按照現(xiàn)有的生物進(jìn)化理論,，地球上所有現(xiàn)存的生命,，無論是人類本身還是像藍(lán)鯨這樣的龐然大物,，都可以追溯到大約35億年之前最古老的一批原核生物——細(xì)菌就屬于原核生物的一種。
然而,，這些最初微小的,、不起眼的生物，是怎樣在漫長(zhǎng)的歷史歲月中,，進(jìn)化到體積如此龐大的復(fù)雜生命的,？還有，這種“從小到大”的進(jìn)化游戲,，是否仍將繼續(xù),？
在最近出版的美國《國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上，斯坦福大學(xué)的喬納森·佩恩（Jonathan L. Payne）博士和他的同事給出了一種可能的答案：地球上生物體積的增長(zhǎng),，實(shí)際上是在兩個(gè)相對(duì)集中的歷史時(shí)期完成的,；而在這兩次革命過程中，每次增加的最大值都高達(dá)上百萬倍,。
在美國國家進(jìn)化綜合中心（National Evolutionary Synthesis Center）的資助下,，佩恩和其他十個(gè)研究機(jī)構(gòu)的同事共同完成了此次調(diào)查。通過對(duì)大量的科學(xué)文獻(xiàn)和化石進(jìn)行分析,，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),，生命體積的擴(kuò)張并不是漸進(jìn)的過程，而是主要集中在古遠(yuǎn)古代中期（約16億年前）和古生代的早期（約五億四千萬年前）,；這兩個(gè)時(shí)期的總時(shí)長(zhǎng),，還不到整個(gè)地球生命歷史的五分之一。
氧氣革命
在生命發(fā)展的最初15億年中,，地球上的棲居者主要是大量的原核生物,，最典型的就是細(xì)菌。原核生物是由原核細(xì)胞組成的單細(xì)胞生物,，它的細(xì)胞結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,，沒有儲(chǔ)存遺傳物質(zhì)的細(xì)胞核，處于整個(gè)進(jìn)化階梯的底部,。
正是由于原核細(xì)胞自身的局限性,，決定了它的體積不可能很大程度的擴(kuò)張。不過,，此時(shí),，變化的契機(jī)已經(jīng)正在醞釀。
在距今27億至24億年前,，一種在進(jìn)化史上具有重大意義的原核生物——藍(lán)細(xì)菌（cyan bacteria）誕生了,。藍(lán)細(xì)菌通過光合作用，能夠吸收二氧化碳,，并釋放出氧氣,。
藍(lán)細(xì)菌
在遠(yuǎn)古時(shí)期,，地球上的氧氣非常稀薄，大部分氧元素都被固定在其他物質(zhì)中,，比如水和巖石,。而隨著藍(lán)細(xì)菌在遠(yuǎn)古海洋中的繁盛，越來越多的氧氣被排放出來,。
氧氣的逐漸增加,，使得地球變得更有活力，因?yàn)楦嗟难鯕庖馕吨锟梢酝ㄟ^氧化過程獲得更多的能量,。正是在這種有利條件下,，約16億年前，真核細(xì)胞出現(xiàn)了,，真核生物登上了歷史舞臺(tái)。
真核生物雖然仍然是單細(xì)胞生命體,，但與原核生物不同的是,，在氧氣的輔佐下，它已經(jīng)進(jìn)化出了更加復(fù)雜和完善的細(xì)胞結(jié)構(gòu),。比如,，真核細(xì)胞已經(jīng)具有由染色體、核仁,、核液等構(gòu)成的細(xì)胞核,，細(xì)胞內(nèi)部也逐步分化出了各種機(jī)能。
這種細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化,，直接導(dǎo)致了生物體積的變化,。在大約兩億年的時(shí)間內(nèi)，真核生物從肉眼不可見的尺寸,，一躍而進(jìn)化成一角硬幣大小,。
事實(shí)證明，由原核細(xì)胞向真核細(xì)胞的進(jìn)化,，是生命體積第一次革命的關(guān)鍵,。
“化石記錄清楚地告訴我們”，佩恩博士解釋說,，“原核細(xì)胞不太可能發(fā)生體積上的劇變,。因?yàn)榧词沟搅私裉欤松镆策€是像以前一樣的微小,。”
多細(xì)胞繁榮
此后,，地球上的生命又以單細(xì)胞的形式靜靜地度過了十億年。直到距今約五億四千萬年前,，隨著大氣層中的氧氣濃度又一次提高,，生命體積的擴(kuò)大才迎來了第二個(gè)春天,。
雖然迄今為止，這次氧氣含量增加的原因尚不明確,，但這一現(xiàn)象,，極有可能為大型多細(xì)胞生物的產(chǎn)生提供了先決條件。
這是因?yàn)?，多?xì)胞生物在新陳代謝的過程中,，需要吸收周遭的氧氣以獲取能量。而這一時(shí)期氧氣相對(duì)充足的環(huán)境,，正好能夠支持更多數(shù)量細(xì)胞的存活,，從而促進(jìn)了體積龐大的多細(xì)胞生物的出現(xiàn)。
此時(shí)的地球正在步入寒武紀(jì)——地質(zhì)年代中古生代的第一紀(jì),。在地球生物演化史上演新的一幕時(shí),，短短數(shù)百萬年時(shí)間里，包括現(xiàn)生動(dòng)物幾乎所有類群祖先在內(nèi)的大量多細(xì)胞生物突然出現(xiàn),，這一爆發(fā)式的生物演化事件被稱為“寒武紀(jì)生命大爆炸”（Cambrian explosion）,。帶殼、具骨骼的海洋無脊椎動(dòng)物趨向繁榮,，它們?cè)诤Ｑ笾袟⑸?，以微小的海藻和有機(jī)質(zhì)顆粒為食物。其中,，最繁盛的是節(jié)肢動(dòng)物三葉蟲,，故寒武紀(jì)又稱為“三葉蟲時(shí)代”。
這些種類繁多的多細(xì)胞生物,，在接下來的一億年中,，逐漸進(jìn)化成體積越來越驚人的個(gè)體。而其中最為龐大的一支,，莫過于奧陶紀(jì)的海中霸王——巨大的頭足類動(dòng)物,，包括鸚鵡螺、角石和菊石等,。
奧陶紀(jì)是緊接寒武紀(jì)之后古生代的第二個(gè)紀(jì)元,。在這一時(shí)期廣袤的海洋里，三葉蟲依然平靜地生活著,，然而它的霸主地位已經(jīng)完全讓給了大而兇猛的頭足類動(dòng)物：當(dāng)兇猛的鸚鵡螺向它進(jìn)攻時(shí),，它所能做的就是迅速把身體蜷起來，然后沉入海底,。
古生物學(xué)家曾在奧陶紀(jì)的地層中,，發(fā)現(xiàn)過長(zhǎng)達(dá)11米的鸚鵡螺。在奧地利的戈納盆地，人們也挖掘出直徑超過兩米的菊石,，其尺寸完全可以媲美一張成年人睡的大床,。
這些巨型的多細(xì)胞生物與真核生物相比，體積又?jǐn)U大了不下百萬倍,。而所花費(fèi)的時(shí)間,，卻還不到第一次體積飛躍的一半。而我們今天所看到的整個(gè)體積多變的現(xiàn)代生物世界,，也都是這次大爆發(fā)的“遺產(chǎn)”,。
