35亿年如一日，把地球改造成宜居星球的大佬长啥样？

始远古代是整个地球上及其陈旧的一个年月，大约从38亿年前起头一向到35亿年摆布，在这段时间，生命方才降生，然则很难找到它们运动的踪迹。 （自媒体久久自媒体）

始远古代想象图图/见水印 （自媒体久久自媒体）

在始远古代，远处的火山似乎永一直歇地在喷出滔滔浓烟，太阳方才冲破后厚厚的云层普照大地。多亏了在曩昔数亿年中持续喷发络续的火山，这些火山带来了大量的二氧化碳和水蒸气，二氧化碳这种温室气体让阳光的辐射能量保留在地球外观，使得地球外观温度维持在零度以上；而水蒸气则很快冷却，汇聚在地表形成了宽广的海洋。

这种原始的海洋与如今的成分差别极大，原始大气中足够的二氧化碳消融在水中，让早期的海洋成为一种酸性海洋，因为空气中没有氧气的存在，海洋中的各类元素都是还原态的，这就导致了整个海洋很也许率呈现出一种黄绿色，这首要是由海洋中的二价铁元素导致，若是人人有养花的经验，应该会知道有一种硫化亚铁花肥，它溶于水就会显现黄绿色，这很或者与原始地球的海洋颜色差不多。

原始的海洋或者是这个颜色的

在离火山不远的海洋中，一座座热泉正在向外冒着水蒸气。这些热泉是严寒的海水沿着海底裂痕直达岩浆，被岩浆加热后再次喷涌而出所形成的，这种热泉四周的水温常年在60-80℃摆布。原始的生命们就在这里演化。

生命或者发源于深海热泉四周图/USGS

地球上最原始的生命被称为古菌，这些生物在如今的三域生物分类学中被零丁拿出来作为一域——古菌域。古菌界中我们最熟悉的或者要数产甲烷菌了，这种生物遍地都是，然则我们或者从来没在意过：当它们栖身在城市的时候，它们往往存在于我们回家的马路下方，那些幽暗肮脏不见阳光的城市排污管中，或许是城市公园的湖泊淤泥深处；当它们栖身在农村的时候，它们往往存在于田间屋后的湖泊、池沼淤泥中，或许是化粪池中。它们栖身在这些处所是因为它们极端厌氧，有氧气它们就活不了。

三域生命系统图/见水印，有点窜

顾名思义，这些产甲烷菌有一种神奇的能力：行使氢气和二氧化碳合成甲烷，在这个过程中行使化学回响中的化学能作为能量起原。是以这种细菌也被称为化能自养型生物，意思是它们可以靠本身养活本身，只不外它们养活本身的能量起原于化学回响中。

产甲烷菌的回响方程式

甲烷是一种很轻易燃烧的气体，能够直接用来燃烧带动发电机、汽锅等等，而行使化粪池作为产甲烷菌的培育基，则可以很轻易收集到充沛的甲烷作为平常使用，所以农村正在鼎力普及这种能源，我们经常会见到农村中的沼气池、沼气灶，这些所谓的沼气，，其实就是甲烷气体。

农村沼气池的工作道理图/百度

让我们回到始远古代，那时候没有下水道、化粪池这些器材，不外那时候正本空气中也就没有氧气，所以产甲烷细菌在海洋的外观也都可以存活。除了产甲烷细菌之外，这时候很或者也已经降生了此外一类细菌——异养细菌。我们从名字就可以看出来，这些细菌不克本身养活本身，它们需要靠吃现成的有机物才可以获得充沛的能力活下去。那么现成的有机物在哪里呢？那就是以甲烷细菌为代表的化能自养型细菌了！

考虑到始远古代地球上的生物都是一些原核的单细胞生物，所以那时候整个地球上生物界中最惨（菜）烈（鸡）无（互）比（啄）的搏杀或者是如许的：

化能自养型细菌靠化学能和无机物获取营养并滋生，异养细菌靠捕食其他细菌度日，这这或者就是原始地球的平常生活了。

这种平常或者持续了数亿年，在这些平静的平常下，一些改变正在沉寂改变。一些细菌不知道经由什么体式，学会了行使阳光来获取能量并合成有机物——这个过程就是台甫鼎鼎的光合感化。

不外原始的光合感化与我们如今所熟知的光合感化略有分歧，我们如今熟知的光合感化，是植物中的叶绿体，行使阳光把水分化为氢气和氧气，个中氢气进一步与二氧化碳发生回响，形成有机物，而氧气则作为废气释放出来。

光合感化示意图

而原始的光合感化则很或者没有释放氧气的过程，它们在光合感化中行使硫化氢（H2S）和二氧化碳进行化学回响，在回响中生成有机物和硫。今朝，我们在紫色硫细菌等多种细菌中还可以见到这种不产氧的光合感化[1]。

紫色硫细菌以及不产氧光合感化示意图

科学家们曾经在西澳大利亚的发现了一些叠层石，这是有一些生活在35亿年前的不产氧光合感化细菌留下的陈迹。什么是微生物席呢？这实际上是由好多微生物群集在一路生活，它们在灭亡今后遗留下来的无机质胶结在一路，统一时间段内的微生物形成一层，它们灭亡今后新的微生物在这一层上持续生长，于是就形成一些纹层状的岩石，这种岩石就被称为叠层石。

叠层石形成过程

野外的叠层石(这一块非35亿年前，大约是27亿年前的)图/RodBenson

科学家们在这些叠层石的切片上有好多尖利的凸起，有些人认为这种凸起形成的原因就是因为这些微生物是一些可以进行光合感化的细菌为了获得足够的阳光而向上生长造成的——这实际上是一种趋光性[2]。

叠层石切片放大后，能够看到好多尖利的凸起[2]

在不产氧光合感化显现之后，很快生物们演化出产氧光合感化，为什么呢？它们或者是被逼的。还记得这两个光合感化的分歧之处吗？

产氧光合感化行使的是水，不产氧光合感化行使的是硫化氢，世界上有硫化氢的处所不那么多，而水则四处都是。

这种产氧光合感化是什么时候显现的呢？今朝主流的认知是30-27亿年前，产氧光合感化就显现了，当然还有一些科学家认为其实在35亿年前产氧光合感化就已经显现了，他们的证据也是这些35亿年前的叠层石，他们在叠层石的切片中发如今叠层石凸起的尖端处有一些气泡存在的陈迹，而这些气泡很或者就是产氧光合感化在产氧的过程中留下的。

红圈处就是气泡[3]

今朝为止，公认的最早进行产氧光合感化的生物被称为蓝细菌，它还有个名字，叫做蓝藻——这就是我们今天所说的，改变地球的幕后大佬。蓝藻显现后，敏捷繁衍开来，只要有水有阳光的海域根基上都是蓝细菌的运动局限，它们行使光合感化生成氧气，在此后的35亿年间，逐渐提拔地球的氧气水平，把地球从一个无氧星球革新成为了现在的富氧星球。蓝藻这种生物在现代依然存在，蓝藻普遍存在于各类水池池沼地，我们取一管水很也许率可以看见它。

多样化的蓝藻，它们能够零丁存在，也能够好多个保持起来存在

我们在初中高中或许会据说一个词，叫做富营养化，富营养化后的水体看上去绿油油的，这个中就有很大一部门是蓝藻。

富营养化的水体绿油油的，大部门都是蓝藻的劳绩图/ECOEVO@TCD

蓝藻这种微生物在我们如今看起来倒是毫不起眼，然则若是我们把时间标准放到整个地球汗青上看的话，这种生物实在是了不得的生物。要不是它们几十亿年如一日进行光合感化制造氧气，我们人类基本不会显现。致敬大佬！

参考文献：

[1]地质微生物学原书第5版[M].中国石化出书社,2010.

[2]AwramikSM..Respectforstromatolites[J].Nature,2006,441:700-701.

[3]TanjaBosak,BiqingLiang,MinSubSim,etc.Morphologicalrecordofoxygenicphotosynthesisinconicalstromatolites[J].PNAS,2009,106(27):10939-10943.