一种单细胞生物,曾经差点摧毁地球上一切生命
地球上有一种单细胞生物,引发了第一场大规模灭绝事件,差点摧毁地球一切生命。最终它反而为地球生命复杂、多元化的发展铺平了道路,没有它就没有今天的你和我。很多人可能猜到了,它就是 蓝细菌 ,也叫蓝藻。
被束缚的生命
这事还要从38亿年前说起,生命共祖"LUCA"分化出了真细菌与古菌两大原生家族。
一开始大家都只能龟缩在泉口附近的岩石孔隙中。因为初始生命只能依靠热泉口天然而又稳定的 氢离子定向流动 获取能量。
生命起源中的深海热液喷口,离子定向流动图示
有一天,古菌偶然合成出一种化学分子—— 视黄醛 。这种分子可以吸收阳光中最充沛的绿光,产生有机物,为自己提供能量,意味着古菌可以自食其力,摆脱热泉口。 紫色星球
当古菌来到海面,充足的阳光与海洋中丰富的物质资源,让它们得以快速扩张。古菌吸收绿光,并 将阳光中剩余的光反射回去,这些混合在一起的光呈紫色,因此古菌看起来是紫色的。 很快江河湖海、沙滩都被古菌渲染成紫色。
紫色王朝一晃就是十多亿年。在这期间,原生家族的另外一股势力真细菌,在一次次演化碰壁后,偶然合成的" 卟啉 "分子。该分子可以吸收阳光中被古菌榨剩的红光与蓝紫光,得以在紫色阴霾下缓慢扩张。
真细菌与古菌
为了从残光中转换更多的能量,真细菌走上了另外一条演化之路,差点将自己包括地球一切生命体扼杀在远古洪荒之中。 生命的末日
35亿年前,地球大气中只有氮气、甲烷和二氧化碳。原本两大家族的代谢方式都是利用光能将二氧化碳和水转化成糖分,偏偏 蓝细菌演化出了一种新的代谢方式,代谢产生了一种新型废气——氧气。
地质中的带状铁层(含有大量氧化铁),记忆着地球那段历史
氧气出现后,海洋中的铁等金属物质最先被氧化,并在海底沉积。对于不具备抗氧化性的厌氧古菌来说, 氧气即毒气, 紫色王朝开始溃散。随着地球万物趋于饱和,氧气便逐渐在大气中累积。
雪球地球
甲烷是一种温室气体,比二氧化碳强28倍,但容易被氧化, 在大气中的遇到氧气很快被氧化成水和二氧化碳 。 随着甲烷含量的迅速降低,地球温室效应迅速减弱,全球快速降温。24亿年前,冰川从两极,更是一路覆盖至赤道, 地球变成了一颗白色星球,史称雪球地球。 这是地球第一次大冰期,史称休伦冰期,也是 地球生命第一次大型灭绝事件。 回到起点,开启新篇章
冰层之下,古菌几乎全军覆没,而蓝细菌吸收着冰下余光,不断将海洋中仅存的二氧化碳转换氧气,最终大家一起被氧气给憋死了。当地球生命终于认识到自由的代价,一切即将落幕之时,它们猛然想起:我来自于深海热泉口。回望海底热泉口,附近依然是一副生机勃勃的景象。还有少量古菌与真细菌回归热泉口的怀抱,幸存了下来。
海底热泉口
地底深处的幸存者逐渐演化出了抗氧化性,还形成了大量通过吸收氧气进行代谢的跨时代生物。氧气中更充沛的化学能量,促使它们可以构建更复杂的生命体。于是在23亿年前,第一个具有细胞核的真核细胞生物便顺理成章地诞生了。 两大家族的归宿
不久后,某种真核生物偶然吞噬了蓝藻,却没有将它完全消化掉。蓝藻既来之则安之,利用真核代谢的"废料"进行自我代谢,最终留在了该生物体内演变成了叶绿体,从此便不断吸收阳光成为生物能量的主要来源。这种与蓝藻发生 内共生 后的生物就是植物最早的祖先。
绿色世界
蓝藻(叶绿素)主要吸收阳光中的蓝光与红光,将绿光反射回去,所以看起来是绿色的。由于当初古菌最先抢夺了最充沛的绿光,而后紫色王朝又统治了十多亿年,使得蓝藻适应"残光"太久了,不断在"残光"之路上进行突变,积重难返,早以无法回头接纳绿光。植物祖先吞噬蓝藻,同样继承了绿色的基调,它们一起将陆地渲染成了绿色。
层叠石
紫色王朝在蓝细菌产生氧气的那一刻开始,便再无崛起的可能。如果不是散落在世界各处大量的层叠石化石则像一块块墓碑,无声地祭奠着昔日繁盛的紫色王朝,这段历史或许将被永久隐藏。古菌从那时起就一蹶不振,只有极少数演化出抵抗氧气的能力,它们的后裔躲在真细菌无法企及的极端环境中,为世界画上了一抹靓丽的色彩。
嗜盐古菌
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