谈地球和生物绝灭（4）生物的远古绝灭

　　至今公认，地球上的生命起于35亿年前，首先形成单核细胞细菌；在元古代的34～18亿年前，出现红藻、蓝藻、水母等生物。藻类的光合作用，生成氧气，使地球的大气层中具有氧。在约32亿年之前，大气层内只有CO2、CH4、N2、CN4、H2S、水蒸气等；随着植物数量的增加，大气层中氧含量不断增高；到8000万年前，达到30％以上（现在只21％）。

　　在大约5。3亿年前，地球上出现一次生物大爆炸，形成大量生物品种；最后，动植物达40亿种。至4。39亿年前，发生第一次生物大绝灭，生物消失了三分之二。以后的四亿多年内，发生过多次大小的生物绝灭，比较大的有14次。

　　从目前的资料看，地球上生物的发展情况十分模糊。其中的主要问题有两个：

　　1）从35亿年前开始出现单细胞生物，到5。3亿年前的生物大爆发，经历了近30亿年；而在距今5。3亿年之后的一亿年左右，就出现鱼类时代和水生植物转化为陆地植物的时代；两亿年后，出现两栖动物时代和真蕨时代；2。5亿年后，出现爬行动物时代和子植物时代，其中恐龙在三亿年后统治地球；在约4。5亿年后，出现哺动物时代和被子植物时代。大约在250万年前，出现人类。这就是说，仅仅花了不到5亿年的时间，地球上先后形成过500万～1亿个物种，大约40亿种动植物。那么，在漫长的5。3亿年前，悠悠30亿年中，怎么可能只有一个以浮游生物和藻类植物为主的菌类和藻类时代呢？

　　2）从约4。39亿年前开始，地球上陆续出现“引起生物绝灭”的大灾难，比较大的至少有15次，导致地球上生物消失半数以上的大绝灭就有五次；那么，在此前的30余亿年中，地球上就没有出现过大的灾难吗？

　　近年（2006年）来挪威科学家在西斯匹次卑尔岛挖掘出的化石证实，在15亿年前，海里存在的爬行动物——蛇颈龙（上龙），长度约15米，可以下一辆轿车。这是否意味着：地球上的生物演化史要重新编写呢？并不是目前所认为的：直到中生代三迭纪（大约2。5亿年前）才出现爬行动物；而是在15亿年前，就完成了由单细胞生物向多细胞生物三叶虫、鱼类、两栖动物、爬行动物等的演变。不，这些事实意味了生物演化存在另一条途径。因自然环境不同（尤其是气温），可以不遵循达尔文的生物“循序渐进演化”途径，而按照“随机演化”的道路进行。只可惜，一次次的地球大灾难，消灭了遵循第二种途径演化所生成的动植物，使生物的演化过程反复从新开始。

　　当地表上出现积水后(大约在35亿年前)，生命开始产生。如果按照五亿年完成一次生物的全面演化的话，到5。3亿年前的生物大爆炸为止，至少发生过6次地球生物的从新演化。这就是说，在目前公认的第一次生物大绝灭（约4。39亿年前）之前，至少发生过6次以上的大型生物大绝灭。属于古生代（5。7亿年前）以前的元古代生物大绝灭中，最末尾的一次是：大约在6亿年前，地球引力圈之内的行星撞击地球，发生软碰撞，形成以澳大利亚为主的大洋洲。

　　尺寸大于月球一倍的小行星在围绕地球公转的过程中，不断缩小运行轨道；当距地表大约200公里时，便坠向地球，结果在地球上形成大洋洲（请看文章《谈地球和生物大绝灭（1）和（2）》。这次特大软碰撞造成火山大爆发和促使地球离开原有的运行轨道，离太阳的间距大增；导致气温急剧下降，海水全部结冰，把地球上的所有生物基本上都冻死或者冷冻。

　　在元古代由行星碰撞造成的大自然灾难，与后来年代不同之处有：

　　1）这个阶段的行星碰撞都是软碰撞，小行星都留在地表，形成高山；只使地表增高，未引起下陷；因而除了提高海平面外，不显著增大海水的局部深度；这时，地表基本上属于浅海。所以，一旦地球远离太阳，全球气温下降时，整个地球都结冰，将绝大部分生物都冻死；

　　2）元古代的生物演化不是周期式的从头开始，因为许多细菌类的生物，只是被冷冻。当地球恢复到原有轨道，海水解冻后，这些被冷冻的单细胞生物便复活，开始新一轮演化；

　　3）生物的演化不遵循达尔文的“进化论”而是“随机演变论”新生物的产生是通过已有生物（特别是细菌，他们容易收外来基因）的基因重组、杂、蜕变或者染体上某些基因的新启动，而形成新型的基因运作体，导致新生物的出现或者使生物具有新功能。也就是说，单细胞生物可以直接变成爬行动物，而不必经过三叶虫、鱼类、两栖类动物等达尔文式的“逐步进化”过程。

　　4）由于元古代没有因海平面下降产生的陆地，只有伸出海面的、由小行星形成的山峰，因而生物的演化基本上在海水中进行；即只是水生动植物的演变。

　　在大约6亿年前，因大洋洲形成引起的元古代最后一次生物大绝灭，与以前各次不同点是：因澳大利亚洲的出现，较大地增加了地球的质量，使地球再也回不到原来的轨道；即导致地球运行轨道的椭圆度增大，使比较高的地球气温降低，更适合于生物的演变。5。3亿年前的生物大爆发，不过是被冷冻的生物复苏较多，以及地球气温非常有利于生物繁殖（特别是基因重组）所引起。

　　绝大部分生物在大约60℃死亡。当温度大于29℃时，随温度的升高，细菌的繁殖速度降低。热嗜菌可承受的温度在30～60℃之间，繁殖最快的温度范围是45～55℃。只有依靠光合作用生存的微生物可在72℃以上，甚至到90℃生存。属于这种耐热微生物不多。

　　在地球凝固出外壳后，大气温度仍然很高。虽然雷电可以使氨气分解出H2和N2，使甲烷分解出C和H2，以及产生由碳、氮、氢和氧组成的有机化合物，如氨基酸、蛋白质等，但仍旧不能形成生命。只有出现氧核糖核酸（DNA）有机分子，而且气温降到大约90℃以下后，DNA才具备自我复制能力，而出现生命。最初是真核细菌，随着温度的降低，细菌的品种不断增多；繁殖的速度也加快。在一定的温度和酸碱度下，细菌不仅繁殖快，而且往往食其他细菌，并收他的基因，组成新的基因群体，导致新的生物种类出现。类似于有繁殖的杂，形成新物种。

　　这种通过收外来基因形成新物种的方式在2007年研究出的“万能细胞”（请看拙文《万能细胞》）充分证实。在专功能细胞——皮肤细胞内注入四种特定的基因，就会引起基因重组，使专功能细胞变成全功能细胞，孕育出具有新基因组合的胚胎。当温度和酸碱度处于细菌繁殖的最佳值时，各细菌比较容易收外来的遗传基因（DNA），到细胞核的染体上，或者由细胞质内的外来信息基因（或转运基因）RNA，再通过逆反效应，在染体上形成相应的新DNA，进而构成具有新基因的细胞核，生出新的物种。

　　这就是为什么在15亿年前出现“蛇颈龙”的原因，也是生物之间可以不按照达尔文式的循序渐进演化的原因。在元古纪，微生物之间常常发生的是上述“随机演变”通过收被食细菌内的基因而产生新的物种。之所以在古生代（约5。3亿年）之后，不再出现大量由噬基因而产生的“随机演化”而变成物种的“循序渐进演化”是因为气温进一步降低和酸碱度不适合造成。

　　由此可以预计：在多种细菌的混合中，使温度处于其中一两种细菌的繁殖最快的温度，不仅会快速地产生许多新的细菌品种，而且还可以形成三叶虫，甚至更高级的新生物。

　　随着地球引力圈内小行星和陨石通过软碰撞，被地壳“俘虏”使地球的质量增大，而增加了地球运行的椭圆度，距离太阳的间距变大，使气温降低，接近微生物的快速繁殖的温度。约在6亿年，澳洲在地球上的出现，进一步增大了地球同太阳的间距，导致海水温度昼夜位于低温菌和嗜温菌繁殖最快的温度范围（前者为25～30℃，后者为30～35℃），从而引起各种新生物品种的大量出现，以致在大约七千万年后（即5。3亿年前）产生生物大爆炸。以后，由于海水温度越来越低，使微生物繁殖的速度下降，致使新物种依靠“基因”而生成的几率大减。同时，绝大部分的生物都是多细胞体，只有通过同一“科”或者“属”生物的配或者在妊娠期误食有毒生物，来产生新品种。

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