22 億年前，一種新的生命類(lèi)型——地球動(dòng)植物的老祖先誕生了。老祖先究竟是怎樣誕生的呢？它們最初是什么模樣？其生命密碼很復(fù)雜嗎？這些看似簡(jiǎn)單的謎題其實(shí)非常難以破解。盡管如此，科學(xué)家們還是找到了一些破解謎題的線(xiàn)索。

地球在45 億年前誕生之初并沒(méi)有生命。大約5 億年后，地球上才出現(xiàn)了一些種類(lèi)不同的細(xì)菌和其他有機(jī)物，這些簡(jiǎn)單的生物統(tǒng)治地球長(zhǎng)達(dá)近20億年。22 億年前，一種新的生命類(lèi)型——我們今天知道的多細(xì)胞生物——地球動(dòng)植物的老祖先誕生了。

為什么說(shuō)動(dòng)植物的老祖先誕生在22 億年前而不是以往人們所說(shuō)的約5 億年前？老祖先究竟是怎樣誕生的呢？它們最初是什么模樣？其生命密碼很復(fù)雜嗎？

這些看似簡(jiǎn)單的謎題其實(shí)非常難以破解，因?yàn)橄嚓P(guān)的化石證據(jù)很難尋覓。盡管如此，科學(xué)家們經(jīng)過(guò)艱難探索，還是找到了一些破解謎題的線(xiàn)索，并獲得了初步答案。

“超級(jí)溫室效應(yīng)”

我們知道，地球動(dòng)植物老祖先離不開(kāi)氧氣，所以氧氣的存在是老祖先出現(xiàn)的前提條件。那么地球最初的氧氣是何時(shí)出現(xiàn)的，又來(lái)自哪里呢？

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，直到大約24億至27 億年前，地球的氧氣才開(kāi)始出現(xiàn)，因?yàn)槟菚r(shí)海洋中溶解的鎳大幅下降，而海洋中鎳的缺乏會(huì)致使厭氧生物消亡。因此海藻以及其他形式的簡(jiǎn)單生命就可以利用光合作用釋放出氧氣。

日本一個(gè)研究小組認(rèn)為，有了氧氣并不意味著老祖先誕生的條件就具備了，只有再加上“超級(jí)溫室效應(yīng)”，才算是具備了基本條件。研究小組證實(shí)，約22 億年前，在全球冰凍時(shí)代結(jié)束后不久，蓄積在海底的甲烷被釋放到大氣中，成為溫室氣體，地表平均氣溫隨即由零下40 攝氏度逐步增至60 攝氏度，出現(xiàn)了“超級(jí)溫室效應(yīng)”。溫室效應(yīng)導(dǎo)致降雨量增加，陸地上的風(fēng)化作用加強(qiáng)，于是磷等多種礦物質(zhì)被搬運(yùn)到海洋中，導(dǎo)致微生物大量繁衍，同時(shí)也為后來(lái)具有細(xì)胞核的真核生物和多細(xì)胞生物的誕生，提供了“溫床”。

而且此后不久，多細(xì)胞生物——?jiǎng)又参锏睦献嫦冗€真就誕生了。

22 億年前的老祖先

最近，美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一堆怪異的微小生物化石，并認(rèn)為它們很可能是22 億年前誕生的動(dòng)植物老祖先之一。

這堆火柴頭大小的化石顆粒是在南非一處古老土壤的表面發(fā)現(xiàn)的?？茖W(xué)家確認(rèn)它們不是植物或動(dòng)物，而是一種中央腔充滿(mǎn)共生藍(lán)藻細(xì)菌的多細(xì)胞真菌。研究人員用粒子回旋加速器產(chǎn)生的強(qiáng)大X 射線(xiàn)對(duì)化石樣本進(jìn)行成像，結(jié)果獲得了3D化石的影像。影像顯示出了這種真菌的奇特形狀和構(gòu)造：整體上呈現(xiàn)出中空的壺形構(gòu)造，其末端呈杯狀，基底附著軟管——這種具有多細(xì)胞的微生物的出現(xiàn)，標(biāo)志著地球生命歷史掀開(kāi)了新的一頁(yè)：動(dòng)植物等這些具有多細(xì)胞生命的老祖先誕生了，動(dòng)植物的孕育和進(jìn)化歷史也從此開(kāi)始了。

那么，這些具有多細(xì)胞的老祖先的生命密碼和現(xiàn)代生物比，異常簡(jiǎn)單嗎？日本科學(xué)家破譯了一種已生存了20 億年、棲息在意大利溫泉中的微生物的生命密碼。結(jié)果顯示，這種直徑僅為1.5 微米的藻類(lèi)竟然有一些與光合作用過(guò)程有關(guān)的基因，這表明它屬于植物。而與植物相比較，它具有最短的遺傳密碼：1652 萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)——這是最小的基因結(jié)構(gòu)元素。這表明這種植物的生命密碼非常簡(jiǎn)單，說(shuō)明動(dòng)植物的老祖先最初還是相當(dāng)“單純”的。

老祖先誕生于偶然的“1 加1”？

科學(xué)家認(rèn)為，其實(shí)最難破解的謎題是老祖先究竟是如何“變出來(lái)”的？

英國(guó)和德國(guó)的兩位科學(xué)家共同研究認(rèn)為，要破解這個(gè)謎題必須從線(xiàn)粒體的誕生入手。因?yàn)榫€(xiàn)粒體的出現(xiàn)，才使得真核細(xì)胞具有了能發(fā)展壯大自己的能量，才使生物后來(lái)獲得了越來(lái)越多的復(fù)雜性。那么，線(xiàn)粒體究竟是如何產(chǎn)生的呢？

兩位科學(xué)家認(rèn)為，線(xiàn)粒體的發(fā)展在地球的整個(gè)自然歷史上似乎只發(fā)生過(guò)一次，而這一次偶然事件的發(fā)生則是生命起源中非常具有挑戰(zhàn)性的一步。

最初，是一個(gè)細(xì)胞與另一細(xì)胞相互靠在了一起，然后是一方試圖侵入另一方的身體里，后來(lái)竟然真的成功了。當(dāng)然，這個(gè)最初的“1 加1”階段充滿(mǎn)了殺機(jī)，入侵細(xì)胞成了一個(gè)寄生蟲(chóng)，它試圖通過(guò)與宿主細(xì)胞爭(zhēng)奪資源而興風(fēng)作浪，并要最終殺死宿主。所幸，這樣的事情并沒(méi)有發(fā)生，而是兩個(gè)細(xì)胞共同進(jìn)化了：入侵細(xì)胞主動(dòng)給宿主細(xì)胞提供能量，而且自身變得越來(lái)越小，也逐漸脫落掉了所有不必要的基因。這樣，宿主細(xì)胞變大了，能量也充足了，而且入侵細(xì)胞也得以存活和延續(xù)了，并逐漸變成了專(zhuān)門(mén)為宿主細(xì)胞提供能量的小微?！€(xiàn)粒體。而宿主細(xì)胞因?yàn)槟芰砍渥?，所以積聚出了比它們祖先多出1000 倍或更多的DNA數(shù)量，自身變得越來(lái)越復(fù)雜。后來(lái)隨著時(shí)間的推移，逐步形成了植物、動(dòng)物和其他生命分支。

這個(gè)老祖先誕生假說(shuō)還可以用來(lái)解釋今天的細(xì)菌為什么還是那么簡(jiǎn)單，因?yàn)樗鼈儧](méi)有獲得線(xiàn)粒體。

科學(xué)家認(rèn)為，揭開(kāi)動(dòng)植物老祖先誕生之謎，不但將原先人們認(rèn)為的老祖先誕生時(shí)間提前了17 億年，而且也讓人們看到了氣候、地質(zhì)變化對(duì)地球生命誕生和發(fā)展所產(chǎn)生的重要影響，同時(shí)也讓人們重新認(rèn)識(shí)了線(xiàn)粒體在生命進(jìn)化歷程中所發(fā)揮的獨(dú)特作用。