 下面我们再来讲讲地球生命生命起源的第四个问题：从单细胞到多细胞。 从系统发生来看，大约6亿年前，生物是从单细胞生物发展到多细胞生物。最早的单细胞生物化石记录可追溯到35亿年前，而现在找到的最早的可靠多细胞生物化石是在6亿年前的，这之间的时间，大家算一下，有长达28亿年之久。所以，单细胞生命的进化历史呀是如此之长，而多细胞生物的出现和分异又如此之晚，这就显得特别“突然”，对不对？也许呀，早期的多细胞生命，当然这里的多细胞是应该加上引号的，可通过我们下面从衣藻到盘藻的比较来理解。 大家可以注意一下，这里的盘藻中每个细胞都和衣藻相似，但一般由 4个、16个或32个细胞组成，它们散开也能独立生活，主要以同配生殖的方式繁殖后代。 还有更多的例子。比如，实球藻由 8个、16个或32个细胞组成，单个细胞不能独立生活，有性生殖是异配的。空球藻是由16个、32个或64个细胞组成，中央充满胶质液体。雌雄配子大小不同。团藻是由500～50000个细胞组成的空心球群体，细胞功能分化为营养细胞和生殖细胞。有性生殖是卵配。但是，我们应该注意到，这些细胞组成的系统也没有进化到真正的组织，没有明显的器官结构，所以仍然还是细胞集群，只能看作是向多细胞生物进化中的过渡类型。 目前已经达成共识的是，单细胞向多细胞有机体进化过程中，最重要的特点是出现了细胞的分化，在这个多细胞的机体内，各种细胞向不同方向发展，形成结构和功能各异的不同组织，但又互相协调成为一个有机的整体。另外，在多细胞的机体内， 有一部分细胞高度特化， 成为下一代有机体的起源，这些细胞称为生殖细胞（germ cell）， 以区别于有机体内的其它体细胞（somatic cell）。 其实，地球大气环境的改造，也是多细胞生物产生的重要的条件。前面我们已经看到，由单细胞生物发展到多细胞生物共用去了将近30亿年的时间，其中由不耐受氧的单细胞进化到有抗氧能力的单细胞生物共用去了20亿年时间。所以，如果三羧循环产生的机率下降50%，那么至今地球上也只进化到单细胞生物。所以，目前就是因为这个存在自由氧的世界，它们清洁了空气，让我们可以看到蓝天；在氧气条件下，只要出现一个最简单的元素，比如一个质子，其实就是氢离子啦，就会迅速被氧化成水；更多氧气积累后所形成的臭氧层，还抵御了紫外线的辐射，这就可以保护脆弱的生命。最关键的是，只有有氧世界所产生的能量，才能满足复杂生命的活动。 当然，氧气的世界，在生物进化过程中，也有一些负面效果。当时的氧气氧化了地球大气的甲烷，那么就造成地球温室效应大大降低，最后导致全球冰冻，也就带来了地球上的第一次雪球事件，也就是地球上所有的水全部冻结了。雪球地球长什么样的呢，要想了解其实并不难，因为目前我们有木卫二的照片，大体上就是长那个样子的。 说到地球充满氧气的世界，我们顺便来与大家讲一个有趣的事儿，那就是生命进化中所采取的一些策略问题。我将这个策略总结为：你有害，我就把你吃掉。比如，我现在要大家列举生命所依赖的条件，也你们很快就有人想到阳光呀、水份呀和氧气呀。如果再问碳和钙对生命重要吗？大家肯定会异口同声地回答，太重要了，因为缺乏这两个元素，谁来构造生命骨架和支撑生命。然而，在地球生命形成和进化之初，这些因素对生命却是有致命伤害的。但有趣的是，生命进化的力量却采用自己独特的对策将这些不利条件进行转化，最后的逻辑居然就是：你有害，我就把你吃掉。起源于地球形成早期的生命分子，当时所处的环境是高温、高压、高密度，无光、无氧、无水的自然条件，现代生命所依靠的几个重要因素，例如阳光和氧气那时并不存在。 光的能量对这些的简单生命是有致死作用的。生命就进化出光合作用来吸收、转化光能，以保证生命体不被光能所杀死，也许这就是光合作用起源的最初动力，居然是源于对生命的一种自我保护作用。但这一作用产生了两个副产品，一个是碳水化合物，一个是氧气，这又为后来生物氧化供能机制的形成打下了基础，但当时的氧气，强烈的氧化作用对尚无完善膜保护系统的生命，那是一种致死的威胁。还有，早期地球的二氧化碳，比如今要多20万倍，这会导致严重的温室效应，对生命有极大的危害，那么在植物产生后碳就被完全控制在生态系统的掌控之中。关于钙，动物并不能利用钙，是一种毒素，但我想说另外一件事儿：钙，对于多细胞生物的进化也有重要的作用。 寒武纪之前，由于生物没有骨骼，化石难于形成和保存。到了寒武纪，由于当时的海平面上升，淹没了很多陆地，促使大量陆地成为浅水区域，在阳光的照射下，海水侵蚀岩石，溶解养分，大量养分和钙质融入水中。然而，此时的动物并不能利用钙，钙是一种毒素。那么，为了“解毒”，海洋生物就进化出了新策略，它们将钙吃掉，积累起来“排出”在自己体外，形成了外骨骼。于是，有了钙的化合物最后成为了生命的支撑，多细胞生命就可以在多个维度爆发了，现代生物中所有的“门”一级的早期雏形奇迹般地在地球上出现了。虽然地球生命的雏形可追溯到40亿年前，但前35亿年都消磨在了单细胞这样的低等生命上，一直等到5.3亿年前神奇的“寒武纪大爆发”。
寒武纪生命大爆发，也是令达尔文进化论无法解释的一个问题之一，我这里称之为达尔文之惑。地球生命诞生的前30亿年，细菌主导一切，它们彻底改变了世界，自己却没有怎么变。而到了寒武纪，似乎造物主突然睡醒了，然后赶紧胡乱动手来弥补之前浪费的数十亿年时间。有人做了一个比喻，如果把地球46亿年的历史压缩成一天，最早的生命可能出现在凌晨4点，而人类直到最后1分多钟才出现。
好，同学们，我们用四小节的内容，介绍了地球生命的起源，希望大家能相对比较全面地理解这个问题。那么，我们今天的课就到这里，本章的内容也就讲完了，再见！ |
|
|
