在我国湖北宜昌雾河地区,一些农户家屋顶覆盖的薄石板上印着一些奇怪的纹路(如图)。
这些纹路有的像树枝,有的像蚯蚓。看起来平淡无奇的花纹,但实际上却是远古生物留下的“遗迹”!地质学家告诉我们,这些农户们盖房用的石板是在距今约5.5亿多年前形成的古老岩石,这也就是说,其实早在5.5亿年前,我们的地球上就已经有生命在活动啦。那,地球上最早出现的生命究竟是怎样出现的?又是在什么时候,用什么方式“亮相”的呢?
生命起源假说之“星外来客说”
关于生命的起源,一直以来众说纷纭。有观点认为,地球上最原始的生命是来源于宇宙,这些来自宇宙的“生命胚种”通过附着在陨石上或通过其他途径跌落在地球表面,成为最初的生命起点。然而我们知道,天体之间的距离是以光年为计算的,从一个星球到另一个星球可能需要成千上万年。而且是在没有氧气,温度接近绝对零度,又充满具有强大杀伤力的紫外线、X射线和宇宙射线的恶劣环境下。即使是有“天外来客”,恐怕都很难活着到达地球。既然生命不是宇宙来的,看来只能靠地球自己的力量来孕育了,要想真正揭开生命起源的谜团,现在就让我们一起穿梭回几十亿年前,看看那时候的地球究竟是怎样一幅景象吧!
生命起源假说之“原始汤说”
地质学家研究表明,我们的地球大约是在46亿年以前形成的,那时候的地球与现在相比截然不同:天空中或赤日炎炎,或电闪雷鸣,陨石不断掉落,地面上更是火山喷发,熔岩横流。从火山中喷出的气体,如氢气、氨气、甲烷、氧化碳、硫化氢、水蒸气等构成了原始的大气层。由于没有植物存在,光合作用无法进行,那时的空气中没有氧气,二氧化碳的含量很高,强烈的温室效应使得地球表面温度非常高,海水的温度大约维持在70~100℃。
1953年,美国科学家米勒把氨气、氢气、水和一氧化碳充入一个密封的瓶子,以模拟原始地球的大气,同时在瓶子里面两头插上金属棒,接通电源,模拟闪电的作用。实验发现,瓶内确实在几天之后产生了大量的氨基酸。氨基酸是组成蛋白质最重要的物质,也可以说是组成生命起源最重要的物质。由此,关于生命起源的另一种假设——“原始汤说”开始得到越来越多人的信服。这种假说的观点简单来说就是:早期地球上闪电作用把多种气体聚合成氨基酸,氨基酸在一定条件下形成蛋白质,进而孕发成生命。但是 “原始汤说”提出后也受到了一些质疑。有怀疑者指出,依托“原始汤”理论,不能产生持续的能量来使得反应继续,而生命在没有能量的情况下是不可能存在的。另一方面,地球形成的早期有大量外来天体的撞击。即使在“原始汤”有生命产生,一次陨石撞击的温度在瞬间之内可能达到上千度,刚起源的生命可能瞬间就灭亡了。
生命起源假说之“海底热液说”
现在让我们来想象一下,会不会有这样一种生物,可以在没有氧气,温度又很高的地方生存呢?科学家用实际发现告诉我们,这样的生物真的存在!1967年,美国学者布莱克在黄石公园的热泉中发现了大量嗜热古菌。这些热泉温度接近100℃,且其含酸度足够溶解生物体。一般来说,蛋白质超过60℃就会凝固,就像我们煮鸡蛋,大约在水温6、70℃时鸡蛋就熟了。而像嗜热古菌这样在如此高温环境下还能生存的生物,在以前是无法想象的。
无独有偶,1977年,美国阿尔文号潜水器在东太平洋2600米深的海沟进行考察时意外地发现了海底热液口。富含硫化物,温度高达300℃~400℃的热液时而从海底喷出,同时产生大量的还原性态金属离子和气体。细心的你一定已经发现,这里的环境跟我们刚刚所描述的原始地球的环境十分相似。这样一个没有阳光,没有氧气,又缺乏食物来源的深海,简直可以称的上是死亡之地。然而让人们感到惊奇的是,这里竟然生活着不计其数的新种螃蟹、虾和贻贝等海洋生物。而这些生物的主要食物来源,是一种在热液附近大量存在的微生物——嗜热古菌。基因组测序表明,这些古菌为古老生命的孑遗,很可能是原始生命的最早形式。如我们之前所说,早期的地球表面火山活动强烈,又容易受到外来天体的撞击,而深海可能是最安全与合适的生存环境。所以目前,关于生命起源的“海底热液说”是最被人们所接受的。
从一个小小的细菌,生命经过了30多亿年的自我完善与进化,终于在距今5.5亿多年前时候迎来了埃迪卡拉生物群的亮相,也就是我们在湖北宜昌地区石板上发现的奇怪“纹路”,他们代表了生命历经漫长演化、能量积蓄后在形态功能上的喷发式创新,宣告了地球被单细胞生物统治30多亿年的时代的结束。虽然最终难逃灭亡的命运,但不可否认,这必将是地球漫长生命进化史上的一个重要里程碑。