“嗯嗯,”她若有所思地表示同意。

“无论哪种方式,似乎都不太有利于生命。”

她和蔼地点点头。“但一定有什么东西适合生命。否则我们就不会在这里了。”

那肯定不适合我们。如果你从时间机器里走出来,进入那个古老的太古代世界,你会很快跑回去,因为那时地球上可供呼吸的氧气并不比今天的火星多。那里也充满了盐酸和硫酸产生的有毒蒸汽,其强度足以腐蚀衣物、灼伤皮肤。它也不会提供维多利亚·贝内特办公室海报上描绘的那种干净明亮的景色。当时大气中的化学混合物几乎不允许阳光到达地球表面。你能看到的微弱景象,也只会被频繁而明亮的闪电短暂照亮。简而言之,那是地球,但却是一个我们认不出来的地球。

在太古代,周年纪念日少之又少。二十亿年来,细菌生物是唯一的生命形式。它们生存、繁殖、繁衍,但并未表现出任何特别的倾向,要向另一个更具挑战性的存在层面发展。在生命的最初十亿年的某个时候,蓝细菌,或称蓝绿藻,学会了利用一种唾手可得的资源——水中极其丰富的氢。它们吸收水分子,以氢为食,并将氧气作为废物释放出来,就这样发明了光合作用。正如马古利斯和萨根指出的那样,光合作用“无疑是地球生命史上最重要的单一代谢创新”——而且它并非由植物发明,而是由细菌发明。

随着蓝细菌大量繁殖,世界开始充满O2(氧气),这让那些认为氧气有毒的生物感到惊慌——在那个时代,所有的生物都是这样。在一个厌氧(或不使用氧气)的世界里,氧气是剧毒的。我们的白细胞实际上就是利用氧气来杀死入侵的细菌。氧气从根本上说是有毒的,这对于我们这些发现它如此有益于健康的人来说,常常是个意外,但这仅仅是因为我们进化到能够利用它。对其他生物来说,它是一种恐怖。它是使黄油变质、铁生锈的原因。即使是我们,也只能在一定程度上容忍它。我们细胞中的氧气水平仅为大气中水平的十分之一左右。

新的耗氧生物有两个优势。氧气是一种更有效的产生能量的方式,而且它战胜了竞争对手。一些生物退回到泥泞、厌氧的沼泽和湖底世界。另一些也这样做,但后来(很久以后)迁移到像你我这样的生物的消化道中。现在,你身体里就活着相当多这些原始的实体,帮助消化你的食物,但它们厌恶哪怕最微小的O2痕迹。还有数不清的其他生物未能适应而死亡。

蓝细菌获得了巨大的成功。起初,它们产生的额外氧气并没有在大气中积累,而是与铁结合形成三氧化二铁,沉入原始海洋的底部。数百万年来,世界 буквально生锈了——这一现象生动地记录在如今为世界提供了大量铁矿石的带状铁矿床中。在数千万年的时间里,除了这些,并没有发生太多其他事情。如果你回到那个早期的元古代世界,你不会发现太多关于地球未来生命的希望迹象。也许在某些受保护的水池里,你会遇到一层活的浮渣,或者在岸边岩石上有一层光滑的绿色和棕色涂层,但除此之外,生命仍然是看不见的。

但大约35亿年前,一些更明确的东西变得显而易见。无论海洋多浅,可见的结构开始出现。蓝细菌在进行它们的化学活动时,会变得略带粘性,这种粘性会捕获尘埃和沙子的微粒,这些微粒结合在一起形成略显怪异但坚固的结构——维多利亚·贝内特办公室墙上海报浅水区中出现的叠层石。叠层石有各种形状和大小。有时它们看起来像巨大的花椰菜,有时像蓬松的床垫(叠层石stromatolite源自希腊语“床垫”),有时它们以柱状形式出现,高出水面数十米——有时高达一百米。在它们的所有表现形式中,它们是一种活的岩石,代表了世界上第一次合作冒险,一些原始生物种类生活在地表,另一些生活在紧邻地表下方,各自利用对方创造的条件。世界有了第一个生态系统。

多年来,科学家们通过化石构造了解叠层石,但在1961年,他们在澳大利亚西北偏远海岸的鲨鱼湾发现了一个活的叠层石群落,这让他们大吃一惊。这非常出人意料——事实上,如此出人意料,以至于科学家们花了好几年时间才意识到他们到底发现了什么。然而今天,鲨鱼湾成了一个旅游景点——或者至少,一个远离任何重要地方数百英里、离任何地方都有几十英里远的地方所能成为的那种旅游景点。人们在海湾里修建了木板路,这样游客就可以在水上漫步,好好看看那些就在水面下静静呼吸的叠层石。它们暗淡无光,呈灰色,正如我在早先一本书中记录的那样,看起来像非常大的牛粪。但当你发现自己凝视着35亿年前地球的活的遗迹时,那是一个奇怪地令人眩晕的时刻。正如理查德·福蒂所说:“这确实是时间旅行,如果世界能领略其真正的奇迹,这一景象将像吉萨金字塔一样闻名遐迩。”虽然你永远猜不到,但这些沉闷的岩石充满了生命,据估计(当然是估计),每平方码的岩石上大约有三十亿个个体生物。有时当你仔细观察时,你可以看到微小的气泡串上升到水面,因为它们正在释放氧气。在二十亿年的时间里,如此微小的努力将地球大气中的氧气水平提高到20%,为生命史上下一个更复杂的篇章铺平了道路。

有人提出,鲨鱼湾的蓝细菌可能是地球上进化最慢的生物,而现在它们无疑是现存最稀有的生物之一。它们为更复杂的生命形式铺平了道路,然后几乎在所有地方都被那些它们使其存在成为可能的生物吃掉了。(它们之所以能在鲨鱼湾生存,是因为那里的水太咸,通常以它们为食的生物无法生存。)

生命花了这么长时间才变得复杂,原因之一是世界必须等到更简单的生物充分氧化大气。“动物无法聚集起工作的能量,”福蒂这样说。大约花了二十亿年,也就是地球历史的约40%,大气中的氧气水平才达到或多或少现代的浓度水平。但一旦舞台搭建好,而且显然是相当突然地,一种全新的细胞类型出现了——一种带有细胞核和其他统称为细胞器(源自希腊语“小工具”)的小体。这个过程被认为始于某个笨拙或冒险的细菌入侵或被另一个细菌捕获,结果发现这对它们双方都有利。被俘获的细菌被认为变成了线粒体。这次线粒体入侵(或生物学家喜欢称之为内共生事件)使得复杂生命成为可能。(在植物中,类似的入侵产生了叶绿体,使植物能够进行光合作用。)

线粒体以一种解放食物能量的方式操纵氧气。没有这个巧妙的促进技巧,今天地球上的生命将不过是一滩简单的微生物。线粒体非常微小——一粒沙子的空间就能容纳十亿个——但也非常饥饿。你吸收的几乎所有营养物质都用于喂养它们。

没有它们我们活不过两分钟,然而即使过了一亿年,线粒体的行为仍然像它们认为我们之间的关系可能不会长久一样。它们维持着自己的DNA。它们在与宿主细胞不同的时间繁殖。它们看起来像细菌,像细菌一样分裂,有时对抗菌素的反应也像细菌一样。简而言之,它们随时准备着离开。它们甚至不说与它们所居住的细胞相同的遗传语言。这就像你家里住着一个陌生人,但这个陌生人已经在那里待了十亿年了。

这种新型细胞被称为真核细胞(eukaryote,意为“真正有核的”),以区别于旧类型,即原核细胞(prokaryote,“有核前的”),它似乎是突然出现在化石记录中的。迄今为止已知的最古老的真核细胞,名为格里潘虫(Grypania),于1992年在密歇根州的铁沉积物中被发现。这类化石只发现过一次,之后5亿年内再无发现。

与新的真核细胞相比,旧的原核细胞不过是“一袋化学物质”,用地质学家斯蒂芬·德鲁里的话来说。真核细胞更大——最终可达其简单表亲的一万倍——并且携带的DNA多达一千倍。逐渐地,一个系统演化出来,生命由两种形态主导——排出氧气的生物(如植物)和吸入氧气的生物(你和我)。

单细胞真核生物曾被称为原生动物(protozoa,“前动物”),但这个术语越来越不受欢迎。如今它们的通用术语是原生生物(protists)。与之前的细菌相比,这些新的原生生物在设计和复杂性上都是奇迹。简单的变形虫,只有一个细胞大,除了存在别无他求,其DNA中却包含着4亿比特的遗传信息——正如卡尔·萨根指出的那样,足以填满八十本五百页的书。