海洋日 生命之源

2019-01-02  本文已影响215人  不说一声

“腐草为萤”的说法早在《礼记》当中有记载。萤火虫在水草边产卵,幼虫入土化蛹,次年草蛹化为成虫。

近距离观看马里亚纳海底火山喷发的画面,科学家们进行的样本提取中发现高温硫磺溶液。在温度高达200摄氏度的炽热硫磺喷发口附近,竟然有比目鱼在游动。无数游动的小比目鱼宛如自由飞翔的蝴蝶。高温与酸度极高的恶劣环境没有让幼小的生命消失,或许可以为地球早期生命的产生提供线索。

地球最初的样子被火山熔岩覆盖,喷发出的水汽在多次凝聚降落与再次蒸腾中带走大量地表温度。地表温度不断下降,全是水汽之功。100摄氏度以下就能形成地表雨水。

越积越多的地表水使得海洋诞生了。那时的海水不是咸的,而是酸性缺碱的。水分不断蒸发,反复形成云、雨,重回地面,溶解岩石中的盐分,不断汇集于海水中。历经亿万年的融合,海水才逐渐变咸。海洋的出现不仅塑造了地球的面貌,还创造了一个水波荡漾的绿色氧吧。人类呼吸所需要的氧气,有一半来自海洋植物。海洋还是地球的调温器,防止地表温度过高或过低。

强烈的紫外线直射足以让一切物种难以存活。但凭借海水的保护,海洋中诞生了第一批生物,如叠层石。它是由蓝藻、少数细菌及其他真核藻类、真菌等共同叠加而形成,是小的生物群落。在澳大利亚西部的沙克弯,至今保留着早期海洋生命的真实面貌。早期的生物都是直接从岩石和矿物中获得所需的能量。在生长的过程中,它们通过一种特殊细胞的进化,把太阳能转变成了可用能源。细胞中的色素能吸收阳光,将阳光和二氧化碳结合,生成细胞生存所需的物质。这就是原始的光合作用,它产生了一种堪称伟大的副产品——氧气。

最早的叠层石,距今已有28亿年。聚集的氧气在数亿年之后促成了更加复杂生命的诞生,并最终形成了海洋中最早的动物。在叠层石之后,多细胞生物统治了整个海洋。与陆地上满是烈日的炙烤而无法生存的环境相比,当时的海洋却是物种繁多,生机盎然。

过去的数亿年里,地球上经历过五次生物大灭绝现象。最开始,科学家大多以为,生物大灭绝是由彗星或小行星撞击地球造成的,遮天蔽日的尘埃会让大气层持续昏暗,这必然会导致生物灭绝。微生物喜欢高温,喜欢浑浊无氧的环境。它们利用污泥和动物的残骸生长,而这些细菌都是厌氧菌。氧气它们的克星。一旦接触氧气,它们就会灰飞烟灭。

有一些生物幸运的物种大灭绝幸存者,如鲨鱼、海龟。目前已知的最伟大的幸存者——鹦鹉螺,无疑是研究远古海洋生命的标志。它诞生于距今约5亿年前,属于夜行动物,在珊瑚礁周围觅食。它们呼吸时,把大量水流吸入腮中,吸完氧后,再把吸入的水从细小的体管排出。并且通过这种方式四处游动。这是世界上最早的喷射推进系统,而呼吸作用是促进生物进化最早的驱动力之一。生物大灭绝时期,氧气大量减少。鹦鹉螺由于吸入大量海水,即使是低氧环境,也能顽强生存。或许是因为靠比平时吸入的海水更多这种创新之举,才能让它们幸存下来。

小行星不断撞击地球,使得海水升温、酸性增强。一次异常激烈的撞击,让海洋表层动物灭绝,被赶入深海的鹦鹉螺幸存下来。数亿年来,极少变化的鹦鹉螺依旧静静待着,而其他生物趁机爬山陆地。似苔藓植物这种两栖植物奠定了地面生物繁衍的基础。

在距今约4亿年时,地球进入了植物大发展的阶段。之前只能在水边生长的植物,最终脱离水体完成登陆。森林也出现了。动物也从水中爬上陆地。通过化石分析,科学家还原了提克塔利克鱼的本来面貌。它的很多身体特征,在后来的有肢动物,包括人类身上都有。提克塔利克鱼是第一种能够自由晃动颈部,保持肩颈独立运动的脊椎动物。这种适应性改变,有利于它们在狭窄空间(比如沼泽地)捕食。提克塔利克鱼还有其它结构改变。为了便于穿越松软的浅滩,它的腕关节更加灵活,能够通过弯曲腕部前进。这一特征传递给了之后所有的有肢动物,并一直传递到人类。

这些重要线索给海洋生命的产生提供了重要信息,而对于海洋的探索才刚刚开始。从无机小分子到有机小分子,再到单细胞,接着是原始生命的出现,整个过程被一系列重要的线索串联起来,对其他领域的科学研究也起到了重要的推动作用。1959年,我国科学家通过火花放点法得到了十分复杂的氨基酸。1965年,我国科学家用氨基酸成功合成了结晶牛胰岛素,开创了人工合成蛋白质的新纪元。我国在生命起源的问题上取得了重大成果。

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