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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256307]
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ 第七章不可思议的亲戚
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细菌、古菌与真核细胞
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在之前的两章里，我们是在普遍的细胞里寻找共性，由此推测末祖的特征。而在这一章里，我们要梳理今天一切物种的进化关系，向前追溯40亿年，试着直接重构末祖的样貌。
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今天的生物多样性已经达到了不可思议的繁荣，这个任务因此听上去也艰巨得不可思议，但实际上，这些不计其数的物种都可以收纳在三个基本的类群里，其中，又只有较小的那两个类群直接源自末祖，这就消解了大部分的工作量。
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然而当我们仔细比较这两个类群，又会发现一连串的疑问，这让末祖看起来极其怪异，为此，更多领域的学者也投入了对生命起源的研究。
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在上一章里，细胞的代谢和遗传都给我们留下了许多谜团，但我们也不再困惑于“先有鸡还是先有蛋”的问题，明白了负责转录和翻译的RNA虽然在不同的生物身上有不同的细节，却十分明显地源自同一套进化原型，就像不同的鸟有不同形状的喙和不同长度的腿，但毫无疑问都来自同一套进化原型。
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这就给我们的回溯之路带来了重要的灵感：比较今天的各种鸟类，可以重建鸟类的进化历程，最终推知鸟类祖先的特征。譬如通俗地讲，尖嘴广泛分布在鸟类的各个类群中，而只有鸭、鹅、雁长着扁嘴，鹈鹕长着兜子嘴，火烈鸟长着梳子嘴，琵鹭和勺嘴鹬长着古怪的勺子嘴。因此，我们有理由认定鸟类最初就长着尖嘴，而其他新奇的嘴型都是后代类群各自特化的产物。
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那么，我们是不是也可以比较各种各样的细胞，由此重建细胞的进化历程，推知所有细胞的祖先该有怎样的特征呢？
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当然可以。比较后代的特征，推测祖先的特征，这正是铺展回溯之路最直接的方法，正是凭借这种方法，我们找到了一条至关重要的线索，将探索之路和回溯之路贯通了起来。但这条线索也实在来之不易，我们踏遍这颗星球的种种奇境，才找够了末祖留下的古怪后代。
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256308]
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·奇境里的微生物·
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在西半球，北美西部的群山是亿万年来板块俯冲挤压的产物，地幔中的热柱在怀俄明州的地下升腾而起，蓄积成暗流涌动的巨型岩浆房。210万年来，这里发生过3次超级火山喷发，每每撼动整个西半球的生态。但它们在今天看起来平静安详，河流、峡谷、山岭、温泉、瀑布、熔岩，到处都是奇特风景，黑熊、野牛、驼鹿、叉角羚、大角羊、美洲狮，数不清的珍禽异兽，令游人流连忘返。于是，在1872年，美国第一座国家公园在黄石河的源头建成了，这就是闻名于世的黄石国家公园。
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黄石地区集中了世界上一半的地热资源，公园里最奇妙的景点当属那些地下水被岩浆加热后上涌形成的热泉。在很大程度上，这些热泉就是陆地版的黑烟囱和白烟囱，只是规模要更大一些。比如大棱镜温泉是世界第三大的温泉，直径约100米，深50米，每分钟都从地下的裂缝中涌出2m³近乎沸腾的泉水，使得泉水总是维持在85℃左右，足以把牛肉炖得相当酥烂了。
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图2—74 黄石国家公园的大瀑布。（来自Zimu Liu | Dreamstime.com）
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图2—75 猛犸温泉。（来自Nyker1 | Dreamstime.com）
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图2—76 大棱镜温泉，注意右上方的道路和行人，这个温泉相当大。（来自Danita Delimont）
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然而这里并没有成为生命的禁区，透过那清澈的泉水，我们看到池底五彩缤纷，红橙黄绿应有尽有。类似的还有同样滚烫的牵牛花温泉和祖母绿池，还有更加壮观的猛犸温泉，它们也都附着了色彩斑斓的东西——我们现在知道那是一些极端嗜热的微生物聚集而成的“菌垫”，它们利用热能、光能和泉水中丰富的硫化物构造了一个相当独特的生态系统。
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这群微生物的构成相当复杂，浅层的大多是各种蓝细菌[1]，比如棕色的眉藻（Calothrix），橙色的席藻（Phormidium）和颤藻（Oscillatoria），还有绿色的聚球藻（Synechococcus），它们可以适应30℃到70℃的水温，以平常的光合作用为生。在氧含量逐渐降低的地方，深绿色的绿硫菌能适应50℃的水温，它们的光合作用不产生氧气，而是把硫化物氧化成硫酸，再把二氧化碳转化成有机物。看起来同样绿油油的绿弯菌（Chloroflexus）更加耐热，能在85℃的地方生存，它们的光合作用与绿硫菌很像，但是还能把地下渗出的微量氢气氧化成水I。泉底还广泛分布着硫化叶菌（Sulfolobus），它们用泉水中剩余的氧气把硫化物氧化成硫酸，所以既耐酸又耐热。
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这些微生物把硫化物变成了硫酸，大大提高了泉水的酸性，腐蚀了深处的岩体，让地下深处的泉水能够不断涌出，而泉水中丰富的氢气又滋养了甲烷八叠球菌。这种最顽强的微生物固然喜欢其他微生物制造的有机酸，但也能把氢气和二氧化碳直接转化成甲烷和水，获取充足的能量和有机物。II