黎明前夜的遠古生命
對於過去，人們總有一種天生的好奇與懷念。對人類的過去是如此，對生命的過去、地球的過去、宇宙的過去也是充滿了求知的慾望。在古代，人們只能用神話和臆想填補自己對無盡過去的好奇，而近代以來，以科學為武器，地質學家和古生物學家花了兩百年的時間，從蛛絲馬跡中窺見了生命過去的輝煌。今天讓我們從生命的起點開始，追溯生命三十八億年波瀾壯闊的傳奇。
引子
這是一個挺形象的比喻：如果將地球45億年的歷史比作一天，生命大約在凌晨4點就已經誕生了，到了21點多，發生了一件持續是十幾分鐘的，被稱為「寒武紀大爆發」的大事件。之後的事情被廣為人知，但從生命誕生到寒武紀開始，之間的這被稱為前寒武的7個多小時，也就是將近33億年的光陰，地球上的生命到底經過了怎樣的歷程？
有人將寒武紀大爆發比作動物界的黎明，那今天我們就來講講黎明前漫長的黑夜吧。
生命的序章
第一個生命來自一連串的化學反應，這是1953年米勒在實驗室里便證實的一點。但始祖的故事或許沒有生物課本描述的那麼簡單，因為早期生命的演化過程如此漫長，在實驗室里簡單的重複是非常困難的事情，所以，氨基酸如何跨入生命之門，還是一個懸而未決的問題。
相比於之後的長期蟄伏，生命誕生的確實不晚，地球上最早的岩石是發現在加拿大和格陵蘭Acasta片麻岩，距今有約40億年。而根據澳大利亞西部的一些菌類絲狀體殘片化石證明，在35億年前，生命就存在了，距地球穩定下來不過才過了幾億年（當然，這裡是與生命誕生一直到寒武紀之間的30億年相比）。不過，依據生物化學證據，38億年前格陵蘭的條帶狀磁鐵礦說明，那時生命或許就已經開始改造環境了。如果此證據可信，那生命的誕生確實相當古老，甚至於伴隨著地球上最古老的岩石其後出現。
第一章：生命的征途
距今35至25億年，原核時代
現在起生物就開始以龜速進行演化了，作為地球上最古老的生命，原核生物在地球上孤單的生活了15億年（我簡直想問問他們都在幹什麼，寒武紀大爆發到現在僅僅過去了5億年），但這些簡單的細菌狀小生物總應該找點事情做，於是他們建造了疊層石。（下圖為現代與前寒武的疊層石）
疊層石（Stromatolite）是一種說是化石不是化石的玩意，他是藍藻和亂七八糟的原核生物周期性的將礦物進行膠結沉澱而生成的一種層狀的生物沉積，在現代的熱帶海域仍然存在，這是一種古老的部落聯盟，由多種原核生物組成，這種生命形式在十幾億年前達到頂峰，能識別出數十個屬種，分布亦遍布全球。疊層石這種大建築似乎對生命的演化沒有什麼作用，但建築師之一的藍藻卻有非凡的意義，在建造之中，光合作用的魔法悄悄地產生了一種之前在大氣中很少的氣體，有氧的時代到來了。
第二章：氧氣之於生命，陽光之於靈魂
距今25至23億年，大氧化時代
藍藻放氧大約持續了10億年，原始的多二氧化碳與甲烷的還原性大氣發生了極大的改變，最主要的表現是「弱陽」的結束與成鐵紀（Siderian）的到來。我們總是將二氧化碳作為一種溫室氣體，這確實不差，現代大氣中微不足道的二氧化碳變化就足以令人類感到驚恐，但在而25億年前，當地球上充滿二氧化碳的時候，呈現的是這樣一個奇怪的景象：太陽的亮度被大大削弱，但由於二氧化碳的保溫作用，雖然太陽顯得羸弱不堪，但地球的平均溫度卻比現在高几十度，這種現在完全無法想像的因果確實長時間存在於我們的星球
如此高的溫度無疑是很不讓小生命開心的，所以，隨著二氧化碳被消耗，「弱陽」的結束，對生命的發展實在是巨大的福利。豐富的氧氣更使很多原本游離在海洋中的鐵離子發生了氧化並沉澱到海底，形成了豐富的鐵礦石沉積，形成了被稱為條帶狀鐵建造（BandedIron Formation，BIF）的全球性沉積鐵礦。其儲量豐富到成為了現在全球鐵礦的一大主力，這些造氧的小生物絕對沒想到，25億年後，這些被全球的鋼鐵廠一車一車吃掉的鐵礦石，支撐起了整個人類文明。
距今23至7億年，真核時代
地球上的含氧量明顯增加了，時代呼喚能進行更強大生命活動的形式出現，於是真核生物來了。1953年威斯康星大學的Tyler在加拿大火石島採集了一些燧石標本，而後在其中發現了微體古植物化石，「槍火石微植物群」成為現今真核生物最早的化石記錄，這是20億年前。當然，天朝科學家認為，華北地區的一些古藻類和疑源類同樣甚至更加古老。真核生物雖然演化也並不快，但是還是取得了些許成果，到十億年前左右，真核生物已經得到了很大的發展，雖然他們大多因難以分類而被稱為疑源類，但其實在槍火石微植物群中就有一些或許是真核動物的東西出現，真核動物與植物，或許在這一段時間已經分道揚鑣。不過值得注意的是，這一時期雖然真核生物實現了發展，原核生物的疊層石卻仍然是主要的生物形式。
距今7至6.3億年，雪球地球
就在真核生物在漫長的歲月中剛剛有所起色之時，地球迎來了很可能是迄今為止最大的冰川活動，最誇張的數據估計是：從兩極到赤道，全球都被厚達幾百米的冰蓋覆蓋，如同今天之木衛二，生命只能在海底熱點形成的暖水附近苟延殘喘，這一大冰期最長估計持續了一億年，此事件被稱為雪球地球。
數千萬年的巨大冰期很難靠言語形容，或許登陸木衛二的那天，我們會找到地球年輕時的影子。
第三章：三千世界
距今6.3至5.4億年，震旦時代
從雪球地球結束到寒武紀的開始，這不到一億年的時間，在中國被稱為震旦紀。而在國際上，被叫做埃迪卡拉紀。相比較之前生命已經走過的29億年歲月，這不到一億年的時間太短了，但這一億年間卻發生了兩幕物種大輻射，直接為寒武紀大爆發做好了所有準備工作，可以說，現代所有生物分類的先祖，就是在這一億年從單細胞到多細胞，從簡單的小動物分道揚鑣走上截然不同的演化道路。讓我們走進這個神奇的時代：
第一幕：甕安show
貴州甕安地區遍布著含磷的前寒武紀晚期地層，一直沒有人發現現代動物太祖的秘密就隱藏在其中，因為這些磷灰岩中確實沒有什麼大化石。1986年，科學家在顯微鏡下第一次在這些磷灰岩酸處理後的產物中觀測到了多細胞生物胚胎的化石，多細胞生物演化的第一幕被揭開了。在這些灰岩中，科學家發現了多細胞藻類胚胎，細菌，疑源類甚至於包括最早的珊瑚，海綿等後生動物的胚胎化石，而這距離冰期結束不過才過去了一千萬年，生命就跨過了單細胞到多細胞、原生動物到後生動物、輻射對稱到兩側對稱的鴻溝，多細胞動物的歷史從這個點開始展開。此後，湖北的廟河和安徽的藍田又相繼發現了兩個生物群，其中保存了同時期的宏觀化石，為甕安這一幕提供了肉眼可見的證據。
但是這一時期動物的化石都是胚胎，也就是「蛋」，那麼這些生蛋的「雞」化石在哪裡？藍田生物群和廟河生物群中的宏體化石絕大多數都是多細胞植物，早期動物之謎，仍沒有完全解開。
甕安生物群中的生物胚胎化石：
甕安生物群中最古老的珊瑚：
藍田生物群中的藻類植物化石：
第二幕：埃迪卡拉show
在五億六千五百萬年左右，我們一直渴望的宏體動物化石終於來了，但是這些動物實在令人大跌眼鏡，他們不像現代生物的祖先，他們被稱為埃迪卡拉生物群。讓我們先看幾個復原圖與化石圖：
發現前寒武的動物化石，找到現代生物的祖先，這一刻地質學家已經期待太久了，所以當1946年科學家第一次在澳大利亞砂岩中發現這些生物的化石時，很自然的把他們全都對號入座，放入現代的生物分類中。或解釋為海綿，或解釋為水母，或解釋為早期蠕蟲和節肢動物，現代生物的祖先都找到了，這真是學界最喜聞樂見的。因此這一生物群的研究特別受歡迎，在全球30個國家，都相繼發現了這一生物群的代表生物。
我國三峽地區震旦紀的埃迪卡拉生物：
但是，八十年代後期，這一理論被極大的衝擊。一方面，這些個體非常巨大的生物沒有現代動物應該具備的口，肛門，消化系統，體腔這些構造，而且也沒有運動和捕食的功能。也就是說，長些長得像鞋墊子的生物，他們的生態模式跟現代生物完全不一樣，他們的適應環境的方式不同於現代生物的不斷豐富內部結構，而是通過增加與外界的接觸面積來實現進化。這樣奇怪的生物跟現代的任何多細胞動物都不同，因此，有部分人為，這是一個完全獨立出現代生物系統的生物群。
大家對這樣的假設一定不陌生：在人類誕生之前，地球上曾經誕生了許多代文明，後來他們滅絕了。埃迪卡拉生物群所代表的很可能就是相比於現代生物的上一代生物，一類進化的嘗試模式，一類與現代生物沒什麼關係的進化死胡同。
第四章：大滅絕時代：
五億四千萬年左右，地質年代已經無限逼近我們喜聞樂見的寒武紀，但大部分人都死在了黎明的前夜：在這短短的幾百萬年間，曾經繁盛在全球的埃迪卡拉生物群幾乎完全滅絕（他們留下了一個種，對，只有一個種）。初代生物的滅絕，為我們現代生物留下了足夠的生存空間。那麼，他們為何滅絕了呢？
眾所周知，恐龍滅絕於小行星衝撞的最大證據是白堊紀末期的銥異常黏土。而前寒武的最末期，全球也發現了類似的黏土銥異常現象，所以嘛……雖然沒有結論，但是我相信腦洞已經打開。
除了環境以外的另一個角度，可能就要怪我們現代生物自己。上面提到埃迪卡拉生物是不會捕食的，各種埃迪卡拉生物之間的關係是非常和諧的，被稱為「埃迪卡拉庭院」。相比較而言，我們現代生物的一大天性就是吃，所以，當飢腸轆轆的現代生物遇到這些巨大的呆瓜時，初代生物的悲慘結局就已經註定了。地層中大量遺迹化石表明：
吃貨滅絕了埃迪卡拉生物群
原來吃的罪惡這麼早就出現了，不過我們應該慶幸，我們的現代生物取代了這些初代生物，因為埃迪卡拉生物攤大餅的方式和可能是智慧生物最不適合的形式，他們沒有競爭，因此就不會突破性進化，只會不斷加大自己的表面積。倘若埃迪卡拉生物沒有滅絕，很可能五億年後的現在，世界上的生命還只是這些傻大個餅子，智慧生命就很難指望了。
不過，既然埃迪卡拉生物跟我們沒關係，那我們現代生物的祖先在哪裡呢？我們的現代生物還沒有確鑿證據顯示前寒武其已經到達的高度，但是根據分子生物學的證據，很多的現代生物在前寒武紀末就已經分開演化，我們的祖先或許就隱藏在地層深處，等待我們去發現。
最後的一線曙光：九十年代發現於我國陝西晚前寒武的高家山生物群，這些生存在管狀外殼裡的不明生物可能就是我們的祖先，誰知道呢。祖先還隱匿在黑暗之中，等待著他的牛頓出世。
高家山生物群中的管狀動物：
祖先的故事無論如何，此時的地球走到了這樣一個節點：距今五億四千二百萬年，寒武紀來了，黎明的大幕，已經拉開！
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