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大历史，小世界：从大爆炸到你 第7章 临界点5（续）：生命的进化（b）——多细胞生物（20亿—20万年前）
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在地球上，细菌生物最终进化成有高级意识、有智慧且有关爱心的人类。这是怎么发生的呢？
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在上一章中，我们将单个细胞分为2种：一种是无核细胞，一种是单核细胞。单核细胞可以分为3类：动物类细胞，如原生动物细胞；植物类细胞，如藻类细胞；真菌类细胞，如黏菌。有时，每类单核细胞均以集群形式出现，但它们不会以相互连接的方式共同发挥作用。
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约10亿年前（没人知道确切年份），海洋里出现了第一个由多个相互联系的细胞（多细胞）组成的生物体。（那时的陆地十分贫瘠，没有植物、土壤或任何活细胞。）细胞逐渐发展，以化学方式结合在一起，实现了细胞的专门化，并实现了细胞间的交流。这是向更高复杂性的巨大飞跃，但是科学家们仍未能完全理解这一过程，也没有找到有关该过程的证据。他们只知道世界上有很多约6亿年前的多细胞生物体的化石证据。
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寒武纪生命大爆发（5.5亿—5亿年前）
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什么发生了大爆发？既不是小行星，也不是火山，而是进化出吻部、大脑、眼、腿和鳍等器官的众多生命体。地质学家将5.42亿—5.05亿年前的那段时期叫作“寒武纪”，寒武纪的英文是“Cambrian”，该词来自坎布里亚郡（Cumbria），它是位于英国西北部的一个郡，人们在这里发现了很多寒武纪时期的化石。
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最早的多细胞生物化石表明它们没有骨头或壳——只是柔软的糊状身体，就像管状海绵一样，但是结构更加简单。化石表明，大约在寒武纪初期，生物开始有骨骼或硬壳的痕迹。在接下来的2000万年里，这些生物体逐渐发展出了现代复杂生物所具有的全部结构。
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每当化石记录中的生物数量迅速增加时，科学家们就会认为，可能是此前发生的事情使得许多物种灭绝，留下空间（生态位）供新物种发展。
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科学家们认为寒武纪生命大爆发之前，发生了如下事件：地球处于一片冰冻世界之中，人们称之为“雪球地球”，那时地球的表面全部结冰——在此之前，地球上的温度要高许多。“雪球地球”是历史上第一次冰期。整个过程持续了约6000万年，期间陆地上设有生命，海洋里的生物也比这之前少得多。
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是什么导致了“雪球地球”？最古老的说法是“超大陆假说”。据说11亿—7.5亿年前，罗迪尼亚大陆就已经存在于地球赤道处了。加拿大地质学家保罗·霍夫曼（Paul Hoffman）提出的假说认为，7.5亿年前，罗迪尼亚大陆的分裂导致降雨量增加，从而使得大气层里的二氧化碳下沉到地球表面。空气中二氧化碳的减少使得温度降低，碳酸盐岩石形成，这使气体循环中的二氧化碳含量进一步减少，难以控制的冰冻就在1000年之内发生了。为什么地球又变暖了呢？也许是因为火山补充了大气中的二氧化碳含量。二氧化碳可以保存热量，它的增加使得气温在几个世纪之内便由冰冻温度上升至10摄氏度（50华氏度）。
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无论是什么导致了寒武纪生命大爆发，许多生命结构形态仍保留至今。人类是从一种蠕虫状的会游泳的生物进化而来的。至寒武纪时期，这种生物进化成背部由软骨构成的长杆状生物，你可以在名为“皮卡虫”的化石中见到此类生物。这种生物可能是第一种脊索动物，它是所有脊椎动物（如鱼类、爬行动物、两栖动物、鸟类和哺乳动物）的祖先。脊椎动物指的是脊柱由骨骼构成的动物。逐渐地，鱼类约在5亿年前长出了脊骨、颌以及沿着脊骨分布的由大脑控制的神经。
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登上陆地（5亿—4亿年前）
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假设你是一株能进行光合作用的多细胞植物，漂浮在5亿年前的大海上。那时陆地上还没有生物，海水可以保护你免受紫外线（UV）的辐射伤害。你为什么还要离开海水呢？你又是如何做到的呢？你需要想办法保护自己的后代，想办法站立起来，甚至想办法保持体内的化学物质不会流失。这就像是人类尝试登陆其他星球时一样，他们需要太空服。
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第一种离开海洋的生物一定是细菌，它们的体积太小了，不会留下痕迹。之后离开海洋的多细胞生物体可以分为3类：植物、动物和真菌。植物利用太阳光（能量），从土壤和空气中吸收养分（物质）；动物以植物和其他动物为食，可以利用自身储存的能量和物质；真菌可以在外部消化其他生物体，吸收其营养物质并向植物提供营养以交换碳水化合物。
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第一种离开海洋的多细胞生物体是植物。绿色的光合藻类想方设法在大陆边缘地势低洼而又潮湿的沼泽里获得一席之地，也有可能它们只是被困在那里了而已。这些边缘地带变成了蓝色海洋边橘色石头旁的一片绿色。藻类可以释放氧气，使得大气中的氧含量增加，也使得臭氧层更为稳定，可以抵抗更多紫外线辐射。
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约4.75亿年前，绿色藻类的后代变成了贴着地面生长的无根植物，有些像现代的苔藓类。它们只生长在潮湿的地方，依靠微小的孢子进行繁殖，人们在4.75亿年前的石头中发现了这些孢子。
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接下来，苔藓和简单的维管束植物出现了，这些管束用于运送植物汁液——这便是植物体内的管路运输系统。真菌可以帮助植物根系生长。约4亿年前，比地面高仅几英寸的维管束植物占领了大面积的陆地。它们虽然没有叶子，却生长得很快。
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约3.6亿—3亿年前，地球上出现了种子植物构成的长满树叶的大型森林。这些树木死亡后倒伏，并被埋藏在沉积物中，沉积物上部的压力将它们转换成化石——这就是煤炭。因此，煤炭又叫作“化石燃料”。
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绿色藻类来到陆地上1亿年后，动物也开始出现在陆地上。第一种来到陆地上生存的动物一定是蠕虫和不会飞的昆虫，它们来自浅滩——海边阳光照耀的边缘地带。最早的脊椎动物的化石是在中国发现的一种鱼骨，该生物约生活在3.95亿年前。一种有鳍状肢且能爬行的肺鱼的化石是已知最古老的化石，其历史可追溯到3.75亿年前。
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约3.4亿年前，第一类两栖动物出现了。这种生物具备在陆地上生长的特点，它们有带趾的脚和可以听到声音的耳朵，但是它们需要回到海洋中产卵和受精。约3亿年前，空气中的氧含量增加，我们根据一些含气泡的树液的化石可以得知这一点，气泡中的气体就是存在里面的古时候的空气。
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随着时间的推移，一些两栖动物进化成为爬行动物，它们不需要回到水里便能进行繁殖。雄性爬行动物可与雌性爬行动物交配，雌性动物的卵细胞在体内受精，而不是在水中进行体外受精。雌性动物产的卵带有坚韧的外壳，可以保护卵不会变干。最早的爬行动物出现于约3亿年前，但是直到2.5亿年前发生生物大灭绝之后，它们才真正开始大量繁殖起来。
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这些大灭绝或物种大量死亡的时期将会在我们的故事里多次出现。我们已经了解了起初“雪球地球”是如何限制生命发展，又是如何在地球温度回升后引发新物种大爆发的。化石记录表明，地球上至少曾经发生了5次重大的生物灭绝，而很多小型生物也随之出现了。这些现象是地球生命的基本特点。
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规模最大的生物灭绝称作“大灭绝”（Great Dying），发生于2.5亿年前。海洋中90%的物种和陆地上70%的物种都永久消失了。但是蟑螂却活了下来。银杏树和鲎的祖先也存活了下来。此外还有一些小型爬行动物也活了下来，那时它们开始进化成原始哺乳动物。
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没人知道到底是什么原因导致了前面的4次大灭绝。（20世纪90年代爆发第5次大灭绝的原因十分清楚，见下文。）没人知道确切原因，是因为地球系统十分复杂，交错联系，同时也因为年代久远，很多证据已经不复存在了。
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很可能不止一个原因导致了大灭绝，而且也许这些因素并不是同时出现的，但它们的效应却不断累积。科学家们知道氧气水平从大森林时期的30%—35%下降至约20%，这就给习惯于高氧气含量的生物体带来了压力。
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