生命的演化（一）

上次我們講到地球生命是如何起源以及最原始簡單的生命發展歷程，而我們所熟知的多細胞且肉眼可見的生物在地球四十多億年的歷史裡只是最近六至八億年的事，其餘時間地球上的生命都只有單細胞的原和生物與簡單原生生物，最多海中有一些中大型的藻類，那複雜生命是如何演化出來的呢？

光合作用最地球生命的影響地球就像其他行星一樣，在剛形成的時候沒什麼氧氣，只因氧是行光合作用的副產品，當氧氣隨著行光合 作用的生物滋長且快速地增加以後，所做的第一件事， 就是把地球給銹了。鐵，是地球上的第四大元素，在還 原狀態時可溶於水，氧化後即沉積為鐵礦；現今煉鋼廠 裡的鐵礦，大都是二十五億年前沉積的氧化鐵。沒錯， 就在二十五億年前，疊層石生物產生的氧，把地球上的 鐵都銹光了，之後，氧氣在大氣中開始侵害生命。 我們的祖先細胞因此面臨抉擇：滅絕，或是搬到沒 有氧氣的地方居住。不過，聰明的祖先細胞選擇了「與細菌共生方式」存活下來。在此之前，細胞內沒有細胞核，所有化學反應都混在細胞質裡進行。當祖先細胞吞 進原本獨立生活、又能利用氧氣的細菌後，開始發展「將不同反應放在不同細胞器官進行」的能力，既解決氧 氣毒害問題，又強化了代謝協調的效率。細菌進入祖先 細胞後，就再也無法和我們分開了，這是共生現象，是生命演化過程中非常重要的策略。

休倫冰河時期（Huronian glaciation）或稱Makganyene冰河期，是出現於24億年前到21億年前的全球性冰川時期，位於古元古代的成鐵紀與層侵紀之間。命名的由來是因為相關的地質學證據是從北美的休倫湖地區搜集而來的，在此地能發現有3處彼此分隔的冰期沉澱物地層被非冰期沉澱物所分隔開來。

休倫冰期很可能由大氧化事件（Great Oxygenation Event）引起，或是由長達2.5億年的火山活動的死寂造成的。因為藍綠菌演化出以葉綠素為基礎的光合作用使得大氣層中首次出現大量游離的氧氣，使得當時空氣中重要的溫室氣體——甲烷以氧化的方式被大量消耗成為二氧化碳和水蒸氣。雖然甲烷與二氧化碳都是溫室氣體，但是前者的溫室效應是後者的23倍。這使得地球大氣層的溫室效應嚴重減弱，而溫度降低則進一步凝結移除水蒸氣使得降溫加劇。

而在休倫冰河期過後，「與細菌共生方式」的共生方式促成具有細胞核的原生生物產生，另外7億2000萬至6億3500萬年前的「雪球地球」冰河期，當時甚至連赤道地區都被冰層所覆蓋。

當雪球地球開始融化，在大陸上，融化後的冰川會暴露出大量冰川沉積，這些冰川沉積會參與到後續的侵蝕與風化作用中，侵蝕與風化的產物隨後會進入海洋。這些對海洋生物而言營養豐富的風化產物以及大氣中充足的二氧化碳促成了後續藍藻的爆發。藍藻幫助地球大氣重新氧化，而氧含量的升高可能是後續埃迪卡拉生物群以及寒武紀生命大爆發的推動力之一。冰川消融的正反饋進程可能只需要不足一千年時間，但大氣二氧化碳與氧氣含量仍需要幾百萬年才能達到穩定的狀態。

那為什麼雪球地球後會生命大爆發呢？第一，冰雪融化後給海洋帶來大量的肥料，促成藻類興盛，給生態系帶來足夠的食物來源。第二，多細胞生物身上都有大量的膠原蛋白，而膠原蛋白的合成需要大量的氧，剛好大量的藻類製造大量的氧氣促成大型生物的演化。

本週先聊到這，此時也正式進入顯生宙，之後生命如何演化以後再來聊。