億萬年前的生命“氧”成記

楊冬

今天，人們對氧氣的存在已經習以為常。如果把時鐘撥回到幾十億年前，回到生命剛剛在地球上立足的時代，我們會發現那時地球上根本沒有氧氣，地球大氣的主要成分是甲烷、二氧化碳、水蒸氣等。雖然地球上沒有氧氣，但宇宙中存在大量的氧元素。在衰老恒星的演化過程中，恒星核心通過核聚變合成了氧，所以宇宙中氧的含量還是比較豐富的，僅次于氫和氦。不過，因為氧特別容易和其他元素發生化學反應，所以絕大部分的氧是以某種化合物的形式存在。這類化合物被稱為氧化物，其中最常見的就是水（H2O）。

據科學家推測，在地球誕生的早期，其表面有大量的水。也就是說，在幾十億年前的地球上，已經形成了浩瀚的海洋，但是沒有氧氣。地球上演化出的第一批生物從未見過氧氣，它們通過無氧呼吸獲取能量，同時利用化學能合成身體所需的有機物，其中一類化學能來自海底火山口。科學家通過研究海底火山口發現，其噴發的物質為周圍的厭氧微生物提供了化學能。在這些微生物的基礎上，一個生機勃勃的生態系統逐漸在海洋深處形成，蝦、貝殼、管蟲等多種生物生活于其中。因此，可以推測，在遠古時代，一些海底火山口附近也同樣存在由各種微生物組成的生態系統，它們可能是最早的地球居民。

藍細菌開啟“大氧化”時代

與僅存在于海底火山口的化學能相比，太陽能是地球上更為普遍的能源來源。現在，地球上的大部分生物依賴太陽能生存和繁衍。……