早期地球没有氧气，当时的生物怎么活下来的？科学家终于搞清楚了

不得不说，生命真的是宇宙中的一个奇迹。直到今天，在直径达到940亿光年的宇宙中，科学家们仍然没有发现地球以外的任何星球有任何生命的痕迹。

根据目前人类所掌握的知识，一颗星球想要孕育生命，必须要有合适的温度、具有能够屏蔽宇宙辐射的大气层、能够支持新陈代谢的水和氧气、以及长时间保持这些条件的稳定环境。即便如此，这些因素加在一起也不等于生命的出现，只有在机缘巧合的情况下，一些复杂的分子结合起来，才有可能形成生命。

另一方面，一旦生命形成，它们似乎又能够表现出惊人的适应性和调整能力。随着气候的变化，它们也会发展出不同的形式以延续自己的种族，这令人非常惊讶。

虽然地球已经提供了相对十分宜居和稳定的环境，但它还是会出现一定程度上的气候剧变，这是不可避免的。但是在差不多40亿年的历史上，生物从来没有因为这些剧变而彻底灭亡，它们始终能够在一次次的打击中复兴，这也是它们适应能力的一个铁证。

从寒武纪生命大爆发到现在的差不多5.4亿年的时间里，地球经历过至少5次恐怖的环境剧变，带来了5次生物大灭绝事件。这些事件足够恐怖，但是和早期的地球相比仍然是小巫见大巫。在最早期的地球，甚至连我们呼吸所必需的氧气都没有。令人惊讶的是，我们的最远古祖先正是在这个时期中一路走来，才繁衍出了今天这样繁华的地球生态圈。

对于这个现象，科学家们一直非常好奇：如今我们在寻找地外生命的时候，都会把氧气作为重要的参考标准，那么早期地球的生物们又是如何在没有氧气的环境下生存下来的呢？

这个问题困扰了科学家很长的时间，直到最近，他们似乎终于找到了答案。在太平洋的东海岸，有一处世界闻名的沙漠，那就是智利的阿塔卡马沙漠。这里不仅有惊人的美景，还有着许多科研的机会。科学家不仅在这里建立了大量的天文望远镜，探寻宇宙最深处的秘密，也在这里找到了解答地球生命之谜的钥匙。

在这片沙漠中，有一个名叫Laguna La Brava的地方，这里有一个永远都没有氧气的低盐湖泊，我们所说的“钥匙”，就隐藏在这个湖泊里。尽管完全没有氧气，但这里依然有生命存在。这是一种微生物，呈紫色，它不仅不需要氧气就能生存，甚至还能进行光合作用。多年以来，有一群科学家一直在这里对它进行研究，试图解开困扰人类多年的秘密。

来自康涅狄格大学的地球科学家Pieter Visscher说：“我从事微生物垫的研究已经有差不多35年的时间了，这个系统是我目前所知地球上唯一能完全在没有氧气的环境下正常运行的微生物垫。”

微生物垫这个结构，在地球上已经存在至少35亿年的时间了。它们是细菌和很多古生菌的一种膜结构，用于将细胞内的物质和外界环境隔离开来，对于这些微生物来说至关重要。但是在它存在的前10亿年时间里，地球上都没有足够的氧气供它们运行。那么，当初那些远古微生物到底是怎样来这样极端的环境下生存下来的呢？

长期以来，科学家都认为：在没有氧气的时代，早期生物可能会把铁或者是氢、硫当作替代品来完成必需的生理过程。但是，近些年来，在加利福尼亚的瑟尔斯湖和莫诺湖这两种含盐度超高的湖泊中，科学家们发现了一些非常极端的生物，它们竟然可以靠砷来进行新陈代谢。

这个发现非常惊人，因为砷对于现在很多生物来说都是剧毒的。其中我们最熟悉的含砷化合物就是三氧化二砷，也就是大家常说的砒霜。因此，在刚刚取得这个发现的时候，科学家们表示出了极大的震惊。

但随后，又有其他的发现也成为了这次研究成果的证据。

在西澳大利亚的Tumbiana Formation，科学家们发现了一些叠层石。所谓的叠层石，指的是来自于25-28亿年前的化石，来自于当时海洋中的一些矿物甚至是微生物的沉淀。通过对这些叠层石的研究，科研人员发现了当时可能存在的一种非常神奇的过程：远古微生物捕获光和砷的过程！而这样的过程，是不适用于铁或者硫的。

更加令人兴奋的是，就在去年，科学家在太平洋发现了一种新的生命形式。即使是在今天的地球环境下，它们依然保持着通过砷来完成体内能量转化的机制。

而这一次在Laguna La Brava发现的紫色微生物，同样是通过砷来进行能量转化。它们可以将亚砷酸盐进行氧化，合成砷酸盐。而且，对这种生物基因组的研究表明，它们似乎不仅可以在体内进行砷的转化，也可以转换硫的形式。兼具这两种转化形式的生物，对于早期地球的环境来说，将会具备相当强的生命力。

目前来说，虽然相关研究已经足够乐观，但科学家们还需要进一步的证实，我们需要更深入的研究，来证明砷的形式转换是来自于生物体内的机制。

如果这些猜想最终都被证实，那么我们可以得出结论，这次发现的生物的确是在“呼吸”砷，它也将成为人类所发现的第一个完全在无氧条件下能够持续生存下去的生物，而这样的环境正是寒武纪之前地球的模样。

这是每个人都希望看到的答案，因为这将会扩大我们已知的生命形式，并且意味着虽然很多地球以外的天体并没有那么多氧气，却仍然有孕育生命的可能。我们或许会首先在火星上验证这个猜想，因为火星上确实几乎没有氧气。虽然火星表面的铁数不胜数，那里如果有生命的话更有可能是通过铁来进行能量转化，但砷也是另外的一个选择和可能。

就像谚语中所说的那样：“彼之蜜糖，吾之毒药”，那些看似恶劣的星球，没准正是其他生命形式生存的天堂吧。