原始生命：最早的生命长什么样

地球上所有生命，都来自一个最后共同祖先 LUCA，它生活在 37 亿年前。随后生命之树第一次分叉，分出细菌与古菌；30 亿年前，蓝细菌开始释放氧气；24 亿年前大气含氧，许多厌氧生物灭绝；20 亿年前一个细胞吞下另一个却没消化，线粒体由此而来。

这个时代的时间范围是“38 亿 – 7 亿年前”，事件从最早的共同祖先一直讲到全球性的冰期。

九个事件

• 37 亿年前 · LUCA：所有生命的最后共同祖先。
• 35 亿年前 · 细菌与古菌：生命之树第一次分叉。
• 35 亿年前 · 叠层石：微生物垫留下化石。
• 30 亿年前 · 产氧光合作用：蓝细菌开始释放氧气。
• 24 亿年前 · 大氧化事件：大气含氧，许多厌氧生物灭绝。
• 20 亿年前 · 线粒体内共生：一个细胞吞下另一个却没消化。
• 18 亿年前 · 真核细胞：细胞有了细胞核。
• 12 亿年前 · 有性生殖：基因重组加速演化。
• 7 亿年前 · 雪球地球：冰盖几乎覆盖全球。

共同祖先和生命之树

从现代基因反推，所有生命的共同祖先可能生活在高温、缺氧、富含氢的深海热泉附近（Weiss 等，《Nature Microbiology》2016）。这项研究谈的是最后共同祖先的生理与栖息地。格陵兰的岩石中可能保存着 37 亿年前的微生物结构，不过这一解读仍有争议，引用时要保留这层不确定（Nutman 等，《Nature》2016）。论文题目强调的是生命出现得很迅速。

分类上的变革来自分子层面的比较：比较核糖体 RNA 后发现，“细菌”其实是两类截然不同的生命，古菌从此独立成支（Woese 与 Fox，《PNAS》1977）。随后，生命之树被重新划分为细菌、古菌、真核生物三大域（Woese、Kandler 与 Wheelis，《PNAS》1990）。在深海沉积物中找到的洛基古菌，携带许多原以为只有真核生物才有的基因（Spang 等，《Nature》2015）。

氧气与真核细胞

大气中的氧不是一次到位，而是经历了漫长而反复的上升过程，所以“大氧化事件”不应被理解为一夜之间的变化（Lyons、Reinhard 与 Planavsky，《Nature》2014）。线粒体和叶绿体曾是独立的细菌，被吞下后成了细胞的一部分，这个学说当年被十几家期刊拒稿（马古利斯，署名 Sagan，《Journal of Theoretical Biology》1967）。

有性生殖与雪球地球

一种古老红藻的化石显示，有性生殖和多细胞生活至少有 10 亿年历史（Butterfield，《Paleobiology》2000）。纳米比亚的岩层则显示，约 7 亿年前地球可能几乎被冰完全覆盖（Hoffman 等，《Science》1998）。

遗传物质：DNA 的双螺旋

一页纸的论文提出，遗传物质 DNA 是双螺旋结构，碱基配对暗示了遗传信息如何复制（Watson 与 Crick，《Nature》1953）。

想读原文，可以搜这些题目

• Weiss 等（2016）：《The physiology and habitat of the last universal common ancestor》，大意是“最后共同祖先的生理与栖息地”
• Nutman 等（2016）：《Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures》，大意是“37 亿年前微生物结构的发现显示生命出现之迅速”
• Woese 与 Fox（1977）：《Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms》，大意是“原核生物域的系统发育结构：初级的界”
• Woese 等（1990）：《Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya》，大意是“迈向生物的自然系统：古菌域、细菌域和真核域的提议”
• Spang 等（2015）：《Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes》，大意是“弥合原核生物与真核生物鸿沟的复杂古菌”
• Lyons 等（2014）：《The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere》，大意是“地球早期海洋与大气中氧气的崛起”
• Sagan（1967）：《On the origin of mitosing cells》，大意是“论有丝分裂细胞的起源”
• Butterfield（2000）：《Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.》，一篇讨论有性生殖、多细胞性与真核生物辐射的论文
• Hoffman 等（1998）：《A Neoproterozoic snowball Earth》，大意是“新元古代的雪球地球”
• Watson 与 Crick（1953）：《Molecular structure of nucleic acids: A structure for deoxyribose nucleic acid》，大意是“核酸的分子结构：脱氧核糖核酸的一种结构”

游戏里怎么体现

游戏里，原始生命时代的资源叫细胞，生成器依次是原核分裂、化能合成、蓝细菌光合和水平基因转移。从最简单的细胞分裂，到靠化学能生活，再到利用光产生氧气，最后是基因在不同生物之间转移。