3 疊層石和藍藻

生命起源是人類永遠感興趣的話題，也是一直以來爭論不休的一個問題。目前占主流的看法認為，原始的藍藻或者細菌是地球上能獨立存活的最早生命體。作為最古老的一類植物，藍藻今天依然生活在我們周圍，現(xiàn)存的種類有1,000多種。當然，和它們生活在億萬年前的祖先相比，今天的藍藻已經(jīng)有了很大的不同。從最早的藍藻出現(xiàn)以來，已過去了漫長的30多億年，誰也無法說清，究竟有多少種藍藻在地球上出現(xiàn)又消失，人們只能從化石中去追尋它們的蛛絲馬跡。

現(xiàn)存的藍藻是最低等的單細胞植物，在淡水、海水甚至土壤中和巖石上都有生存，即便冰天雪地的環(huán)境下有的種類也能存活。1881年，一位水手在格陵蘭海岸看到一片積雪在幾小時內(nèi)突然變得點點猩紅，嚇得魂飛魄散——其實這是繁殖奇快的藍藻在作怪。與這些擁有超強耐寒能力的藍藻相反，有些種類的藍藻能生活在85℃的溫泉中，并具有高度抗紫外線的能力。這很容易讓人聯(lián)想到30多億年前的原始海洋，由于火山活動和隕石撞擊，海水溫度接近沸騰，并且當時的地球沒有臭氧層保護，紫外線可以長驅(qū)直入——或許，這些耐高溫、耐射線的藍藻就是30多億年前的原始藍藻最直系的后代！

藍藻中所含的色素很多，大家族的眾多成員并非都是藍色，而是根據(jù)色素的比例不同呈現(xiàn)出不同顏色。例如一種紅色毛狀帶藻就含有較多的藻紅素而呈紅色，正是這種藍藻將紅海的海水染成了紅色。在英國的一處古戰(zhàn)場，曾經(jīng)修建了一座紀念戰(zhàn)功的石碑；每到陰雨天氣，碑石四周都會出現(xiàn)殷紅的斑斑“血跡”，人們都以為這是戰(zhàn)死士兵的亡靈在顯靈。后來科學(xué)家們解開了這個謎：這也是附著在地上的含有藻紅素的藍藻在作怪——平常干旱時它們保持休眠，一旦到了空氣濕潤的陰雨天它們就蘇醒過來并生長繁衍。

藍藻和其他植物最大的區(qū)別在于它的內(nèi)部沒有細胞核，所有的細菌也都沒有細胞核，因此藍藻以前曾被認為是細菌的一種，稱為藍細菌。這類生物稱為原核生物，以區(qū)別于有核的真核生物，后者現(xiàn)在占了地球上生命的絕大多數(shù)。

藍藻含有葉綠素和藻藍素，已經(jīng)能進行光合作用把無機物變成有機物，供自己生長所需同時放出氧氣，這是最早的光能利用工廠。直到今天，絕大多數(shù)植物仍然仰仗這種技能存活，而所有的動物都直接或間接攝取植物積累的營養(yǎng)。正是靠著這些原始的藻類合成氧氣，原始大氣中氧含量逐漸升高，才有了后來喜氧的動植物的繁盛。氧氣在陽光的作用下產(chǎn)生了臭氧，臭氧層可以保護生物免受過強的紫外線輻射。時至今日，地球上呈現(xiàn)有如此多樣生機勃勃的生命群，看似微不足道的藍藻其實功不可沒。

植物進行光合作用合成糖類的器官是葉綠體，這種小小的圓棒狀物體能獨立合成部分蛋白質(zhì)，就像一個微小精密的、專門合成糖類的工廠，與細胞分工合作，協(xié)助共生。

葉綠體的這種半自主性為人們提供了一種聯(lián)想：會不會葉綠體就是起源于遠古時代低等的藍藻？有人假設(shè)了這樣的情形：某種較大的細胞吞噬了藍藻，卻發(fā)現(xiàn)它能進行光合作用提供養(yǎng)料，于是就沒有消化它，而是彼此合作，共同在進化的道路上走得更遠。這個故事也完全可以反過來講述：藍藻因為自身的缺陷（沒有細胞核）而不能完成更高等的進化，與其他生物逐漸形成多細胞結(jié)構(gòu)、朝著復(fù)雜化的方向前進不同，藍藻的一支選擇了另一條截然相反的道路，它們移入其他細胞的內(nèi)部，為其提供養(yǎng)分同時也獲得保護，從而隨著寄主一起登上陸地，爬上山頂，進駐沙漠，演化出形形色色的植物。

幾十億年來，地球經(jīng)歷了滄桑巨變，我們?nèi)绾尾拍苤纼|萬年前原始藍藻的情況呢？雖然大多數(shù)的種類很可能都已徹底消失在時間的灰燼之中，但通過一類叫“疊層石”的化石，古生物學(xué)家們破譯出了古老藍藻的一些秘密。

疊層石是一類特殊的沉積物，由藍藻在遙遠的過去形成；那時的生命活動還停留在非常原始的階段，相應(yīng)地層中的化石記錄也非常少見。疊層石的紋路層理就如同珊瑚的生長環(huán)、貝殼類的生長層、樹木的年輪等一樣，呈現(xiàn)出明顯的日、月、年等周期性，記錄了氣候的季節(jié)性變化。通過這種獨特的化石，我們可以偵知地球隱藏了億萬年的大量秘密，包括最原始的生命菌藻類的出現(xiàn)、遠古時的氣候變遷，甚至一些天文學(xué)資料。

在寒武紀之前，也就是40億至5.7億年前，藍藻捕獲和黏結(jié)沉積物在海洋深處大量沉淀，形成了具有生長周期的藻類殼層。地質(zhì)學(xué)家們很早就注意到了這種獨特的石頭，17世紀時的人們曾賦予它們“愛美神石”（Priapolithes）這個美麗的名字。對于這種化石的成因，人們一直眾說紛紜。有人認為這是海生植物，有人認為這是低等的原始動物，還有人聲稱這是非生命的結(jié)構(gòu)。卡考斯基（Kalkowsky）通常被認為是“疊層石”這一詞語的創(chuàng)始人。而他的貢獻遠不僅僅是創(chuàng)造了一個詞語這么簡單，作為一個杰出的觀察家，卡考斯基早在1908年就暗示了疊層石的本質(zhì)。他發(fā)現(xiàn)疊層石有頭狀的生長點，而其生長模式、分叉趨勢、各層厚度變化所暗示的生長周期等，符合生物尋求光線和食物的特征。他寫到：“我們必須承認，它們（疊層石）是能夠?qū)е绿妓徕}沉淀的低等植物有機體。”沃柯特（Walcot）將蒙大拿州的疊層石與美國各地的進行了比較，斷定疊層石是由藍藻生命活動產(chǎn)生的，并且不同藻類構(gòu)成的疊層石有著不同結(jié)構(gòu)特征，可以進行分類。經(jīng)過漫長的研究論證和新證據(jù)的不斷發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在人們普遍相信藍藻是這種奇特化石的締造者。

既然疊層石由藍藻締造，那么檢測疊層石出現(xiàn)的時期就能間接推測藍藻出現(xiàn)的時期。現(xiàn)在已知最古老的疊層石發(fā)現(xiàn)于澳大利亞西部和南非，這兩處沉積的疊層石均已有34億～35億年歷史，原始藍藻最早出現(xiàn)的時期應(yīng)該還要再往前推一段時間。至于直接找到的藍藻化石，年代則要稍晚一些，這些在非洲東南部發(fā)現(xiàn)的化石直徑不到4微米，相當于一根頭發(fā)絲直徑的幾十分之一，形狀有球形、碟形等。