下面我們?cè)賮?lái)講講地球生命生命起源的第四個(gè)問(wèn)題：從單細(xì)胞到多細(xì)胞。
從系統(tǒng)發(fā)生來(lái)看，大約6億年前，生物是從單細(xì)胞生物發(fā)展到多細(xì)胞生物。最早的單細(xì)胞生物化石記錄可追溯到35億年前，而現(xiàn)在找到的最早的可靠多細(xì)胞生物化石是在6億年前的，這之間的時(shí)間，大家算一下，有長(zhǎng)達(dá)28億年之久。所以，單細(xì)胞生命的進(jìn)化歷史呀是如此之長(zhǎng)，而多細(xì)胞生物的出現(xiàn)和分異又如此之晚，這就顯得特別“突然”，對(duì)不對(duì)？也許呀，早期的多細(xì)胞生命，當(dāng)然這里的多細(xì)胞是應(yīng)該加上引號(hào)的，可通過(guò)我們下面從衣藻到盤藻的比較來(lái)理解。
大家可以注意一下，這里的盤藻中每個(gè)細(xì)胞都和衣藻相似，但一般由 4個(gè)、16個(gè)或32個(gè)細(xì)胞組成，它們散開(kāi)也能獨(dú)立生活，主要以同配生殖的方式繁殖后代。
還有更多的例子。比如，實(shí)球藻由 8個(gè)、16個(gè)或32個(gè)細(xì)胞組成，單個(gè)細(xì)胞不能獨(dú)立生活，有性生殖是異配的。空球藻是由16個(gè)、32個(gè)或64個(gè)細(xì)胞組成，中央充滿膠質(zhì)液體。雌雄配子大小不同。團(tuán)藻是由500～50000個(gè)細(xì)胞組成的空心球群體，細(xì)胞功能分化為營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和生殖細(xì)胞。有性生殖是卵配。但是，我們應(yīng)該注意到，這些細(xì)胞組成的系統(tǒng)也沒(méi)有進(jìn)化到真正的組織，沒(méi)有明顯的器官結(jié)構(gòu)，所以仍然還是細(xì)胞集群，只能看作是向多細(xì)胞生物進(jìn)化中的過(guò)渡類型。
目前已經(jīng)達(dá)成共識(shí)的是，單細(xì)胞向多細(xì)胞有機(jī)體進(jìn)化過(guò)程中，最重要的特點(diǎn)是出現(xiàn)了細(xì)胞的分化，在這個(gè)多細(xì)胞的機(jī)體內(nèi)，各種細(xì)胞向不同方向發(fā)展，形成結(jié)構(gòu)和功能各異的不同組織，但又互相協(xié)調(diào)成為一個(gè)有機(jī)的整體。另外，在多細(xì)胞的機(jī)體內(nèi)， 有一部分細(xì)胞高度特化， 成為下一代有機(jī)體的起源，這些細(xì)胞稱為生殖細(xì)胞（germ cell）， 以區(qū)別于有機(jī)體內(nèi)的其它體細(xì)胞（somatic cell）。
其實(shí)，地球大氣環(huán)境的改造，也是多細(xì)胞生物產(chǎn)生的重要的條件。前面我們已經(jīng)看到，由單細(xì)胞生物發(fā)展到多細(xì)胞生物共用去了將近30億年的時(shí)間，其中由不耐受氧的單細(xì)胞進(jìn)化到有抗氧能力的單細(xì)胞生物共用去了20億年時(shí)間。所以，如果三羧循環(huán)產(chǎn)生的機(jī)率下降50%，那么至今地球上也只進(jìn)化到單細(xì)胞生物。所以，目前就是因?yàn)檫@個(gè)存在自由氧的世界，它們清潔了空氣，讓我們可以看到藍(lán)天；在氧氣條件下，只要出現(xiàn)一個(gè)最簡(jiǎn)單的元素，比如一個(gè)質(zhì)子，其實(shí)就是氫離子啦，就會(huì)迅速被氧化成水；更多氧氣積累后所形成的臭氧層，還抵御了紫外線的輻射，這就可以保護(hù)脆弱的生命。最關(guān)鍵的是，只有有氧世界所產(chǎn)生的能量，才能滿足復(fù)雜生命的活動(dòng)。
當(dāng)然，氧氣的世界，在生物進(jìn)化過(guò)程中，也有一些負(fù)面效果。當(dāng)時(shí)的氧氣氧化了地球大氣的甲烷，那么就造成地球溫室效應(yīng)大大降低，最后導(dǎo)致全球冰凍，也就帶來(lái)了地球上的第一次雪球事件，也就是地球上所有的水全部?jī)鼋Y(jié)了。雪球地球長(zhǎng)什么樣的呢，要想了解其實(shí)并不難，因?yàn)槟壳拔覀冇心拘l(wèi)二的照片，大體上就是長(zhǎng)那個(gè)樣子的。
說(shuō)到地球充滿氧氣的世界，我們順便來(lái)與大家講一個(gè)有趣的事兒，那就是生命進(jìn)化中所采取的一些策略問(wèn)題。我將這個(gè)策略總結(jié)為：你有害，我就把你吃掉。比如，我現(xiàn)在要大家列舉生命所依賴的條件，也你們很快就有人想到陽(yáng)光呀、水份呀和氧氣呀。如果再問(wèn)碳和鈣對(duì)生命重要嗎？大家肯定會(huì)異口同聲地回答，太重要了，因?yàn)槿狈@兩個(gè)元素，誰(shuí)來(lái)構(gòu)造生命骨架和支撐生命。然而，在地球生命形成和進(jìn)化之初，這些因素對(duì)生命卻是有致命傷害的。但有趣的是，生命進(jìn)化的力量卻采用自己獨(dú)特的對(duì)策將這些不利條件進(jìn)行轉(zhuǎn)化，最后的邏輯居然就是：你有害，我就把你吃掉。起源于地球形成早期的生命分子，當(dāng)時(shí)所處的環(huán)境是高溫、高壓、高密度，無(wú)光、無(wú)氧、無(wú)水的自然條件，現(xiàn)代生命所依靠的幾個(gè)重要因素，例如陽(yáng)光和氧氣那時(shí)并不存在。
光的能量對(duì)這些的簡(jiǎn)單生命是有致死作用的。生命就進(jìn)化出光合作用來(lái)吸收、轉(zhuǎn)化光能，以保證生命體不被光能所殺死，也許這就是光合作用起源的最初動(dòng)力，居然是源于對(duì)生命的一種自我保護(hù)作用。但這一作用產(chǎn)生了兩個(gè)副產(chǎn)品，一個(gè)是碳水化合物，一個(gè)是氧氣，這又為后來(lái)生物氧化供能機(jī)制的形成打下了基礎(chǔ)，但當(dāng)時(shí)的氧氣，強(qiáng)烈的氧化作用對(duì)尚無(wú)完善膜保護(hù)系統(tǒng)的生命，那是一種致死的威脅。還有，早期地球的二氧化碳，比如今要多20萬(wàn)倍，這會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，對(duì)生命有極大的危害，那么在植物產(chǎn)生后碳就被完全控制在生態(tài)系統(tǒng)的掌控之中。關(guān)于鈣，動(dòng)物并不能利用鈣，是一種毒素，但我想說(shuō)另外一件事兒：鈣，對(duì)于多細(xì)胞生物的進(jìn)化也有重要的作用。
寒武紀(jì)之前，由于生物沒(méi)有骨骼，化石難于形成和保存。到了寒武紀(jì)，由于當(dāng)時(shí)的海平面上升，淹沒(méi)了很多陸地，促使大量陸地成為淺水區(qū)域，在陽(yáng)光的照射下，海水侵蝕巖石，溶解養(yǎng)分，大量養(yǎng)分和鈣質(zhì)融入水中。然而，此時(shí)的動(dòng)物并不能利用鈣，鈣是一種毒素。那么，為了“解毒”，海洋生物就進(jìn)化出了新策略，它們將鈣吃掉，積累起來(lái)“排出”在自己體外，形成了外骨骼。于是，有了鈣的化合物最后成為了生命的支撐，多細(xì)胞生命就可以在多個(gè)維度爆發(fā)了，現(xiàn)代生物中所有的“門”一級(jí)的早期雛形奇跡般地在地球上出現(xiàn)了。雖然地球生命的雛形可追溯到40億年前，但前35億年都消磨在了單細(xì)胞這樣的低等生命上，一直等到5.3億年前神奇的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”。
寒武紀(jì)生命大爆發(fā)，也是令達(dá)爾文進(jìn)化論無(wú)法解釋的一個(gè)問(wèn)題之一，我這里稱之為達(dá)爾文之惑。地球生命誕生的前30億年，細(xì)菌主導(dǎo)一切，它們徹底改變了世界，自己卻沒(méi)有怎么變。而到了寒武紀(jì)，似乎造物主突然睡醒了，然后趕緊胡亂動(dòng)手來(lái)彌補(bǔ)之前浪費(fèi)的數(shù)十億年時(shí)間。有人做了一個(gè)比喻，如果把地球46億年的歷史壓縮成一天，最早的生命可能出現(xiàn)在凌晨4點(diǎn)，而人類直到最后1分多鐘才出現(xiàn)。
好，同學(xué)們，我們用四小節(jié)的內(nèi)容，介紹了地球生命的起源，希望大家能相對(duì)比較全面地理解這個(gè)問(wèn)題。那么，我們今天的課就到這里，本章的內(nèi)容也就講完了，再見(jiàn)！
聯(lián)系客服
