寻找地球自身生命的起源,听起来似乎不如在火星或木卫二、土卫二上发现生命痕迹那么激动人心。但事实上,对天体生物学而言,搜寻地球上第一批真核生物的蛛丝马迹,其分量丝毫不亚于在遥远星球上找到生命。这其中的关键原因在于,在我们这颗星球百分之九十的历史里,生命一直停留在微生物的世界里。
英国牛津大学的古生物学家罗斯·安德森对此给出了一个清晰的时间线:“地球上的生命起源于超过35亿年前。我们至少在23亿年前就有了蓝细菌和产氧光合作用;接着,至少在17亿年前,真核生物出现了。”紧随其后的是藻类,它们至少在10亿年前登场,或许出现得更早。然后,动物界终于在至少5.7亿年前现身,实际时间也可能稍早一些。
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但如果你想追溯动植物界的共同祖先,安德森指出,你必须回到大约16亿年前。那些被称为“冠群真核生物”——即地球上最早的真核生物——被普遍认为是这里复杂生命发展的根基。事实上,安德森毫不含糊地将真核生物定义为地球上最早的复杂生命。
那么,真核生物到底是什么?与我们熟悉的细菌不同,真核生物拥有一个将DNA包裹起来的细胞核,更关键的是,它们的细胞里还有各种细胞器,也就是亚细胞结构。其中,线粒体这样的“能量工厂”允许它们维持一种高能耗的生活方式。正如安德森所说:“正是真核生物演化出了复杂的多细胞形态和宏观体型;我们周围能看到的一切动物、植物和真菌,全都是真核生物。”
然而,寻找这些远古祖先的踪迹却困难重重。所有年代早于5亿年的生物,因为尚未演化出外壳或骨骼,几乎没留下什么硬体痕迹。这让古生物学家们不得不寄希望于那些罕见的环境,在那类地方,生物的细胞残余和软组织才可能被保存下来。因此,对于这段占据地球历史九成时长的生命演化过程,研究人员至今仍知之甚少。
安德森本人就着迷于这个谜题的核心。“我感兴趣的是,我们这颗星球是如何从一个只有细菌的星球,变成一个拥有复杂多细胞生物的星球的,”他解释道,“这类多细胞化石极难寻找,所以我投入了大量工作,去研究岩石的化学成分,搞清楚它们究竟是在什么样的环境下才得以保存。”
另一个巨大的挑战在于,真核微体化石会经历数十亿年的降解,保存条件非常苛刻。“但我们知道,从单细胞到多细胞的转变,在地球上不同的地方,曾独立发生过许多次,”安德森补充说,“我们真正好奇的是,动物后来是如何变得像今天这样多样化的。”这种多样化并不是一蹴而就的。大部分多样性是在埃迪卡拉纪到寒武纪的过渡期建立起来的,那大约是在5.4亿年前。这次重大的演化飞跃,从软躯体生物群迈向了以寒武纪生命大爆发为标志的、充满移动能力、外壳和骨骼的新世界。
那么,到底该去哪里寻找这些古老的原始真核微体化石呢?安德森和他的同事们对一个特殊区域——一片约100平方公里的区域——抱有浓厚的兴趣。他们的野外工作,就是在类似的古老岩石层中,一寸一寸地搜寻那些可能改写我们对最早复杂生命认知的微观证据。这无异于一场巨大的时空考古,每发现一个保留下来的细胞结构,都可能让生命演化拼图上的下一块碎片浮现出来。
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