生物体都是由细胞构成的,细胞是生命的基本单位。大多数细胞都非常微小,我们只有在显微镜下才能看见它的样子。早期地球生命都是由一个细胞构成的单细胞生物,直到后来,才慢慢演化出了多细胞生物。
单细胞生物是最简单的生命,其中一个代表就是草履虫。草履虫身体很小,只由一个细胞构成,看上去像一只草鞋,因此叫作“草履虫”。它们喜欢生活在有机物较多的稻田、水沟或池塘中。由于它们太小了,需要用显微镜才能观察仔细。
草履虫身体表面包着一层膜,膜上长着密密的纤毛。草履虫就是靠纤毛的划动在水里“游泳”的。它的身体一侧有一条凹入的“小沟”,叫作“口沟”,相当于草履虫的“嘴巴”。当口沟内又密又长的纤毛摆动时,水里的细菌和有机碎屑就被“吃进”口沟,再进入草履虫体内,作为食物供其慢慢消化吸收。草履虫靠身体的外膜吸收水里的氧气,排出二氧化碳。尽管草履虫全身仅由一个细胞构成,但是它可以完成呼吸、取食、消化、运动、繁殖等生命活动,让人不得不感慨生命的神奇和伟大。
最古老的原始植物化石为一种细菌,是在美国密歇根州休伦系(大致相当于我国的滹[hū]沱[tuó]系)的铁矿层中发现的,呈杆状,在高倍显微镜下才能看见……据说是铁细菌的一种,能将水溶液中的铁质分泌出来,使其沉积成铁矿层。
我们已经知道,最早的生命都是单细胞生物。那么,它属于植物,还是动物呢?其实,最早的单细胞生物既不是植物,也不是动物,而是一种细菌。
在这些早期的生命中,我们最熟悉的可能就是蓝细菌了。蓝细菌也被称为“蓝藻”,它们能够像植物一样进行光合作用。大约35亿年前,蓝藻就已经出现在地球上。最初的蓝藻结构极为简单,并且缺乏坚硬的骨骼,很难完整地保存在地层中。因此,我们很少能找到早期蓝藻的化石。
那蓝藻就没有留下什么“遗产”吗?其实是有的,蓝藻的活动造就了地球上最神奇的现象之一——叠层石。叠层石一般形成于浅海区域,广泛分布在寒武纪以前的地层之中。其他很多岩石和矿物,例如寒武纪以前的古老地层中大量的石墨和丰富的铁矿,也被认为是由当时海洋中的蓝藻参与形成的。
最初,发现叠层石的地质学家并不知道它们是怎么形成的,只是发现这些石头有着奇怪的“明暗相间”的分层现象。他们觉得,只有生物作用,才能形成这样复杂而且有规律的结构。很多年来,叠层石的起源一直是一个谜。后来,科学家通过研究澳大利亚鲨鱼湾哈梅林池中的层叠石,终于揭开叠层石形成的秘密。
最初,浅海里只是生长了一层很薄的蓝藻。蓝藻会分泌很多像“胶水”一样的黏性物质,把自身固定在浅海的岩石上,这也是它们主要的生活场所。白天,蓝藻奋力向上生长,形成一个“亮层”。到了晚上,蓝藻便聚在一起。由于它们分泌了大量“胶水”,当海浪携带的泥沙覆盖在蓝藻上时,这些黏液就会粘住泥沙,形成“暗层”。到了第二天白天,蓝藻又继续朝着阳光向上生长……日复一日,就形成了明暗相间的叠层石。这个过程持续了上亿年,并形成了丰富的叠层石化石。蓝藻一层一层生长,与岩石为伴,在地球亿万年的演化中留下了永恒的记录。
单细胞生物的生命活动是最原始、最简单的,它们只需要养活自己就可以。虽然有些时候,单细胞生物也会聚集起来,但它们与同伴之间只是“互帮互助”,并没有真正结合到一起。
相比之下,多细胞生物体内的细胞几乎完全放弃了各自的独立性,顽强地结合在一起,每个细胞都承担着特殊的功能。它们为了整体而舍弃了自己的一些能力,选择与其他细胞合作,构建成一个高效的生命体。多细胞生物的出现是一个伟大的事情。越复杂的生物,越依赖细胞之间的分工合作。
多细胞生物的出现是生命演化过程中的一件大事。在多细胞生物体内,细胞分化出了不同的、专门的功能,每一个细胞只需要专心做好一件事,而不需要像草履虫那样,什么功能都必须依赖一个细胞独立实现。细胞之间的分工合作,使得生命代谢的效率大大提高。就像人类现代社会的分工一样,如果我们想要做一件衣服,并不需要一个人从种棉花开始完成全部工作。从播种到采收棉花,从纺线到织布,从设计到制作,每一个环节都有专门的人做,这样才能把衣服做得又快又好。
早期生命跨过了多细胞的门槛之后,就再也没有回过头。在演化过程中,生命体不同细胞的分工越来越细致,器官的种类不断增加,并发展出更复杂的结构,以帮助生命体更好地应对纷繁复杂的自然环境,迎接一个又一个挑战。
随着地球历史推移,生命形态逐渐变得复杂、丰富。单细胞生物究竟是如何进化为多细胞生命形态的呢?这一问题科学家直到今天也没办法彻底解答,需要我们进一步思考和探索。