太古宙

太古宙時期的地球是一個海洋的世界。綠色的海水比洗澡水還燙，有毒的氣體彌漫在大氣中，地表溫度也非常高。微生物蓬勃發(fā)展，釋放出了第一批氧氣，而復(fù)雜生命的出現(xiàn)還要再等幾十億年。

在最初的15億年里，地球上的生存環(huán)境依然十分惡劣。雖然我們能找到距今40億～25億年的太古宙地層，但由于在漫長的歲月中像毛巾一樣被反復(fù)加熱、折疊，這些巖石往往嚴重變質(zhì)了。第一批地塊形成于太古宙，它們的碎片至今仍散落在地球上。板塊構(gòu)造已經(jīng)開始，這些大陸的模樣和今天的完全不同。由于地核的熱量不斷上升，當時的火山噴發(fā)比現(xiàn)在更頻繁，火山噴發(fā)造就的島弧漂流、匯聚，最終形成了第一批地塊。

太古宙時期的原始大陸被滾燙的暗綠色海洋包圍，這種奇特的顏色源自水中豐富的鐵離子。起初，溫度高達85℃的海水幾乎遍布整個地球，在接下來的20億年里，海水逐漸冷卻下來。空氣溫度比冥古宙時期要低，大氣中充滿了對大多數(shù)生命有害的甲烷、氨和二氧化碳。這些氣體引發(fā)了溫室效應(yīng)，烘烤著整個地球。一天只有12個小時，太陽的亮度只有現(xiàn)在的75%。然而，這個奇異的星球卻是生命的搖籃、微生物的沃土。在太古宙末期，第一批氧氣滲透到了大氣中，這就是地球歷史上的“大氧化事件”（Great Oxygenation Event，GOE）發(fā)生的契機。

生命，遠超我們的認知

早期微生物的化石大多藏在巖石里，這些巖石是在溫暖的淺水環(huán)境中形成的。在許多看似不可能存在生命的地方，科學家也發(fā)現(xiàn)了生命的痕跡。

例如，科學家在一塊37億年前的巖石中發(fā)現(xiàn)了一些管狀結(jié)構(gòu)，它們有可能是生活在海底熱液噴口附近的微生物遺骸。這些噴口如今仍然存在，它們在海水涌出火山加熱過的巖石時形成，整體呈塔狀，通常位于構(gòu)造板塊邊緣或地殼中的熱點附近。海底沒有陽光，溶解在水中的化學物質(zhì)維持著一條由微生物、蛤蜊、蝦和管蟲組成的小而復(fù)雜的食物鏈。這個過程被稱為化能營養(yǎng)（chemotrophy），“chemotrophy”一詞來自希臘語，意思是化能自養(yǎng)。

光合作用開始了

最早進行光合作用的生命是在太古宙開始進化的，它們都是簡單的原核生物，比如細菌和古細菌這類沒有核膜包裹著細胞核的生物。出現(xiàn)較晚的真核生物細胞結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，其細胞核被一層核膜包裹著，復(fù)雜的動物、植物、真菌和原生生物都是由真核細胞進化而來。

最初的原核生物很可能以溶解在水中的化學物質(zhì)為食，后來，一些原核生物將太陽光作為其新陳代謝的燃料，并釋放出氧氣。在向大氣輸送氧氣這種賦予地球生機的氣體方面，疊層石中的藍細菌發(fā)揮了重要作用。大約10億年后，氧氣水平才上升到足以推動復(fù)雜生物進化的程度。

生命的薄層

地球上一些最古老的生命模式被記錄為疊層石。疊層石雖然看起來像沒有生命的巖石，但其表面曾經(jīng)布滿了數(shù)以百萬計的藍細菌，后者的能量來自太陽。疊層石呈柱狀、穹狀或錐狀，長度可以超過1米，但只有表面分布著生物。疊層石的形狀取決于其表面沉積的物質(zhì)，這些物質(zhì)由藍細菌分泌的黏液黏合在一起，硬化后形成碳酸鈣，形成像洋蔥皮一樣一層層的結(jié)構(gòu)。這些生命之層藏在曾是寬闊淺海的地層中，代表地球上最古老的生物之一。

有些疊層石的結(jié)構(gòu)是通過非生物過程形成的，比如通過海水中的碳酸鹽沉淀。在化石記錄中，生物疊層石和非生物疊層石很難區(qū)分，有些疊層石的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，其形成過程離不開生物的幫助。在太古宙和元古宙，疊層石很常見，但隨著復(fù)雜生命不斷進化，越來越多的復(fù)雜生命以疊層石上的微生物群落為食，疊層石的數(shù)量便隨之減少。如今，疊層石主要存在于極咸（高鹽）環(huán)境中，如澳大利亞的鯊魚灣，這樣的環(huán)境能使疊層石上的微生物群落免遭動物捕食。