在我們的世界裡，最常見的生態關係是植物通過光合作用存儲能量，這些能量一部分用於植物自身，而多餘的部分流到了動物那裡。對於這樣一個生態系統而言，所有生物所消耗的能量其實都來自太陽，而最關鍵的一個過程就是光合作用——“收集”的太陽能。

然而，光合作用是一個複雜的過程，地球生命誕生之初它肯定不存在，它是生命經過漫長的演化才獲得的“超能力”。

其實，通過現有的證據，第一批進行光合作用的細菌是藍細菌，它們很可能是在34億到29億年前誕生的。

在之後的幾億年裡，這些學會利用陽光的能量將水和二氧化碳轉化成糖和氧氣的生物傳播向整個地球，並引發了一次被稱為“大氧化事件”的地球歷史大事件，徹底改變了地球生態。

藍細菌示意圖

之所以判定這些細菌的光合作用是在34-29億年前出現的，是因為通過分子分析得到的，現在所有藍細菌的共同祖先可以追溯到29億年前，而藍細菌的祖先是在34億年前從其他細菌中分支出來的，所以光合作用一定是在兩者之間的某個時間點開始的。

然而，就像我們本專欄上一篇文章提到那樣，地球生命很可能和液態水同時出現，大約是在43億年前。

那麼有趣的問題是，在將近10億年沒有光合作用的時間裡，生物吃什麼？它們是如何實現能量轉移的？

最初的生命並沒有“吃”

如果我們把“吃”簡單的理解為掠奪其它生命的能量的話，那麼實際上，對於地球生命而言，可能超過一半的時間裡都沒有“吃”這個概念——早期的生命彼此和平共存。

由於地球的地質活動活躍，超過40億的岩石非常稀少，所以現在人們根本不知道最早的生命是什麼樣的，它到底開始於細胞，還是開始於遺傳物質都存在許多爭議。

但是，當生命變成一個擁有遺傳物質的細胞時，它肯定是原核生物——這是地球更古老的生命形式，但早期的原核生物基本是各玩各的。

地球生命真正開始有“吃”的概念是真核生物的出現才開始的，這些生物以這種（吃）方式獲得更多的能量，而這種行為導致的結果就是他們的體型變大數百倍。

現在的化石證據表明，從大約17 億年前開始，古代真核生物化石就變得很大，達到100至400微米。

作為對比，海洋的原核生物通常只有1微米，這種情況只有一種解釋——它們有辦法獲得更多能量——這很可能就是“吃”（吞噬）。

雖然真核生物進化被認為是一種原核生物吞噬另外一種原核生物的結果，但是兩者最初的吞噬被認為並不是“吃”的關係，而是共生關係。

你可能還想了解，既然原始生命沒有“吃”，那麼這些生命是怎麼活的？

地球生命的新陳代謝

這個問題的答案就在於新陳代謝，無論是植物的光合作用，還是動物的呼吸作用，其實都只是地球生命新陳代謝的一種形式而已，而且是非常新穎和復雜的代謝形式，地球生命遠不是只有這兩種代謝形式。

所謂新陳代謝，它的本質其實就是一些化學反應，生物通過這些化學反應釋放的能量進行包括複製自己在內的生命過程。

所以，新陳代謝是判斷一個東西是否屬於生命的重要依據之一，病毒就是沒有新陳代謝才被踢出了生命行列的。

我們想要了解最早的生命怎麼活的話，其實就是要了解它們是如何新陳代謝的。

圖：葉綠體，真的就像是一個精密的工廠一樣

以光合作用作為基礎是我們熟悉的部分，但其實生命對陽光這種可靠能量來源的利用遠不是只有光合作用一種，有一些生命可以利用陽光的能量來讓一些化學反應發生，從而讓一些天然原料釋放其中的能量，然後它們利用這個能量來完成生命過程。

利用陽光進行生命過程的前者（光合作用）被稱為光能自養生物，而後者被稱為光能異養生物。

如果你覺得生物只會利用光能，那就太狹隘了，就目前來看，現有地球生命至少還有另外一種形式——化學合成。

簡單地說就是，利用一些化學反應所釋放的能量來製造生命過程所需的原料，或者直接利用化學能來釋放一些有機物或者無機物的能量來完成生命活動。

這些利用化學能的生物被統稱為化能生物，同樣也被分為化能自養型（前者）和化能異養型（後者）。

海底陽光照射不到的生態系統2003 MBARI

在海底陽光無法照射到的地方——那些熱泉口上是依然充滿生機，其生態系統的基礎就是那些化能自養生物，它們的生態角色就像我們熟悉的植物一樣。

理解了這些之後，我們可以來回答原始生物“吃”的問題了，首先要判斷的就是最早的生命是利用陽光，還是利用化能。

這裡的答案化能很可能會更適合。

你可能也發現了，利用化能可以有千萬種可能——因為許多反應都能釋放能量，而光能需要生物找到一些合理的方式才行。

其實，利用光能最關鍵的難點在於陽光是一把“雙刃劍”，它確實可以讓一些無機物或有機物鍵合成“儲存”光能的有機物，但是它的能量也會讓化學鍵斷裂（如果長時間暴露的話），將有機物分解，換句話說，在陽光照射下這一切是不穩定的。

所以，現在生命起源於海底的說法如此吃香，因為利用陽光的能量製造的有機物確實很難形成一個穩定的，對生命友好的環境。

其次，我們要判斷它是異養生物還是自養生物。

這是“生命的起源”相關話題中最受爭議的部分之一，但異養生物相對來說勝出的可能性更大。

其實，幾乎所有動物和真菌都屬於化能異養生物，最初的生命很可能和我們的代謝形式類似，是不是覺得有點奇怪。

圖：古細菌

之所以會有這樣的判定，其實主要原因就兩個，一個是化能異養生物的代謝過程更簡單，另一個是從生命誕生之初，海洋就充滿了那些可以利用的“儲存”能量的有機物或者無機物。

生命沒有太多理由一開始就找到了更複雜的生存方式，同時拋棄取之不盡的“自然資源”。

好了，我們現在可以回答所有問題了：最早的生命最有可能得是化能異養生物，它們的能量來源則是溶解在海洋的有機物或者無機物。

最後，引用相關話題下，一位reddit網友的一段話作為文章結尾吧！

其實，現在生物進行新陳代謝的許多化學反應在沒有生命參與的情況下，地球本身也會不停發生，特別是在遠古地球不穩定的狀態下——強能量梯度下化學反應的發生和穩定會變得更加複雜。

比如在一些系統中能源會還原鐵或硫等元素，這些元素在一段時間內保持穩定，但在具有正確結合親和力的其他分子存在的情況下，可以被其他化學過程氧化，從而釋放“儲存”在其中的能量。

生命的創新就在於將這些反應更好地利用起來，以便將其釋放的能量可以用來複製參與反應本身的分子，以及生命過程的消耗。

這種簡單的複制和消耗導致了自然選擇的出現，從而導致了越來越複雜和有效的新陳代謝形式，這種情況我們現在依然還在繼續。