生命的进化

　　最初的原始细胞，叫原核生物，至今仍以细菌的方式存在。它们都没有一些较高级细胞那样的细胞核、其他许多亚细胞结构和细胞器。这些细胞不能获得自身的养料；而将排出的有机物分子溶解在自己生活的海洋中。这种营养方式－－摄入现成的养料－－被称为异养型。细胞也不能利用氧气破坏食物分子以获得能量。由摄入养料而放能的过程叫呼吸；无氧的呼吸称为厌氧呼吸。最初的生命实际上是厌氧型的（即在缺氧情况下生活的－－译注）。由于大气中没有自由氧或单体氧，这种说法有一定道理。

　　厌氧呼吸的效率极为低下，它需要很多养料来产生很少的能量。但是在充满大量有机物的海洋中，海洋所含养料不能持续很长时间。生命体消耗养料的速度比通过化学过程补充养料的速度快得多。没有养料，生命不可能生存。难道远在最低级的软体虫爬行到陆地上之前，生命就因为饥饿而灭绝了吗？

　　要不是一种叫作叶绿素的奇妙分子，答案也许会是肯定的。大约25亿到30亿年前，经演变生成的叶绿素大大改变了进化的过程。它提供了一种从阳光中获得能量，并转变成可存储的化学能量，或养料的方法。因此生命体不再依赖通过厌氧过程聚集起来但不断减少的营养素。它们只需在太阳下就能获得养料。生命体从基本原材料中获得自身的养料叫自养。利用日光完成上述工作被称为光合作用。光合作用还向大气中释放自由氧（参见：《地球：不需要空气面罩》）。对岩石的化学分析表明我们的大气层在20亿年前就有氧气存在。

　　自由氧出现后不久就逐渐形成有氧生命。细胞利用氧气从营养素中获得的能量为没有氧气时的近20倍。养料持续时间延长，进化出较复杂的有机物。简单的原核细胞有机化，形成第一个有自己的膜包核子的真核细胞。这种变化大约在14亿年前出现。不久，真核细胞开始聚集成多细胞有机物。最古老的多细胞动物化石在大约10亿年前出现。现在，所有的动物和生物由原核细胞组成。

　　在氧气进入大气层之后，生命开始进入陆地。如果没有自由氧，实际上不可能演变出陆地上的生命。原因在于：生命在海洋中通过化学合成进化。这是一个艰难的过程。刚刚形成的有机物分子结构复杂且脆弱。强烈的太阳光，特别是紫外线，袭击地球，有机物分子刚形成时很容易被毁掉。在这种条件下即使最简单的细胞都没有机会进化。但是，如果这些分子形成后沉入水中，可能仅仅在水面下几英寸或一英尺，基本上也能躲避射线，化学合成可以进行得很顺利。然而，陆地上的生命不断受到紫外线的伤害。

　　我们来看看氧气。正如在《地球：不需要空气面罩》已谈到的，紫外线和闪电放电将上层大气层中的氧气转变成臭氧.

　　臭氧的独特能力是吸收紫外线。因此，随着建立臭氧保护层（现在仍然存在，但环境学家认为它正在逐步消失），生命有可能迁移到陆地上（事实上已迁移到陆地上），经过数十亿年的进化而成为蛞蝓、臭虫、青蛙、蛇、鸟、蕨类、花、黄瓜和人类。没有臭氧保护层，绝对不可能有这些进化。

　　就我们所知，在太阳系的其他地方不存在生命。对火星和月球泥土所作的直接检验表明那儿没有生命存在。金星上的温度过高。水星上的温度要么过高、要么过低，辐射也太多。在木星、土星、天王星和海王星等大行星中没有合适的物质，表面温度也太低。冥王星是一片冰冻的荒地。在60多个卫星中，也许只有几颗卫星上存在一些简单的微生物，但这一点尚无法确定。生命的进化需要合适的物质、能量和温度，这是让人极为珍惜的条件。生命日益复杂和多样化，要求客观条件在关键方面发生改变，从而异养型生物才能变成自养型生物，厌氧微生物才能进化成需氧微生物，水生动物才能离开海洋走上陆地。智能生命才能逐步形成，再去考虑自身的起源。

　　就我们所知，这些奇迹发生在地球上，而不是在任何其他星球上。