互动科普

5.6亿年前

气候：已经过了最冷的时期

人类的祖先：极其微小的单细胞生物或者多细胞生物

大陆：罗迪尼亚超大陆逐步裂解为冈瓦纳大陆与若干稍小的大陆

结构独特、身躯柔软的动物们

5.6亿年前的海洋是生物的“伊甸园”，到处可见它们悠然自得的身影。埃迪卡拉生物群的生活也是同样舒适而惬意，它们把“家”安置在超级大陆周围广阔的浅海中。由于科学家在澳大利亚南部的埃迪卡拉丘陵地区发现了大量当时的化石，因此把该化石群命名为“埃迪卡拉生物群”。

研究认为，这些生物既没有坚硬的骨骼也没有复杂的感觉器官，而是一大群软体生物。它们很少意识到相互的存在，而且对其他生物毫无戒心，更不懂得、也不需要去躲避强敌，因为当时并没有捕食者。那些无法自己移动的生物只是守株待兔般等着过滤和吸收漂浮过来的有机物，能移动的生物则在海底四处爬行，寻找沉积物中的细菌等做食物。

不过，埃迪卡拉生物群在随后的寒武纪并没有留下任何子孙后代，而是全部灭绝了。它们的体节里都存在一种相互交错的结构，而这种结构在后来的生物体内根本找不到任何踪迹。有关埃迪卡拉生物群灭绝的原因尚不清楚，也有一些观点认为，其中极少的一部分生物一直生存到了寒武纪早期。

在这之前的时代，地球上则根本没有肉眼能看到的生物，也就是说，那时，地球上只有微生物存在。

6.3亿年前

气候：氧气含量为1%～2%，不断增多

人类的祖先：原始的多细胞生物或单细胞生物

大陆：罗迪尼亚超大陆继续分裂

微观世界的大进化——出现了多细胞生物

在距今6.3亿年前，微生物的世界出现了一次飞跃性的进化——一些单细胞生物聚集在一起，形成了一个群体。之后，早期的多细胞生物开始不断出现。

所有的生物都是由细胞构成的。我们人类是由大约60万亿个细胞聚集而成的多细胞生物。与此同时，世界上也存在着许多种只有一个细胞的生物，即单细胞生物。

那么，单细胞生物到多细胞的进化之路是如何完成的呢？像人体这样的复杂组合体，一部分细胞可以运动，一部分细胞可以观测物体。不过，单细胞生物在向多细胞生物进化的过程中，大概从来没有想过“如果把大量的细胞聚集在一起的话，就能获得各种能力”吧。仅仅把细胞聚集在一起，生存下去就会变得相对容易，不再那么艰难，的确有一定的道理。

抱团挤在一起以避开氧气？

丹麦地质学家唐纳德·坎菲尔德（Donald Canfield）教授提出了一个假说：大约6亿年前，海洋中的氧气含量剧增导致了多细胞生物的出现。

氧气一方面是分解营养物质、释放能量不可或缺的元素。另一方面，氧气也可能会伤及细胞自身。因此，细胞们抱团挤在一起共享氧气的话，除了最外面的一层细胞暴露在氧气之外，里层的细胞都能安然避开过剩的氧气，于是就出现了多细胞生物。

利用氧气来生成细胞黏合剂？

另外一种观点认为，多细胞生物原本在很久之前就存在了，只不过在大约6亿年前，借助于氧气增多这一大好时机而开始急速繁盛起来了。胶原蛋白对细胞的结合至关重要，要想形成多细胞生物，首先需要生成类似胶原蛋白的物质。不过，生成胶原蛋白时要消耗大量的能量。由于氧气急剧增多了，胶原蛋白的生成也变得更加容易，因此，就出现了越来越多的多细胞生物。

可是，为什么氧气突然急剧增多了呢？研究认为，这是6亿～8亿年前所发生的大事件——全球冰冻所导致的后果。

6.5亿年前

气候：平均温度-40℃（全球冰冻）。氧气含量1%～2%

人类的祖先：形似鞭毛虫的单细胞生物

大陆：罗迪尼亚超大陆正在分裂

地球上覆盖着1公里厚的冰层

在距今大约6.5亿年，无论大陆还是海洋，整个地球都被厚厚的冰层所覆盖，宛如一个巨大的冰球，平均气温-40℃，甚至连赤道上的温度也只有-30℃。在如此严寒的世界里，没有任何生物的气息，1公里厚的冰层不时发出“咯吱咯吱”的声音。在距今6亿～8亿年，地球上曾出现过两次“全球冰冻”（又称雪球地球）的大冰期，并分别持续了1000万年之久。

低纬度热带地区残留的冰川沉积物地层是地球曾经发生过大冰期的证据。如果连地球上最温暖的地区都被冰川所覆盖，那么，整个地球上都覆盖着厚厚的冰层也就不足为奇了。此外，科学家对当时的灰岩进行分析的结果表明，当时地球上的光合作用急剧减少，氧气含量也明显减少，这也意味着当时进行光合作用的生物在全球范围内遭遇了沉重打击。

生物在哪里生活？

那么，在整个地球都被厚厚的冰层包裹着的严酷环境中，生物又是在哪里安身、如何度日的呢？

也许，被封闭在厚厚冰层中的光合作用生物只能在周围冰层融化的短暂时间里重新开始生命活动，通过光合作用来维系生命，从而艰难地存活下来。现在，南极冰层下还存着在悄然生存的生物。

此外，不进行光合作用的微生物或许安身于火山周围的温泉或海底的热泉喷溢口等没有被冰层覆盖的“避难所”，从而幸运地躲过了漫长的冰期。总之，我们的祖先肯定在某个地方幸运地存活了下来。研究认为，人类的祖先源自形似鞭毛虫的单细胞生物。鞭毛虫是最接近于多细胞生物的单细胞生物，它具有细长的鞭毛。

在全球冰冻的严寒世界里，当时的生物肯定遭遇了巨大的打击，境遇无比悲惨。虽然缺乏化石等记录，无法弄清楚当时的情景，但是，或许可以说，“全球冰冻”才是地球史上最大的灭绝事件。

（本文发表于《科学世界》2015年第10期）