科学家们在远古的岩石中发现了碳12(C12),这表明,在大约38亿年前,生命开始出现在地球上。这意味着,DNA或某些前体分子已经结合而成,并开始了其不屈不挠的自我复制过程,驱动生命的进化,但这样一种脆弱且复杂的分子是如何组合起来的呢?
现在,有机分子在宇宙中遍地开花。我们可以在恒星的光谱标志以及气体云中发现其“芳踪”。另外,研究表明,1969年掉落在澳大利亚默奇森附近的默奇森陨石,包含有92种不同的氨基酸,其中大多数氨基酸从未在地球上出现过。然而,从氨基酸进化到一个拥有新陈代谢系统(提供能量)、一个能存储信息、引导蛋白质构成、调节有机体每个功能并能自我复制的遗传系统的活体有机物是一个巨大的飞跃。
生命可以在任何地方出现吗?还是,这只是一种机缘巧合,分子因为种种巧合相遇从而孕育出生命;又或者,是否在宇宙中存在着某些基本的组织原则,驱使物体朝着复杂化方向发展?我们现在还不知道答案。生命的起源问题也一直是所有科学中最大的谜团之一。
大约25亿年前,地球上的生命遭遇了最大的生存危机,那时,大气层从以二氧化碳为主转变到以氧气为主。此前,地球上的生命都是原核生命,与细菌类似,主要依靠二氧化碳为生,但进行光合作用的细菌使用二氧化碳并产生了有毒的氧气,这些氧气最终充满了整个大气,这就是所谓的大氧化事件(Great Oxygenation Event ),也被称为氧化灾变。大氧化事件使地球上的矿物成分发生了变化,也使日后动物的出现成为了可能。
屋漏偏逢连夜雨,使事情更加恶化的是,大气中二氧化碳浓度的下降致使地球陷入一个巨大的深深的冰冻状态,爆发了所谓的“雪球地球事件(Snowball Earth Event)”。那时,我们的地球除了赤道附近,其他地方完全被厚厚的冰层覆盖,身处黑暗海洋中的生命几乎全部灭绝。然而,在这两大危机之间的某个时刻,一种全新且更加复杂的生命形式出现了:真核生物。
1967年,美国生物学家林恩·马古利斯首次指出,有些真核有机物能采用一种相互协作的方式融和在一起,她将这种方式称为“内共生”,她认为,正是这种方法让真核有机物在危机中存活下来。
我们现在都知道,动物细胞内的线粒体和植物细胞内的叶绿体在被整合进真核生物的细胞器之前,都曾经是单独存在的有机物。它们现在仍然携带有作为原核生物时的原初基因组。真核生命的出现为其后所有更高级的生命形式,包括我们的出现打开了大门。
几乎在长达2亿年的时间内,恐龙都是地球上的绝对统治者。但大约6500万年前,它们突然消失殆尽。究竟是为什们呢?西班牙裔美国物理学家、1968年获诺贝尔物理学奖路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷茨与其子、美国地质学家沃尔特·阿尔瓦雷茨于1980年首次提出,恐龙灭绝是因为小行星或彗星撞击地球。原因在于,他们在白垩纪—第三纪地层(K-T界线)之间发现了富含铱的黏土层。因为铱在地球表面相当少见,却在小行星中相当大量,因此他们假设该地层是因为撞击事件而产生,而一个巨大的小行星撞击地球很可能是白垩纪—第三纪灭绝事件的原因 。
他们的理论最初引发了不小的争议,有不少人对此提出质疑,但随后,其他研究人员在地球上其他地方的岩石层中发现了同样的铱层,这表明,这是一个全球性事件。最后,科学家们在墨西哥尤卡坦半岛发现了被认为是造成该灭绝事件的巨大撞击坑——希克苏鲁伯陨石坑。因此,大部分科学家都认同,发生在6500万年前造成地球上75%的生物(包含恐龙)灭绝的白垩纪—第三纪灭绝事件是由于陨石撞击地球而导致的。
希克苏鲁伯陨石的大小约为10到15公里,撞击时的速度约为10000英里/小时,这一撞击导致全球陷入冬季,给全球所有的动植物带来致命的打击。但小型的有毛皮覆盖的哺乳动物通过挖洞躲在地下而存活了下来。此前,它们一直生活在恐龙的阴影下,但随着恐龙灭绝,它们开始繁衍生息并越长越大,成为地球新的统治者。最终,这些哺乳动物进化成灵长目动物,接着成为猿类,接着成为类人猿,最终进化成人。
现在看来,如果没有6500万年前发生的那场撞击事故,我们人类是否存在都还是个问题。
大约500万年前,非洲地区的某些猿类已经掌握了直立行走的艺术,这些就是原始人类。在接下来的几百万年内,它们作为南方古猿(人科动物一个已灭绝的属),在非洲各地漫游,至少有7种不同的古人类。但是,在大约250万年前,一个新的人类世系从南方古猿中分离出来,这就是我们现在所谓的人属(genus Homo)。
关于这一世系是否出现、何时出现以及与哪个类人物种有关,目前还存在诸多争论。但是,最广为人接受的观点是,能人是这个新的世系的第一个成员,而且,到大约200万年前,我们现在称之为直立人的一支人类祖先正在东非繁荣昌盛起来,并即将前往欧亚大陆和亚洲落地生根。
考古学家们也首次在大约250万年前的化石记录中,在人类的早期成员的化石残骸附近,发现了石质工具。没有其他生命形式曾经制造和使用石质工具并将使用技艺传承了数代。这是真正的文化的诞生以及技术的出现。对着工具的不断发展进化,人类的脑容量也与日俱增。到大约20万年前,尼安德特人和智人的脑容量为此前的古人类的脑容量的三倍。但是,尼安德特人似乎在技术的发展方面停滞不前;而智人的技术、文化和知觉则不断发展,让人类在地球上的地位与日俱增。最终,除了一种古人类物种存活下来之外,其他古人类物种都灭绝殆尽。我们是最后也是唯一生存下来的人种。
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