吸一口氧氣,蛋白質就會變性,DNA就會被切斷,這不是什么恐怖故事,而是地球早期原住民真實經歷過的事情。
對于我們和現今地球上絕大多數的生物而言,氧氣都是不可或缺的生命基石,但對于地球早期的居民而言,氧氣則是不折不扣的毒藥。在地球生命史上曾經出現過數次生物大滅絕,而規模最大的一次就是距今24到21億年前發生的大氧化事件。早期的地球無論是從宇宙中來看,還是站在地表上看,都與現在的地球截然不同。從宇宙中看起來,地球是一種粉紅色或橙色的星球,因為大氣之中充滿了甲烷。
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到距今25億年之前,地球上已經相當熱鬧,到處都充斥著微小的生命,它們是地球最早的一批居民,古菌和細菌。
雖然種類繁多,但這些微生物都有一個共同的特征,它們都是厭氧生物,而其中最為繁盛的當屬產甲烷菌了。這種微生物以氫氣和有機物為食,將甲烷以廢物的形式排出體外,這使得大氣中的甲烷氣體越來越多。與此同時,一種名為藍藻的微生物出現了,它們的出現為厭氧生物的滅絕開啟了倒計時。
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藍藻不同于其他微生物,它有一項特殊的能力,就是可以利用陽光、水和二氧化碳制造能量,這個過程后來被我們稱為光合作用。
這種制造能量的方式會產生一種廢物,也就是氧氣。隨著藍細菌越來越多,氧氣的產量也呈幾何級數遞增,但這并未影響到其他厭氧生物的生存,因為海洋中有大量的二價鐵離子,它們會與氧氣結合,生成氧化鐵并沉積到海底,現在澳大利亞和巴西的紅色鐵礦層就是那一時期形成的。
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海洋中的鐵離子很多,但再多也有消耗殆盡的一天。
終于,鐵離子沒有了,但氧氣還在源源不斷產生,于是海洋中的溶解氧越來越多,甚至從海洋中溢出涌入大氣。海洋變了,大氣也變了,厭氧生物們的DNA被氧氣撕裂,99%的生物在這一過程中滅絕,只有極少數的家伙在地球的角落里僥幸存活了下來,這就是大氧化事件。與此同時,氧氣源源不斷涌入大氣,與大氣中的甲烷結合,生成二氧化碳和水。我們都知道二氧化碳是一種具有保溫作用的溫室氣體,但其實它與甲烷的保溫性能完全不在一個級別上,如果說甲烷是棉被,那二氧化碳只能算是布單。
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大氣中的甲烷越來越少,二氧化碳越來越多,溫室效應迅速下降,地球氣溫斷崖式下跌,終于地球迎來了著名的“休倫冰河期”。
在這一過程中,地球逐漸變為了一顆雪球,冰蓋從兩極一直延伸到赤道,平均氣溫甚至一度達到了零下50攝氏度,這場冰期的持續時間足足有3億年之久,而這一切的罪魁禍首都是氧氣。既然地球成為一顆氧氣星球已經不可逆轉,幸存的微生物唯有進化求存。
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在部分微生物逐漸進化出了抗氧化的機制之后,它們發現氧氣生產能量的效率比厭氧呼吸高得多,至少提高了15倍。
于是它們不再滿足于做一個微小的細菌,生物開始向復雜結構演化,地球真正的生命狂歡開始了。不過,這并不是說氧氣變得無毒了,只是生物的身體演化出了一套解毒系統,但這套解毒系統并不能夠徹底避免氧氣的毒害,雖然98%的氧氣都被線粒體利用,但仍有2%成為了身體內的自由基,它會氧化我們的蛋白質、傷害我們的DNA,于是衰老和癌癥便成為了多數生命體無法擺脫的夢魘。
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