(xué)家們驚訝地在這里發(fā)現(xiàn)了微生物的身影。地質(zhì)學(xué)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(lèi)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(rèn)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(lái)，因?yàn)檫@里有充足的水和養(yǎng)分，而且熱量和食物都以化學(xué)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(rèn)為的地球上最早存在的生命體在基因上非常相似。

隨著時(shí)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(yáng)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(jī)會(huì)從此少了許多。

微生物從保護(hù)性的隱蔽所里探出頭來(lái)，開(kāi)始在靠近地表的地方繁衍，此時(shí)，太陽(yáng)變得強(qiáng)盛起來(lái)，在熾熱陽(yáng)光的照射下，這些細(xì)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(xì)菌能夠通過(guò)光合作用吸收太陽(yáng)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(lái)，這些新一代的細(xì)胞開(kāi)始遍布整個(gè)海洋。巨大的綠色菌團(tuán)逐漸包圍了這個(gè)世界，此時(shí)，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(fù)過(guò)來(lái)，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(lèi)得以出現(xiàn)。要想清楚地了解其中的緣由，不得不說(shuō)到一個(gè)地質(zhì)發(fā)現(xiàn)。在地質(zhì)學(xué)家們看來(lái)，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(guò)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(xué)家馬丁·范·克拉南通克說(shuō)，走在這里，相當(dāng)于在早期地球的原始地貌上漫步。因?yàn)檫@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(shuō)明細(xì)菌在淺水中生長(zhǎng)

馬丁·范·克拉南通克說(shuō)，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(lèi)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(zhǎng)。（圖9）

這些化石疊層是由古代的細(xì)菌群形成的。化石的波紋，說(shuō)明這些細(xì)菌在淺水中生長(zhǎng)。（圖10）

馬丁·范·克拉南通克說(shuō)，化石上還有一個(gè)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(zhǎng)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(dú)特的圓頂結(jié)構(gòu)散布在鯊魚(yú)灣的淺水中。研究顯示，它們正是由無(wú)數(shù)的微生物建造而成的疊層石。（圖11）

鯊魚(yú)灣是疊層石的安全港，因?yàn)檫@里的海水含鹽量比普通海水高出一倍，這就使得以細(xì)菌為食的生物無(wú)法靠近，這些微生物才得以生長(zhǎng)。

馬丁·范·克拉南通克說(shuō)，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(lán)綠色細(xì)菌構(gòu)成的。（圖12）

這些藻青菌以它們細(xì)胞的顏色命名，它們借助光合作用吸取太陽(yáng)的能量，并且分泌出一層粘稠的保護(hù)層抵御紫外線的傷害。

細(xì)小的塵埃和沉積物逐漸堆積在粘稠保護(hù)層的外殼上，使得藻青菌可以到海面吸收陽(yáng)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(shuō)，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(xì)菌相比極其巨大。拿人和摩天大樓做類(lèi)比，摩天大樓就得有150公里高，直徑達(dá)70公里，這些疊層對(duì)細(xì)菌而言無(wú)異于龐然大物。

科學(xué)家們?cè)趲r石中找到了許多形態(tài)各異、大小不同的疊層。這說(shuō)明，在34億6千萬(wàn)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(lèi)繁多的菌群。

馬丁·范·克拉南通克說(shuō)，我們透過(guò)錐形頂看一個(gè)截面，上面的圈都是年復(fù)一年沉積下來(lái)的。表面的波紋大小不一，就是因?yàn)橛幸粋€(gè)微生物菌群在上面生長(zhǎng)。我們認(rèn)識(shí)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(shuō)明生命很早就開(kāi)始在地球上繁衍，而且進(jìn)化得很快。（圖13）

當(dāng)?shù)厍蜃哌^(guò)了11億年的歲月時(shí)，疊層遍布了整個(gè)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(yáng)光，從空氣中汲取二氧化碳，同時(shí)產(chǎn)生一種廢氣，正是這種廢氣改變了整個(gè)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(kāi)始大量蓄積，又經(jīng)歷了漫長(zhǎng)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(kāi)采場(chǎng)，人們每周都會(huì)在這里挖掘出100萬(wàn)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(lái)，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(xué)反應(yīng)，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(lái)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(lái)，從而形成了地球上最重要的礦藏——鐵礦。

在離礦場(chǎng)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(xué)家解釋說(shuō)，這是因?yàn)樗疁仉S著季節(jié)而變化，藻青菌產(chǎn)生的氧氣量也會(huì)相應(yīng)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(lái)，由此形成的分層。

這個(gè)現(xiàn)象遍及全球，大量的鐵礦在世界各地的類(lèi)似地區(qū)沉積下來(lái)。而海洋中所有的鐵被氧化整整用了13億年。沒(méi)有了可以反應(yīng)的鐵，疊層所產(chǎn)生的多余的氧氣就開(kāi)始在大氣中蓄積。

地球緩慢而穩(wěn)定地改變著，在接下來(lái)的15億年里，微生物將大氣中氧的含量從1%提高到21%。這時(shí)地球已經(jīng)誕生了39.8億年。

沒(méi)有藻青菌，就不會(huì)有氧氣，也不會(huì)有植物和動(dòng)物，人類(lèi)也根本不會(huì)進(jìn)化出來(lái)。

微生物學(xué)家佩妮·波士頓說(shuō)，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(jí)活動(dòng)。

氧氣還能為生命提供保護(hù)，氧分子在大氣上層裂開(kāi)，形成臭氧層。使生命免受太陽(yáng)紫外線的傷害。

佩妮·波士頓說(shuō)，臭氧層的一個(gè)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(hù)下，地球上那些更為復(fù)雜的生命形式終于開(kāi)始進(jìn)化出來(lái)。事實(shí)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(jìn)化出來(lái)的。

第一個(gè)多細(xì)胞生命是在地球誕生39.9億年出現(xiàn)的。

第一條魚(yú)出現(xiàn)在地球誕生40.5億年。昆蟲(chóng)出現(xiàn)在41億年。

爬行動(dòng)物在42.3億年出現(xiàn)。又過(guò)了1億年后，恐龍開(kāi)始在地球上漫步。

第一個(gè)靈長(zhǎng)動(dòng)物出現(xiàn)在44.86億年。直到150多萬(wàn)年前，最初的人類(lèi)開(kāi)始在地球上活動(dòng)。

在地球近46億年的歲月里，細(xì)小的微生物統(tǒng)治地球長(zhǎng)達(dá)30億年之久，這是地球歷史三分之二的時(shí)間。

天體生物學(xué)家唐·布隆里說(shuō)，只有在地球歷史上最后十分之一的時(shí)間，我們才能在地表見(jiàn)到生命的存在，在地球的歷史上，生命主要是以不可見(jiàn)的形式存在的。

馬丁·范·克拉南通克說(shuō)，在10～20億年的時(shí)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(xué)家史蒂芬·摩西斯認(rèn)為，我們最為熟悉的多細(xì)胞生物以及動(dòng)物、植物，它們的生存環(huán)境是這些細(xì)菌經(jīng)過(guò)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(gè)地球，沒(méi)有它們，我們所熟悉的各種生命形式都將不復(fù)存在。

地球和生命的起源、演變，通過(guò)地質(zhì)科考及科學(xué)家的分析論證，已經(jīng)形成了一種完整的觀點(diǎn)。多年來(lái)，關(guān)于這些問(wèn)題，科學(xué)家們一直在以不同的途徑和手段尋求線索，探求真相。對(duì)于地球和生命的起源，目前科學(xué)界仍存在著不同的觀點(diǎn)和說(shuō)法，在人類(lèi)誕生之前地球和生命究竟經(jīng)歷了什么，這對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)將是一個(gè)永恒的課題。

圖13 微生物菌群生長(zhǎng)形成的圈