原始生命：最早的生命長什麼樣

地球上所有生命，都來自一個最後共同祖先 LUCA，它生活在 37 億年前。隨後生命之樹第一次分叉，分出細菌與古菌；30 億年前，藍細菌開始釋放氧氣；24 億年前大氣含氧，許多厭氧生物滅絕；20 億年前一個細胞吞下另一個卻沒消化，線粒體由此而來。

這個時代的時間範圍是“38 億 – 7 億年前”，事件從最早的共同祖先一直講到全球性的冰期。

九個事件

• 37 億年前 · LUCA：所有生命的最後共同祖先。
• 35 億年前 · 細菌與古菌：生命之樹第一次分叉。
• 35 億年前 · 疊層石：微生物墊留下化石。
• 30 億年前 · 產氧光合作用：藍細菌開始釋放氧氣。
• 24 億年前 · 大氧化事件：大氣含氧，許多厭氧生物滅絕。
• 20 億年前 · 線粒體內共生：一個細胞吞下另一個卻沒消化。
• 18 億年前 · 真核細胞：細胞有了細胞核。
• 12 億年前 · 有性生殖：基因重組加速演化。
• 7 億年前 · 雪球地球：冰蓋幾乎覆蓋全球。

共同祖先和生命之樹

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）。這項研究談的是最後共同祖先的生理與棲息地。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，引用時要保留這層不確定（Nutman 等，《Nature》2016）。論文題目強調的是生命出現得很迅速。

分類上的變革來自分子層面的比較：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）。隨後，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）。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）。

氧氣與真核細胞

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，所以“大氧化事件”不應被理解為一夜之間的變化（Lyons、Reinhard 與 Planavsky，《Nature》2014）。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）。

有性生殖與雪球地球

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）。納米比亞的岩層則顯示，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：DNA 的雙螺旋

一頁紙的論文提出，遺傳物質 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）。

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”
• Nutman 等（2016）：《Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures》，大意是“37 億年前微生物結構的發現顯示生命出現之迅速”
• 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”
• Spang 等（2015）：《Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes》，大意是“彌合原核生物與真核生物鴻溝的複雜古菌”
• 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”
• Butterfield（2000）：《Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.》，一篇討論有性生殖、多細胞性與真核生物輻射的論文
• Hoffman 等（1998）：《A Neoproterozoic snowball Earth》，大意是“新元古代的雪球地球”
• Watson 與 Crick（1953）：《Molecular structure of nucleic acids: A structure for deoxyribose nucleic acid》，大意是“核酸的分子結構：脫氧核糖核酸的一種結構”

遊戲裡怎麼體現

遊戲裡，原始生命時代的資源叫細胞，生成器依次是原核分裂、化能合成、藍細菌光合和水平基因轉移。從最簡單的細胞分裂，到靠化學能生活，再到利用光產生氧氣，最後是基因在不同生物之間轉移。