我们目前还不知道地球上最早的生物究竟是什么时候出现的。不过大多数研究者认为生命诞生于40亿至38亿年前。对月面的地质调查结果显示,40亿至38亿年前,陨石频繁地坠落在月球,形成了巨大的环形山。以此为依据,可以推算在地球上当时可能也曾经持续不断地出现猛烈的陨石撞击。
巨大的陨石(微行星、小行星)撞击地球时产生的能量,使得地球表面温度升高,海洋蒸发,有些地方地表附近的岩石熔化成岩浆的海洋。可以想象在那之前,即便原始海洋中产生了生命,也会在高温中被烧死。因此,延续到今天的生命,应该是在陨石剧烈坠落(后期重轰炸期)之后产生的,“40亿至38亿年前”这一时间点已经被人们广泛使用。
我们目前还不知道大约40亿年前诞生的生物究竟是什么样的,又是如何进化的。
“存在过”的意思是,它们应当经历过新陈代谢。新陈代谢指的是生物从外界摄取有机物,在体内对有机物进行各种合成、分解,获取维持生命所需的各种物质、营养,最后将废物排出体外的过程。
生命的另一大要素就是能够自我复制,这就需要核酸发挥作用。但我们很难想象如今的生物所拥有的新陈代谢、自我复制的机制,在生命诞生之初就已经产生了。
最开始的机制恐怕并不完善,有许多未能适应环境的生物很快就灭绝了。不过其中也有顺利适应环境的生物存活了下来,逐渐完善了新陈代谢和自我复制的机制,一直走到了今天。
现如今的生物将自我复制的遗传信息保存在DNA当中。在DNA的复制过程中,有大量的酶(蛋白质)在参与。
目前较为有力的观点认为,原始地球上最初的生物并不具备自我复制所需的DNA和蛋白质,而是更为简单地通过RNA来进行自我复制。我们已经发现,在RNA中发挥酶(催化剂功能)的作用的物质是核酶。
RNA的缺点是比DNA更容易分解,核酶的作用也不如由蛋白质构成的酶那样强大。之后,RNA开始能够合成蛋白质,并由蛋白质来承担自我复制中的催化剂作用,而遗传信息的载体也由RNA转为稳定的DNA。
像这样,原始地球上最初的生物的基本活动是基于RNA成立的,这样的世界被称为RNA世界。与之相对的,如今生物通过DNA和蛋白质来开展生命活动的世界被称为DNA世界。
35亿年前的最古老的化石是细胞内没有细胞核的原核生物。它们拥有DNA和核糖体(将DNA中的遗传信息复制到RNA,合成蛋白质),就是从这时起,生物进入了DNA世界。
◆DNA和RNA的构造(www.xing528.com)
地球上的生物原本不需要消耗氧气,而是从有机物中获取生存所需的能量。在地球诞生后的一段时间里,地球上的大气里是没有氧气的,有的只是各种氧化物。
◆叠层石的化石(显微镜下观察到的素描图)
在大约27亿年前,地球上出现了蓝细菌这种光合生物。光合作用的结果就是,大气中的氧气越来越多。
地球上古老生命的化石叠层石,其实是蓝细菌和泥沙沉淀而成的层状沉积结构。叠层石的化石在大约27亿年前的地层就有出现。
蓝细菌在吸收溶于海水的二氧化碳合成有机物的同时,会分解水,释放氧气。这些氧气与溶于海水的铁离子结合,形成了大量的铁的氧化物并沉淀到了海底。这些铁的氧化物的沉积层(条带状含铁建造)有一些已经隆起并形成了陆地,主要作为铁矿石被人们开采挖掘。
海中的金属离子全部被氧化后,氧气就被释放到大气中去,大气中氧气含量开始迅速增加。大气的主要成分也变成了如今的模样,主要由氮气和氧气构成。
在细胞内拥有细胞核的真核生物是在大约21亿年前出现的。现存的所有动物和植物都是真核生物。
DNA被细胞核保护,不仅拥有核糖体,还有线粒体和叶绿体,比起原核生物更加复杂,且拥有更发达的功能。
线粒体原本是独立的原核生物,能够从有机物和氧气中高效地获取能量。有理论认为,线粒体进入了早期原核生物的细胞内部,与之共生,成了同一个生命体,并最终进化为真核生物(内共生学说)。真核生物能够通过细胞内的线粒体从有机物和氧气中获得能量。拥有线粒体、能够呼吸氧气的生物就是我们的祖先。
在当时,无论是原核生物还是真核生物,都是单细胞生物。我们最为古老的祖先为最初出现的原核生物,接着又演变为真核生物。
那之后又过了10亿年以上的时光。距今约10亿年前,拥有复数细胞的多细胞生物登场了。也就是说,我们的祖先作为单细胞生物总共历经了约30亿年的时间。多细胞生物出现在距今约10亿年前。
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