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地球在历史上海洋和大陆的比例是2:1 , 但其实在24亿到21亿年前 , 地球表面100%被冰覆盖:这是一个雪球地球的场景 。 以下是生命本身如何造成地球历史上最大的气候灾难 。 尽管在4十亿年前地球形成时 , 它只是一个几亿年后有生命诞生的世界 。 从那时起的这么多年里 , 它蓬勃发展 , 不断进化 。
但在地球形成20亿年之后 , 生命几乎灭绝 。 氧气的逐渐加入慢慢地改变了大气 , 这对当时地球上最常见的生物体来说是致命的 。 几亿年来 , 地球进入了一个可怕的冰河时代 , 整个表面都被冻住了:今天我们称之为“雪球地球” 。 这场灾难几乎彻底毁灭了地球上的生命 。
酿酒酵母是一种用于酿酒和其他发酵产品的酵母 , 如图所示 。 在糖蜜等富含糖分的溶液存在的情况下 , 酵母细胞的数量会激增 , 但它们在生物学上的成功是有限制的 。 生物课上最简单的实验之一就是把一组细胞放入营养液中 , 就像糖蜜中的酵母 。 这些生物最初会非常成功 , 因为食物充足 , 没有对资源的竞争 , 它们可以很容易地生存和繁殖 。 如果可以数一数里面的生物 , 就会发现这个数字呈指数增长 。
但在短期内 , 这一切都会改变 。
酵母通过发酵过程消耗食物 。 这些细胞以糖为食 , 将糖转化为酒精、三磷酸腺苷和二氧化碳作为废物 。 但是如果有一个液态水 , 向它加入二氧化碳 , 就会形成碳酸 。 到了某个临界点 , 它的酸性变得太大 , 酵母菌无法存活 , 种群就会崩溃 。
在分离的富糖溶液中 , 酵母细胞的数量会随着时间发生变化 。 它首先呈指数增长 , 然后上升将趋于平稳 , 接着种群数量将下降并崩溃 , 因为酵母细胞自身的代谢产物最终将毒害它们的环境 。 这可能是一个简单的生物学场景 , 但其结果几乎是普遍的 。 在几乎没有竞争对手或捕食者的情况下 , 加上几乎无限的资源 , 一个活的种群将以指数级的速度增长 。 它将消耗可用的资源 , 产生它所产生的任何代谢产物 , 然后以高于替代水平的数量繁殖 。
下一代将消耗 , 产生的代谢物 , 并繁殖的后代 。 只要资源是免费的 , 这一进程就将继续下去 。 也就是说 , 直到它所经历的代谢过程达到了毒害环境的临界水平 。 如果不加以控制 , 有机体就会用它们自身成功所产生的废物毒害它们的栖息地 。
温室气体排放量的增加 , 无论其如何 , 都对地球气候产生了巨大的影响 。 这与自然事件没有太大的不同 , 在自然事件中 , 有机体的废物会毒害其环境 。 在太阳系的早期 , 出现了一种简单的原核生物:单细胞生物 。 虽然我们不知道理论上产生第一个单细胞生物的原始细胞的性质 , 但有明确的证据表明 , 在地球大约5亿年前 , 即大约40亿年前 , 存在着单细胞细菌 。
正如预期的那样 , 进化过程向许多不同的方向发展 , 以填补每一个可用的生态位 。 古细菌出现了 , 它们能够在深海热液喷口附近生存 。 质粒作为独立的DNA分子 , 不依附于细菌染色体本身 , 它携带着负责产生新能力的基因 。 几亿年后 , 第一个完全光合作用的生物体出现了 。
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