微生物贏了:地球上最多的生命

地球生命史前 30 億年幾乎只有微生物。這一頁講結局「微生物贏了」背後的真實科學。

地球生命史的前約 30 億年,幾乎只有微生物;細菌菌膜確實會用鉀離子波協調群落。遊戲裡的結局「微生物贏了」問的是:如果生命在氧氣來臨時躲進深處,而且從來沒有長出動物,會怎樣?行星規模的微生物意識,是虛構。

這一頁先說怎麼解鎖,再講微生物的真實歷史:共同祖先、三域、氧氣的上升、內共生;然後講《索拉里斯星》這部小說背後的真實研究。

怎麼解鎖

  • 提示:如果生命在氧氣來臨時躲進深處,而且從來沒有長出動物……
  • 條件:在“面對大氧化事件”時選擇“躲進深處”,並且不點亮膠原蛋白和動物界,抵達人類起源。
  • 提醒:如果“記憶迴響”直接跳過了這些時代,可以在輪迴頁把它調低。
  • 獎勵:下一個宇宙的行星表面帶著發光的菌毯。

結局屬於“生命”類。

真實的微生物史

地球生命史的前約 30 億年幾乎只有微生物,這是這個結局最核心的事實。在這漫長的時間裡,發生過下面這些事。

  • 共同祖先的家:從現代基因反推,所有生命的共同祖先可能生活在高溫、缺氧、富含氫的深海熱泉附近(Weiss 等,《Nature Microbiology》2016)。
  • 熱泉生態:深海熱泉周圍存在不依賴陽光的生態系統,生命起源有了一個新的候選地點(Corliss 等,《Science》1979)。
  • 疊層石:格陵蘭的岩石中可能儲存著 37 億年前的微生物結構,不過這一解讀仍有爭議(Nutman 等,《Nature》2016)。
  • 第三種生命:比較核糖體 RNA 後發現,“細菌”其實是兩類截然不同的生命,古菌從此獨立成支(Woese 與 Fox,《PNAS》1977)。
  • 三域系統:生命之樹被重新劃分為細菌、古菌、真核生物三大域(Woese、Kandler 與 Wheelis,《PNAS》1990)。
  • 阿斯加德古菌:在深海沉積物中找到的洛基古菌,攜帶許多原以為只有真核生物才有的基因(Spang 等,《Nature》2015)。

氧氣來臨時

大氣中的氧不是一次到位,而是經歷了漫長而反覆的上升過程(Lyons、Reinhard 與 Planavsky,《Nature》2014)。遊戲裡“面對大氧化事件”的選擇之一是“躲進深處”。

內共生與更復雜的細胞

線粒體和葉綠體曾是獨立的細菌,被吞下後成了細胞的一部分,這個學說當年被十幾家期刊拒稿(馬古利斯,署名 Sagan,《Journal of Theoretical Biology》1967)。一種古老紅藻的化石顯示,有性生殖和多細胞生活至少有 10 億年曆史(Butterfield,《Paleobiology》2000)。約 7 億年前,地球可能幾乎被冰完全覆蓋(Hoffman 等,《Science》1998)。遺傳物質方面,DNA 是雙螺旋結構,鹼基配對暗示了遺傳資訊如何複製(Watson 與 Crick,《Nature》1953)。

這些都是和這個結局相關的真實研究,它們寫的是微生物的歷史,不能證明微生物可以統治一個沒有動物的地球。

一本相關的小說

斯坦尼斯瓦夫·萊姆的《索拉里斯星》(1961 年)講科學家們研究一顆被海洋覆蓋的行星,那片海可能是一個巨大的心智,它不回應任何語言,卻把每個人心底最深的記憶變成了實體。它的科學背景是:蓋亞假說和菌膜的離子訊號是真實研究;整顆星球的海洋是一個心智是虛構。

遊戲設定,不是真的

行星規模的微生物意識是虛構。真實的菌膜會用鉀離子波協調群落,但那是群落內部的協調,不是意識。

想讀原文,可以搜這些題目

  • Weiss 等(2016):《The physiology and habitat of the last universal common ancestor》,大意是“最後共同祖先的生理與棲息地”
  • Corliss 等(1979):《Submarine thermal springs on the Galápagos Rift》,大意是“加拉帕戈斯裂谷上的海底溫泉”
  • Woese 與 Fox(1977):《Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms》,大意是“原核生物域的系統發育結構:初級的界”
  • Woese 等(1990):《Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya》,大意是“邁向生物的自然系統:古菌域、細菌域和真核域的提議”
  • Lyons 等(2014):《The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere》,大意是“地球早期海洋與大氣中氧氣的崛起”
  • Sagan(1967):《On the origin of mitosing cells》,大意是“論有絲分裂細胞的起源”
  • Hoffman 等(1998):《A Neoproterozoic snowball Earth》,大意是“新元古代的雪球地球”

真實依據

  • 地球生命史的前約 30 億年幾乎只有微生物;細菌菌膜確實會用鉀離子波協調群落。

  • 《索拉里斯星》(斯坦尼斯瓦夫·萊姆,1961 年)的科學背景:蓋亞假說和菌膜的離子訊號是真實研究;整顆星球的海洋是一個心智是虛構。

相關研究

這些研究和本頁主題相關,但不是本頁內容的直接證明。

  • 海底熱泉:深海熱泉周圍存在不依賴陽光的生態系統,生命起源有了一個新的候選地點。

    出處:Corliss et al., Science 1979, "Submarine thermal springs on the Galápagos Rift"

  • 第三種生命:比較核糖體 RNA 後發現,“細菌”其實是兩類截然不同的生命,古菌從此獨立成支。

    出處:Woese & Fox, PNAS 1977, "Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms"

  • 三域系統:生命之樹被重新劃分為細菌、古菌、真核生物三大域。

    出處:Woese, Kandler & Wheelis, PNAS 1990, "Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya"

  • 內共生學說:馬古利斯提出線粒體和葉綠體曾是獨立的細菌,被吞下後成了細胞的一部分。當年被十幾家期刊拒稿。

    出處:Sagan (Margulis), Journal of Theoretical Biology 1967, "On the origin of mitosing cells"

  • LUCA 的家:從現代基因反推,所有生命的共同祖先可能生活在高溫、缺氧、富含氫的深海熱泉附近。

    出處:Weiss et al., Nature Microbiology 2016, "The physiology and habitat of the last universal common ancestor"

  • 雪球地球:納米比亞的岩層顯示,約 7 億年前地球可能幾乎被冰完全覆蓋。

    出處:Hoffman et al., Science 1998, "A Neoproterozoic snowball Earth"

  • 氧氣的崛起:大氣中的氧不是一次到位,而是經歷了漫長而反覆的上升過程。

    出處:Lyons, Reinhard & Planavsky, Nature 2014, "The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere"

  • 雙螺旋:一頁紙的論文提出 DNA 是雙螺旋結構,鹼基配對暗示了遺傳資訊如何複製。

    出處:Watson & Crick, Nature 1953, "Molecular structure of nucleic acids: A structure for deoxyribose nucleic acid"

  • 阿斯加德古菌:在深海沉積物中找到的洛基古菌,攜帶許多原以為只有真核生物才有的基因。

    出處:Spang et al., Nature 2015, "Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes"

  • 最早的有性生殖:一種古老紅藻的化石顯示,有性生殖和多細胞生活至少有 10 億年曆史。

    出處:Butterfield, Paleobiology 2000, "Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.: implications for the evolution of sex, multicellularity, and the Mesoproterozoic/Neoproterozoic radiation of eukaryotes"

  • 37 億年前的疊層石:格陵蘭的岩石中可能儲存著 37 億年前的微生物結構,不過這一解讀仍有爭議。

    出處:Nutman et al., Nature 2016, "Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures"

遊戲設定(虛構)

  • 行星規模的微生物意識是虛構。
  • 小說《索拉里斯星》概述:科學家們研究一顆被海洋覆蓋的行星,那片海可能是一個巨大的心智。它不回應任何語言,卻把每個人心底最深的記憶變成了實體。