3 叠层石和蓝藻

生命起源是人类永远感兴趣的话题，也是一直以来争论不休的一个问题。目前占主流的看法认为，原始的蓝藻或者细菌是地球上能独立存活的最早生命体。作为最古老的一类植物，蓝藻今天依然生活在我们周围，现存的种类有1,000多种。当然，和它们生活在亿万年前的祖先相比，今天的蓝藻已经有了很大的不同。从最早的蓝藻出现以来，已过去了漫长的30多亿年，谁也无法说清，究竟有多少种蓝藻在地球上出现又消失，人们只能从化石中去追寻它们的蛛丝马迹。

《圣经·出埃及记》第14章写道：神的使者摩西带领以色列人出了埃及，埃及法老又反悔放了为奴的以色列人，派战车部队追赶到红海岸边。上帝命摩西以手杖指红海，海水随即分开，海底形成一条通道，以色列人安然通行。埃及追兵也追入海中，上帝让他们乱成一团。等以色列人完全通过了，上帝命摩西再次以手杖指红海，红海合上了，埃及战车、马匹、士兵全部葬身红海。这片具有传奇色彩的海域独特的颜色曾经令人迷惑不已，其实，这都是小小的蓝藻在作怪。

现存的蓝藻是最低等的单细胞植物，在淡水、海水甚至土壤中和岩石上都有生存，即便冰天雪地的环境下有的种类也能存活。1881年，一位水手在格陵兰海岸看到一片积雪在几小时内突然变得点点猩红，吓得魂飞魄散——其实这是繁殖奇快的蓝藻在作怪。与这些拥有超强耐寒能力的蓝藻相反，有些种类的蓝藻能生活在85℃的温泉中，并具有高度抗紫外线的能力。这很容易让人联想到30多亿年前的原始海洋，由于火山活动和陨石撞击，海水温度接近沸腾，并且当时的地球没有臭氧层保护，紫外线可以长驱直入——或许，这些耐高温、耐射线的蓝藻就是30多亿年前的原始蓝藻最直系的后代！

蓝藻中所含的色素很多，大家族的众多成员并非都是蓝色，而是根据色素的比例不同呈现出不同颜色。例如一种红色毛状带藻就含有较多的藻红素而呈红色，正是这种蓝藻将红海的海水染成了红色。在英国的一处古战场，曾经修建了一座纪念战功的石碑；每到阴雨天气，碑石四周都会出现殷红的斑斑“血迹”，人们都以为这是战死士兵的亡灵在显灵。后来科学家们解开了这个谜：这也是附着在地上的含有藻红素的蓝藻在作怪——平常干旱时它们保持休眠，一旦到了空气湿润的阴雨天它们就苏醒过来并生长繁衍。

蓝藻和其他植物最大的区别在于它的内部没有细胞核，所有的细菌也都没有细胞核，因此蓝藻以前曾被认为是细菌的一种，称为蓝细菌。这类生物称为原核生物，以区别于有核的真核生物，后者现在占了地球上生命的绝大多数。

蓝藻含有叶绿素和藻蓝素，已经能进行光合作用把无机物变成有机物，供自己生长所需同时放出氧气，这是最早的光能利用工厂。直到今天，绝大多数植物仍然仰仗这种技能存活，而所有的动物都直接或间接摄取植物积累的营养。正是靠着这些原始的藻类合成氧气，原始大气中氧含量逐渐升高，才有了后来喜氧的动植物的繁盛。氧气在阳光的作用下产生了臭氧，臭氧层可以保护生物免受过强的紫外线辐射。时至今日，地球上呈现有如此多样生机勃勃的生命群，看似微不足道的蓝藻其实功不可没。

大型的褐藻可以形成壮观的海底森林，这种海域是众多海洋生物最后的乐土。如果这些大型藻类因为环境污染、人类破坏等原因消失，也会严重影响到其他生物。500多年前，哥伦布在通往新大陆的航程中，有一天发现前方有黑压压的一片地方风平浪静，大家都以为是找到了新的大陆，等靠近了才发现，原来是一片密密麻麻长满了巨型马尾藻的海域。船队花了好几天时间才摆脱了海藻的纠缠，这片海域也因此被叫做马尾藻海。这片海域目前已是大西洋中的海龟、鳗鱼等众多海洋生物最后的一片乐土。有科学家认为，如果这里的马尾藻“森林”遭到破坏，将给整个大西洋的生物多样性带来不可估量的打击。图为飘逸的马尾藻。

树木的年轮可以详细地记录年复一年的气候变化等信息，而生长周期要更长的叠层石则可以记录下数千万年甚至是数亿年间的大量信息。

植物进行光合作用合成糖类的器官是叶绿体，这种小小的圆棒状物体能独立合成部分蛋白质，就像一个微小精密的、专门合成糖类的工厂，与细胞分工合作，协助共生。

叶绿体的这种半自主性为人们提供了一种联想：会不会叶绿体就是起源于远古时代低等的蓝藻？有人假设了这样的情形：某种较大的细胞吞噬了蓝藻，却发现它能进行光合作用提供养料，于是就没有消化它，而是彼此合作，共同在进化的道路上走得更远。这个故事也完全可以反过来讲述：蓝藻因为自身的缺陷（没有细胞核）而不能完成更高等的进化，与其他生物逐渐形成多细胞结构、朝着复杂化的方向前进不同，蓝藻的一支选择了另一条截然相反的道路，它们移入其他细胞的内部，为其提供养分同时也获得保护，从而随着寄主一起登上陆地，爬上山顶，进驻沙漠，演化出形形色色的植物。

几十亿年来，地球经历了沧桑巨变，我们如何才能知道亿万年前原始蓝藻的情况呢？虽然大多数的种类很可能都已彻底消失在时间的灰烬之中，但通过一类叫“叠层石”的化石，古生物学家们破译出了古老蓝藻的一些秘密。

叠层石是一类特殊的沉积物，由蓝藻在遥远的过去形成；那时的生命活动还停留在非常原始的阶段，相应地层中的化石记录也非常少见。叠层石的纹路层理就如同珊瑚的生长环、贝壳类的生长层、树木的年轮等一样，呈现出明显的日、月、年等周期性，记录了气候的季节性变化。通过这种独特的化石，我们可以侦知地球隐藏了亿万年的大量秘密，包括最原始的生命菌藻类的出现、远古时的气候变迁，甚至一些天文学资料。

在寒武纪之前，也就是40亿至5.7亿年前，蓝藻捕获和黏结沉积物在海洋深处大量沉淀，形成了具有生长周期的藻类壳层。地质学家们很早就注意到了这种独特的石头，17世纪时的人们曾赋予它们“爱美神石”（Priapolithes）这个美丽的名字。对于这种化石的成因，人们一直众说纷纭。有人认为这是海生植物，有人认为这是低等的原始动物，还有人声称这是非生命的结构。卡考斯基（Kalkowsky）通常被认为是“叠层石”这一词语的创始人。而他的贡献远不仅仅是创造了一个词语这么简单，作为一个杰出的观察家，卡考斯基早在1908年就暗示了叠层石的本质。他发现叠层石有头状的生长点，而其生长模式、分叉趋势、各层厚度变化所暗示的生长周期等，符合生物寻求光线和食物的特征。他写到：“我们必须承认，它们（叠层石）是能够导致碳酸钙沉淀的低等植物有机体。”沃柯特（Walcot）将蒙大拿州的叠层石与美国各地的进行了比较，断定叠层石是由蓝藻生命活动产生的，并且不同藻类构成的叠层石有着不同结构特征，可以进行分类。经过漫长的研究论证和新证据的不断发现，现在人们普遍相信蓝藻是这种奇特化石的缔造者。

会逐年生长的珊瑚看起来很像是植物，但却是由微小的珊瑚虫分泌出的石灰石混合死亡珊瑚虫的遗骸形成，珊瑚上每一个细微的孔洞都曾经住过一只珊瑚虫。有的珊瑚因为棕色共生体缺失而呈现白色，有的则因此而呈现出原本隐藏的珊瑚色素。

在墨西哥海域发现的叠层石。叠层石是由蓝藻捕获和黏结沉积物，围绕着贝壳、木屑或者其他物质周期生长的藻类壳层，经过漫长的演化过程，最终形成卵形或圆柱形、具有薄层纹理的钙质结核。

既然叠层石由蓝藻缔造，那么检测叠层石出现的时期就能间接推测蓝藻出现的时期。现在已知最古老的叠层石发现于澳大利亚西部和南非，这两处沉积的叠层石均已有34亿～35亿年历史，原始蓝藻最早出现的时期应该还要再往前推一段时间。至于直接找到的蓝藻化石，年代则要稍晚一些，这些在非洲东南部发现的化石直径不到4微米，相当于一根头发丝直径的几十分之一，形状有球形、碟形等。