單細胞生物如何差點消滅了全球所有的生物—安納蘇亞·威利斯

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曾有個有機體改變了世界。它引起地球史上的第一次物種大滅絕，第一次的冰河期......也為複雜生命體的出現鋪了路。如何辦到的？安納蘇亞·威利斯介紹藍藻，這種無核、無細胞器的單細胞簡單生物，如何在地球的生命故事書中，寫了舉足輕重的篇章。

課程： 安納蘇亞·威利斯，動畫： Augenblick 畫室。

曾有個有機體改變了世界。

它引起地球史上
第一次物種大滅絕，

也為複雜的生命體鋪了路。

如何辦到的？

把最初的游離氧分子送入大氣層，

而且它們僅僅以
單細胞形體就辦到了。

它們是藍藻，

這些簡單的有機體，

儘管沒有細胞核或任何它種胞器，

卻是地球的生命故事裡
舉足輕重的一章。

之前地球的大氣層並不富含氧，
和今天我們呼吸的不一樣。

三十五億年前，大氣中主要是氮、

二氧化碳，

和甲烷。

幾乎所有的氧全被鎖在
像水分子這樣的分子中，

沒在空氣中流動。

海洋充滿厭氧微生物。

都是些簡單、單細胞，
不靠氧氣成長茁壯的生命形式，

它們是清道夫，
從找到的分子中擷取能量。

但在二十五億到
三十五億年前間的某個時段，

這些微生物的物種之一，

可能浮到海洋的表面上，

發展出新的能力：「光合作用」。

它們的細胞膜結構會利用太陽能

把二氧化碳和水轉化成氧氣，
和它們可用的能量形式：糖。

它們是今日「藍藻」的祖先。

它們的藍顏色來自
能捕捉所需陽光的藍綠色素。

光合作用給了那些古老的細菌
其他物種所欠缺的巨大優勢。

它們能用幾乎無限供應的原料
自己生產能源，

所以菌口數爆炸成長。

以至於它們的新廢品「氧氣」
開始污染大氣層。

起初，涓涓細流的額外氧氣

被鐵的化學反應或細胞分解所吸收，

但幾億年後，

藍藻產生氧氣的速度
超過氧氣被吸收的速度，

氧氣開始在大氣層中堆積，

這對於其他的地球居民而言
是個大問題，

實際上富含氧氣的空氣
對其他生物是有毒的。

結果呢？

約二十五億年前，
幾乎地球上所有的物種都滅絕了，

藍藻只差一點倖免。

地質學家稱之為「大氧化事件」，

或「氧化災變」。

那不是唯一的問題。

原先大氣中的「甲烷」
有效地保持地球溫暖，

但是，多出的氧氣與甲烷
產生化學反應，形成二氧化碳和水，

大氣再也無法保溫。

變薄的大氣層毯子

造成地球的第一次，
並可能是最長的一次冰河時期：

「休倫冰期」。

那時的大氣毯子
基本上是個巨大的雪球，

持續了幾億年。

最終，生物體適應了。

可利用氧為能源的「好氧生物」

開始吸收大氣中多餘的氧氣。

氧濃度上升、下跌，

最終達到我們今天的 21％ 左右。

因能使用氧氣的化學能

促使生物多樣化，

並且進化成更複雜的形式。

藍藻在這個故事中
也扮演了一個角色。

數億年前，

某些史前微生物吞下藍藻，

這過程被稱為「內共生」。

這使得該微生物有了
自己的光合作用工廠。

這就是植物細胞的始祖。

藍藻成為「葉綠體」，

也就是今日進行光合作用的胞器。

藍藻仍然存在於
幾乎每個地球的環境：

海洋、

淡水、

土壤、

南極岩石、

樹懶的毛皮。

藍藻仍然把氧氣送到大氣層中；

它們還自大氣中拉氮出來，
為它們協助創造的植物施肥。

若沒有他們，我們將無法認出
地球上的生命。

然而也因為它們，

地球差點兒沒有任何的生命。