地球生命簡史

劉金宇　王寶鵬

一花一鳥，你與我，皆是生命。這多姿多彩的生命讓地球充滿活力。身處食物鏈的最頂層，人類時常自詡地球的“主人”。但你我是否想過，地球在長達46 億年的演化史中，擁有過哪些生命？最初的生命從哪兒來？又長什么樣？如今，科學家已經找到很多破解這些問題的方法。本期我們一起探索生命的奧秘吧！

地球新生

很久以前，一顆古老的巨型恒星發生爆炸，產生了由氣體和塵埃組成的星云。數百萬年后，也就是46 億年前，這些星云在萬有引力的作用下匯聚、旋轉，形成了太陽和它的行星系統，地球就是行星中的一員。

頻繁的隕石撞擊使年幼的地球積蓄了大量熱能，地表巖漿的劇烈活動使甲烷、氫氣和水蒸氣等不斷從地球內部逸散出來，形成了原始大氣。

漫長的時間過后，地球逐漸冷卻下來。大氣中的水蒸氣變為一場大雨，地表幾乎全部成為海洋，為生命的誕生做好了準備。

澳大利亞皮爾巴拉地區35 億年前的微生物化石（Schopf，1993）和現代藍藻，兩者很像

生命的第一抹曙光

常言道：“水是生命之源。”可是，只有水還是不夠的。生命必需的蛋白質、遺傳物質等從何而來？目前，科學界還沒有定論。

一些人認為，生命是以孢子或其他形式從太空來到地球的；另外一些人通過實驗發現，早期大氣的組分在閃電、太陽粒子等作用下，能在海洋中形成“生命培養湯”，其中就包括氨基酸等物質。

迄今為止，大家公認的最原始的生命形式是原核生物，可靠的證據源于澳大利亞西部地區的化石記錄。

澳大利亞鯊魚灣的現代疊層石，數萬年后，它們也會變成上圖中的樣子

澳大利亞皮爾巴拉地區35 億年前的疊層石（Grey et al.，2002 ；Reitner et al.，2011）

在大約35 億年前形成的疊層石中，僅微米級大小的生命留下了有機質壁和類似現代藍藻的形態。那時，數以萬億計的它們在水中聯結并黏附周圍的泥沙，如此往復建造出一個個小丘—— 疊層石，成為史上最成功的生命形式。

“真核”初見

藍細菌的出現開創了光合作用的先河，給未來近十億年的大氣帶來質變。大約25 億—23 億年前，大氣中的氧氣含量明顯增加，一度超越現代水平。

大氧化事件推動了原核生物的進步，在20 億年前催生出新的生命形式—— 真核生物。它們依賴氧氣生存、通過細胞核傳宗接代，生殖方式的革新推動著它們的后代朝著多樣性增加、多細胞的方向前進。歷時10 多億年后，原生動物登上舞臺。

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光合作用是指藍細菌、植物等利用太陽的光能，將水和二氧化碳轉化為有機物，并釋放氧氣的過程。這一過程在生命演化史中多次起到重要作用。

藍田生物群（袁訓來等，2012）。包含叢狀、扇狀的藻類和一些帶觸手的動物

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地球上的陸地曾經連在一起，組成了一個超級大陸，它經歷了數次分分合合，才到了現在七大洲的位置。

廟河生物群（Wang et al.，2021）。以藻類化石為主

甕安生物群（Xiao et al.，1998）。很像分裂中的胚胎，可能是一種已經滅絕的生命形式

變革的序幕

8 億年前，地球開始發生劇變。超級大陸逐漸解體后，整個地球幾乎全都進入冰封狀態，而這沒有終結生命的演化進程，反而促成了一場大變革！接連出現的生物群為它提供了寫照。

6 億年前的今安徽藍田、湖北廟河、貴州甕安生物群重現了當時的藻類、疑源類和動物胚胎；到了5.6 億年前，埃迪卡拉動物群卻是一群造型奇特的宏體動物；5.5 億—5.41 億年前，今湖北石板灘和陜西高家山生物群已經擁有骨骼、對稱體形，以及攻守、取食的行為。這些早期生命的進化嘗試已經初見成效，離我們熟知的樣子越來越近。

高家山生物群中的管狀化石，是動物棲居留下的遺跡（ 華洪等，2020）

變革的主幕（5.41 億—5.2 億年前）

前文提到的歷史不經意間已劃過40 多億年，“寒武紀生命大爆發”一聲鳴響，最精彩的一幕即將到來。

寒武紀引領了顯生宙這個巖石中常出現宏體生物化石的時代。除了你我熟悉的三葉蟲外，在當時的小殼化石生物群及今陜西寬川鋪、云南澄江、貴州凱里、湖北清江生物群中，還有長著硬殼的小殼動物、巨大的奇蝦、長著五只眼的海蝎、以海口魚和昆明魚為代表的原始魚類。

這段歷史奠定了之后數億年的生物門類。生物開始用骨骼和武器武裝自己，第一條吃與被吃的食物鏈也產生了。

寒武紀的生物群（Masato Hattori 繪制）

志留紀生物。海蝎成為海洋霸主，并和蕨類植物一起探索登陸，有頜魚類開始出現

然而，偉大的生命也在不斷尋求改變。節肢動物海蝎抓住這次滅絕的良機，在志留紀以出色的游泳技能打敗角石成為霸主。它們中的一部分更是走向陸地，成為蜘蛛的祖先。盾皮魚無力抗衡，卻創造出“頜”這個捕食利器。一些腕足類、珊瑚類和層孔蟲等小動物逐漸在海洋中繁盛起來。

大爆發后的生命演化并非一帆風順。古生物學家通過統計發現，在顯生宙曾經出現過多次生物多樣性減少的事件——“滅絕”事件。其中最突出的當屬“五大滅絕”。

第一次大滅絕：奧陶紀末（4.45 億—4.43 億年前）

奧陶紀初期的海洋非常熱鬧。頭足動物角石以10 米長的體形加冕霸主，三葉蟲不得不以巨型化的方式頑強抵抗，筆石在水中漂蕩，甲胄魚開始穿上頭甲，淺海藻類初嘗登陸的滋味……

奧陶紀末期，全球冰川的大規模形成與消融導致海平面發生急劇的升降變化，淺海動物因為無法承受生存空間的劇烈波動而大量死亡，導致了第一次大滅絕。80% 的物種沒能幸免。

奧陶紀生物（Shutterstock 繪制）。巨大的18 角石和三葉蟲，使甲胄魚顯得很

筆石的尸體在石頭上如同筆跡，因而得名“筆石”

第二次大滅絕：泥盆紀晚期（3.76 億—3.59 億年前）

卷起身體的菊石游得更快，可以躲避盾皮魚的攻擊。一些魚類開始嘗試登陸，學會了兩棲生活。

泥盆紀時期，魚類以無敵的咬合能力迎來了屬于自己的時代。那時，盾皮魚以龐大的軀體雄霸一方，陰影下的硬骨魚以鰭為腿，意外學會了兩棲生活，變成四足動物魚石螈。這般情形下，舊主角石不得不蜷曲自保，成為更加靈巧的菊石。海底的腕足動物安然享受著珊瑚礁的庇護。

陸地上的裸蕨植物大放異彩。然而，由于它們的光合作用消耗了大量溫室氣體—— 二氧化碳，地球逐漸變得寒冷起來，終在泥盆紀晚期釀成了第二次大滅絕，包括無頜魚、盾皮魚、筆石等在內的70% 的物種沒能挺過漫長的寒冷，溫暖海洋中長成的珊瑚礁也近乎完全毀滅。

泥盆紀生物（Masato Hattori 繪）

第三次大滅絕：二疊紀末—— 地球末日（2.52億年前）

石炭紀至二疊紀早期，蕨類植物競相沖天，成為連綿的雨林，為“巨蟲時代”創造了溫床。節肢動物中，2 米長的馬陸、70 厘米寬的蜻蜓成為佼佼者。由兩棲動物演變的爬行動物逐漸適應了脫水環境。

然而，雨林中的巨量氧氣輸出也成為自己的助燃劑，大片石松倒伏在閃電引發的大火中，3 億年后成為今天的煤炭。二氧化碳的大量消耗使氣候再度轉為干冷，雨林退縮為沙漠綠洲。耐旱的裸子植物取代了蕨類植物，爬行動物順勢成就了“巨獸時代”。海洋中，鯊魚成為霸主。溫暖的淺海成為鈣藻、（tíng）類、腕足類動物的天堂。

不承想，這一切都在地球深部的暗流涌動中發生。二疊紀末期，火山巖漿在地表數百萬平方公里的范圍內噴發，嚴重污染了天空和海水，95% 的海洋物種和75% 的陸地物種遭受了滅頂之災，成為有史以來最嚴重的滅絕事件。

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（蟲＋筵），又名紡錘蟲，是一種形似米粒的單細胞原生動物。生活在水深100 米左右的熱帶或亞熱帶淺海中，僅出現在石炭紀至二疊紀。

第四次大滅絕：三疊紀末（2 億年前）

三疊紀初期，大滅絕事件的幸存者接管了重建家園的使命。爬行動物中，水龍獸躲過災難，可沒過多久就被主龍類取代；另一部分則重返海洋，建立起魚龍王國。一場百萬年的大雨過后，裸子植物重新織就了森林。

三疊紀生物（Brian Choo 繪）

三疊紀生物（Mohamad Haghani 繪）

不巧，到了三疊紀末期，又一次超大陸的解體使地表再度發生大規模火山爆發，污濁的空氣和海水嚴重威脅了爬行動物和頭足動物的生存，造成了第四次滅絕事件。在這番頹勢中，恐龍躲過了劫難，而它原來只是主龍類中的一個小角色。

侏羅紀生物（Bizleyart.com）

侏羅紀生物（Nikolay Zverkov 繪）

Lb58pFGe7nUhnNi6GprZDg==白堊紀生物（Masato Hattori 繪）

第五次大滅絕：白堊紀末（6 576 萬年前）

侏羅紀至白堊紀時期物種持續繁盛。陸地上，異特龍、霸王龍、角龍依次接管了“恐龍王朝”的王位，被子植物逐漸取代了裸子植物。一些恐龍化羽毛為沖天利器，變為鳥類，翱翔天空。海洋中，爬行動物王國仍在延續，蝦、蟹和硬骨魚類成為它們的食物。

白堊紀末期，一顆直徑10 公里的隕石撞向地球，巨大的能量撼動了大地，濺起的煙塵阻隔了陽光，地球再度陷入寒冷。“恐龍王朝”轟然倒塌，菊石動物永遠消失，第五次滅絕載入史冊。

犬齒獸在洞穴中注視著這一切，它們的哺乳行為和胎生能力為它們的翻盤埋下伏筆。

白堊紀末小行星撞擊地球（Richard Bizley 繪）

古近紀至新近紀時期，大陸漂移至現在的位置，世界屋脊改變了全球氣候。森林讓位于草原，被子植物日益繁盛。哺乳動物中，馬科、鹿科、牛科脫穎而出，有些也上天、下海成為蝙蝠、鯨等。新近紀末期，東非草原上的靈長類逐漸習慣了直立行走。海洋中，巨齒鯊成為霸主，有孔蟲、雙殼動物獲得海底世界的統治地位。

我們正處的第四紀充滿冷暖交替。幾萬年前，末次冰期打擊了猛犸象、披毛犀等巨獸。人類祖先耐受住了氣候的考驗。按照“走出非洲假說”，180 萬年前，直立人種從非洲走向今云南元謀、北京周口店等。30 萬年前，智人在非洲誕生，人類的故事從此傳遍世界。

回望恢宏的生命演化史，人類的出現演繹著當今地球“適者生存”的精彩故事。但無論從時間，還是從空間的尺度來看，人類都是渺小的。歷史告訴我們，越是高級的霸主，越是難以永生，即將影響人類的第六次生物滅絕或許只是時間問題！

幾百年來，人類的智慧改變了地球的面貌，引發了不少生態危機，這無疑加速了人類滅亡的進程。我們應當認識到，人類自詡“主人”未免是自大的。作為地球的一分子，我們應該敬畏生命、敬畏自然，成為地球的捍衛者。