「萬物起源傳說」生命的起源(三):登陸!登陸

描述生命的起源,離不開許多

關鍵的節點,比如上節所講的生命進化歷史上6件值得關注的進展:1.原核生物;2.光合作用;3.呼吸作用和真核生物;4.有性繁殖;5.多細胞生物;6.脊椎動物。

以上所有的故事都發生在海洋之中,而今天,我們要講述的則是另一個偉大的跨越:生命登上陸地。

「萬物起源傳說」生命的起源(三):登陸!登陸

在講述這個故事之前,我們先要提出一個問題:生命為什麼不直接誕生在陸地上?

回答這個問題,就要先理解維持生命存在的基本條件

1.物質載體(也就是地球本身)。地球的大小和質量都恰好適合,如果說太輕,引力的作用不足以把水(生命孕育的基礎環境)原始大氣(有機大分子構成的基本元素)留在地球的表面,如果太重,引力又會太大,導致太多的氣體聚集,同樣也不適合生命生存。

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2.能量來源(也就是太陽)。太陽以及與地球之間恰好合適的距離,保證了地球上保持著適當的溫度,給生命的出現和維持提供條件。如果溫度太高,會分解化學鍵,複雜的分子也就難以形成,但如果溫度太低,生命必要的代謝反應就會進行得非常緩慢,也不理於生命的形成和演化。

3.液態水(可能是由彗星帶來的)。水的化學性質非常穩定,便於有機物質的相互作用,因此生命最初誕生在液態水中,最初所有的原始生物都居住在海洋中,所有生命的化學性質是在液態水中發展起來的。

上面這3個條件必須要能在很長一段時間內保持穩定,才能有足夠的時間讓讓複雜的大分子形成生命體,一旦這些條件發生缺失,生命要麼無法誕生,要麼很快消亡。因此,生命誕生之後,在相當漫長的一段時間裡(大約30-32億年),生命不曾在陸地上存在過。

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從另一個角度講,登上陸地代表著可能要接受陽光(紫外線)的直接照射,在臭氧層尚未形成的漫長時間裡(5億年之前),這對任何生物來說都無疑是致命的

接下來我們可以討論:既然陸地如此陌生和危險,生命為什麼還要登陸呢?

答案很簡單:為了活下去。

大約5億年前,由於不斷髮生的大陸板塊運動所帶來的影響,一些生物開始了從海洋到陸地的危險旅程。植物真菌可能是先鋒部隊,昆蟲同樣是率先進行陸地冒險的動物。它們最初可能僅僅是由於潮汐(由月球引力而產生)

被“不小心”留在了海岸的邊緣,潮水退去之後,它們在臭氧層的保護下並沒有像從前那樣立刻死去,而是在潮溼的海岸上繼續存活著。它們中的一些可能會在下一次的潮汐時回到海洋,另一些則可能永遠留在了岸上,這些“倒黴蛋”們中的一部分不久死去了,另一部分則開始逐漸適應海岸附近的潮溼陸地環境。

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隨著潮汐的起起落落,有兩種不同的

真核生物吸附在海濱。一種食用陽光,另一種食用土壤,它們發現了彼此,並且攜手進化成為最早的陸地植物真菌(如果沒有真菌,現代植物的祖先就不可能在陸地拓展蔓延)。真菌現在依舊與植物共生,在95%以上的植物物種根部,都可以發現真菌的存在,它們為植物提供來自土壤的化學元素。、

艱難的適應和進化給這些生命帶來了豐厚的回報:陸地成為了對這些先行者來說,沒有任何競爭對手存在的嶄新生存空間。到了大約4.1億年前,地球迎來了一段不同尋常的溫暖期,最早的植物從只有筆直的莖幹,逐漸進化為馬尾。到3.45億年前,它們已經成為熱帶地區的種子蕨類植物。迅速的擴張使得陸地表面第一次綠意盎然(在此之前大陸表面要麼是灰色岩石,要麼是紅色岩石)。

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動物走向陸地同樣不是一件那麼主動的事情。

地質時間裡,地幔的運動也帶動了大陸的活動,當植物和真菌逐漸遷移到陸地時,所有的大陸板塊正在匯聚成一塊超級全球大陸——泛大陸。測年技術已經表明,大約2.5億年前,泛大陸成為一塊單一的大陸,在匯合之前幾百萬年的時間裡,海洋淺水區和海岸線出現收縮(面積大幅減少),對生活在陽光可以照射到的淺海附近的動物們來說,食物競爭變得異常殘酷。為了活下去,一些以植物為食的動物開始追隨植物蔓延的腳步而向陸地進發。

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最早走出海洋的動物很可能是兩棲動物昆蟲。經過自然選擇,一些魚類的變成短粗的蹼狀足。例如肺魚就是一種過渡性物種,在必要時它可以在陸地上短暫生存,它的祖先現在還存在,不過只生活在澳大利亞。而已知最早的兩棲動物化石是於1948年發現的

魚石螈化石,這種動物生活在大約3.7億年前。它們或許已經生活在陸地,不過還需要返回水中產卵,同一時期陸地上的樹木已經高達18米。

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大約3.5億年前到3.1億年前,爬行動物出現了。最早的爬行動物可能類似於海龜或鱷魚,它們的乾性皮膚能夠留住水分,卵有一層堅韌的外殼,在陸地上可以得到保護,為了離開水域進行繁殖,雄性爬行動物發展出一種附器可以在雌性體內為卵子受精。因此在適應陸地這方面,它們比兩棲動物向前邁出了一大步,具備了向陸地深處探索的能力。

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不難看出,生命離開水需要有著精妙的支持系統:水的便捷供應、防止水分蒸發的堅韌皮膚、對卵和幼體的保護以及內部的承重支撐體系。即使進化出這些系統之後,當前所有的陸生有機體首先還得在潮溼的地方發展,就像人在胎液中生長一樣。小編個人認為,登陸對於原始海洋生命

的意義,不亞於未來的某一天人類搬遷到太空——它不僅僅代表著嶄新的世界更多的可能性,對於生命而言,更核心的意義在於:能夠在日漸惡化的環境和日趨殘酷的競爭中活下去。而且即便如此,生命在進化的路上依舊會面臨著無法預料的、巨大的危險。【本節完】

下期預告:【萬物起源傳說】生命的起源(四):滅絕與新生

敬請期待!!!


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