冬天在湖邊散步時,總能看到湖面結(jié)著一層薄冰,冰下面卻躲著游來游去的小魚。這些小魚能在冰下活著,是一套古老的生存智慧支持,然而,幾十億年前的地球,曾經(jīng)歷過比湖面結(jié)冰夸張萬倍的大冰凍,赤道也未能幸免裹上了厚厚的冰殼,整個地球活像一顆被凍住的玻璃彈珠,這就是科學家說的雪球地球。
雪球地球不是只凍過一次,目前發(fā)現(xiàn)的就有三次大冰期。最古老的是休倫冰期,離現(xiàn)在快20億年了,離我們稍近的是6,7億年前的斯圖特冰期和馬里諾冰期。那時候的地球有多冷,平均氣溫能低到-50℃,海洋表面凍成的冰蓋厚達上千米,要是有人站在當時的海邊,眼前只有望不到頭的冰原,連海水的影子都見不著。
既然當時那么冷,連海洋都凍成了大冰坨,生命怎么可能扛過來?尤其是現(xiàn)在我們熟悉的魚類,難道那時候就有了抗凍的本事?這里得先澄清一個常見的誤會,6,7億年前的雪球地球時期,真正的魚類還沒演化出來呢。那時候海洋里的主角,是更微小,更能扛的生命,比如各種微生物,藻類,還有一些結(jié)構(gòu)簡單的真核生物。它們能活下來,靠的是實實在在的生存策略。
微生物撐起了地下生態(tài)系統(tǒng),有些細菌比如硫細菌,根本不需要陽光,它們能靠分解化學物質(zhì)獲取能量,這就是科學家說的化能合成。還有些嗜冷微生物,天生就不怕低溫,哪怕在接近冰點的海水里,也能正常生活??茖W家在南沱組地層里找到的黃鐵礦集合體,就是這些細菌當年努力工作的痕跡,它們分解硫酸鹽時留下的產(chǎn)物,化身為今天我們研究遠古生命的證據(jù)。
要說這是微生物自身的本事,但偏偏,地球也悄悄給生命留了后路。當時可能存在一些沒完全封凍的避難所,比如海底火山口附近。火山噴發(fā)會帶來熱量,讓周圍的海水保持液態(tài),輸送營養(yǎng)物質(zhì),剛好給微生物提供了一個安全的小窩。有些地方的冰層比較薄,能透過一點光線,或者留住少量液態(tài)水,也成了生命的藏身之處。
火山活動給了生命避難所,還幫地球慢慢解凍了?;鹕綍髿饫镝尫哦趸?,這些氣體一開始會被冰層困住,但積少成多,幾百萬年后,二氧化碳帶來的溫室效應(yīng)越來越強,終于把覆蓋地球的冰蓋烤化了。這場大解凍,對地球生命來說可不只是簡單的天氣轉(zhuǎn)暖,一次徹底的環(huán)境升級隨之而來,氧氣含量慢慢升上來,水溫變得適宜,原本被冰占據(jù)的地方空出了大量生態(tài)位,像是一個剛搭好的舞臺,等著新的生命來表演。
也正是因為這場解凍,后來才有了埃迪卡拉紀生物群,再到寒武紀生命大爆發(fā),那些我們熟悉的復雜生物,比如帶殼的動物,早期的節(jié)肢動物,都是在這個時候慢慢出現(xiàn)的。說起來,雪球地球雖然讓生命經(jīng)歷了一場嚴酷的考驗,卻意外給后來的生命大爆發(fā)鋪了路,在一場漫長的蓄力,熬過去之后,生命才迎來了真正的綻放。
雖然雪球地球時期沒有魚類,但現(xiàn)在我們看到的魚類,在冬天冰封的水體里活著的樣子,其實和遠古微生物的韌性是相通的。它們靠的是水的一個特殊脾氣,4℃的水密度最大,所以即使湖面結(jié)了冰,湖底的水依然是液態(tài)的,溫度也不會低于0℃,作為變溫動物,魚類會把代謝速率降到很低,和咱們冬天減少活動節(jié)省體力一樣,靠很少的能量就能熬過去,有些冷水魚比如南極的冰魚,體內(nèi)還能產(chǎn)生抗凍蛋白,防止體液結(jié)冰。冰層本身像一層保溫層留住熱量,冰縫里還能滲進一點氧氣,冰下微弱的光合作用也能產(chǎn)生少量氧氣,剛好夠魚類呼吸。
每次想到這些,都覺得生命特別神奇。幾十億年前,那些看不見的微生物在冰封的地球上默默存活,現(xiàn)在,冬天的冰湖里,小魚依然能游來游去。它們的生存方式可能不同,但本質(zhì)上都是對環(huán)境的適應(yīng),是生命最原始也最強大的韌性。雪球地球不是地球生命的末日,反而成了生命演化的跳板,而今天冰下的魚類,也在續(xù)寫著生命適應(yīng)極端環(huán)境的故事。
地球生命從來不是脆弱的代名詞。不管環(huán)境多極端,總能找到屬于自己的生存方式,這大概是我們了解雪球地球和冰下生命時,最該記住的一點。
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