動植物老祖先誕生之謎

22 億年前，一種新的生命類型——地球動植物的老祖先誕生了。老祖先究竟是怎樣誕生的呢？它們最初是什么模樣？其生命密碼很復雜嗎？這些看似簡單的謎題其實非常難以破解。盡管如此，科學家們還是找到了一些破解謎題的線索。

地球在45 億年前誕生之初并沒有生命。大約5 億年后，地球上才出現了一些種類不同的細菌和其他有機物，這些簡單的生物統治地球長達近20億年。22 億年前，一種新的生命類型——我們今天知道的多細胞生物——地球動植物的老祖先誕生了。

為什么說動植物的老祖先誕生在22 億年前而不是以往人們所說的約5 億年前？老祖先究竟是怎樣誕生的呢？它們最初是什么模樣？其生命密碼很復雜嗎？

這些看似簡單的謎題其實非常難以破解，因為相關的化石證據很難尋覓。盡管如此，科學家們經過艱難探索，還是找到了一些破解謎題的線索，并獲得了初步答案。

“超級溫室效應”

我們知道，地球動植物老祖先離不開氧氣，所以氧氣的存在是老祖先出現的前提條件。那么地球最初的氧氣是何時出現的，又來自哪里呢？

科學家發現，直到大約24億至27 億年前，地球的氧氣才開始出現，因為那時海洋中溶解的鎳大幅下降，而海洋中鎳的缺乏會致使厭氧生物消亡。因此海藻以及其他形式的簡單生命就可以利用光合作用釋放出氧氣。

日本一個研究小組認為，有了氧氣并不意味著老祖先誕生的條件就具備了，只有再加上“超級溫室效應”，才算是具備了基本條件。研究小組證實，約22 億年前，在全球冰凍時代結束后不久，蓄積在海底的甲烷被釋放到大氣中，成為溫室氣體，地表平均氣溫隨即由零下40 攝氏度逐步增至60 攝氏度，出現了“超級溫室效應”。溫室效應導致降雨量增加，陸地上的風化作用加強，于是磷等多種礦物質被搬運到海洋中，導致微生物大量繁衍，同時也為后來具有細胞核的真核生物和多細胞生物的誕生，提供了“溫床”。

而且此后不久，多細胞生物——動植物的老祖先還真就誕生了。

22 億年前的老祖先

最近，美國科學家發現了一堆怪異的微小生物化石，并認為它們很可能是22 億年前誕生的動植物老祖先之一。

這堆火柴頭大小的化石顆粒是在南非一處古老土壤的表面發現的。科學家確認它們不是植物或動物，而是一種中央腔充滿共生藍藻細菌的多細胞真菌。研究人員用粒子回旋加速器產生的強大X 射線對化石樣本進行成像，結果獲得了3D化石的影像。影像顯示出了這種真菌的奇特形狀和構造：整體上呈現出中空的壺形構造，其末端呈杯狀，基底附著軟管——這種具有多細胞的微生物的出現，標志著地球生命歷史掀開了新的一頁：動植物等這些具有多細胞生命的老祖先誕生了，動植物的孕育和進化歷史也從此開始了。

那么，這些具有多細胞的老祖先的生命密碼和現代生物比，異常簡單嗎？日本科學家破譯了一種已生存了20 億年、棲息在意大利溫泉中的微生物的生命密碼。結果顯示，這種直徑僅為1.5 微米的藻類竟然有一些與光合作用過程有關的基因，這表明它屬于植物。而與植物相比較，它具有最短的遺傳密碼：1652 萬個堿基對——這是最小的基因結構元素。這表明這種植物的生命密碼非常簡單，說明動植物的老祖先最初還是相當“單純”的。

老祖先誕生于偶然的“1 加1”？

科學家認為，其實最難破解的謎題是老祖先究竟是如何“變出來”的？

英國和德國的兩位科學家共同研究認為，要破解這個謎題必須從線粒體的誕生入手。因為線粒體的出現，才使得真核細胞具有了能發展壯大自己的能量，才使生物后來獲得了越來越多的復雜性。那么，線粒體究竟是如何產生的呢？

兩位科學家認為，線粒體的發展在地球的整個自然歷史上似乎只發生過一次，而這一次偶然事件的發生則是生命起源中非常具有挑戰性的一步。

最初，是一個細胞與另一細胞相互靠在了一起，然后是一方試圖侵入另一方的身體里，后來竟然真的成功了。當然，這個最初的“1 加1”階段充滿了殺機，入侵細胞成了一個寄生蟲，它試圖通過與宿主細胞爭奪資源而興風作浪，并要最終殺死宿主。所幸，這樣的事情并沒有發生，而是兩個細胞共同進化了：入侵細胞主動給宿主細胞提供能量，而且自身變得越來越小，也逐漸脫落掉了所有不必要的基因。這樣，宿主細胞變大了，能量也充足了，而且入侵細胞也得以存活和延續了，并逐漸變成了專門為宿主細胞提供能量的小微粒——線粒體。而宿主細胞因為能量充足，所以積聚出了比它們祖先多出1000 倍或更多的DNA數量，自身變得越來越復雜。后來隨著時間的推移，逐步形成了植物、動物和其他生命分支。

這個老祖先誕生假說還可以用來解釋今天的細菌為什么還是那么簡單，因為它們沒有獲得線粒體。

科學家認為，揭開動植物老祖先誕生之謎，不但將原先人們認為的老祖先誕生時間提前了17 億年，而且也讓人們看到了氣候、地質變化對地球生命誕生和發展所產生的重要影響，同時也讓人們重新認識了線粒體在生命進化歷程中所發揮的獨特作用。