已知的最早的化石是細(xì)菌化石。這些有機(jī)體很可能存活于當(dāng)時(shí)地球上的熱海洋中。我們對(duì)它們的年齡測(cè)定滿懷信心，因?yàn)榈刭|(zhì)學(xué)方法能告訴我們保存了這些原始有機(jī)體殘骸的巖石的年齡。在這一時(shí)期的巖石中，我們也找到了所謂的“疊層石”，即由藍(lán)綠色的藻類構(gòu)成的巖石狀結(jié)構(gòu)，也被稱為“藍(lán)細(xì)菌”（或藍(lán)藻）。藍(lán)藻可以追溯到35億年前，并且令人吃驚的是，有些類型至今仍然存活，例如澳大利亞領(lǐng)地的北部區(qū)域就以此著稱。在地球的早期歷史中，藍(lán)藻在制造游離氧原子中扮演了舉足輕重的角色，這一過(guò)程啟動(dòng)了制造適于呼吸的大氣的進(jìn)程。

我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)生命具有極其豐富的多樣性，有些生命形式的適應(yīng)能力令人驚異，能在最嚴(yán)酷的環(huán)境中存活。例如，最早的生命可能出現(xiàn)的地方之一是在酷熱的地殼裂縫口周?chē)?，也就是通常所說(shuō)的黑煙口（black smoker）。其實(shí)就是海底的裂縫，熾熱的酸液從下面涌出，由于惡臭的東西通常是黑色的，這一別名因此而來(lái)。從這些裂縫（至少在海平面下1英里處）涌出的酸水溫度，可能高達(dá)400℃。水能夠達(dá)到這么高的溫度（遠(yuǎn)高于通常的沸點(diǎn)），是因?yàn)檫@里的壓力是地表處大氣壓力的25倍。超乎想象的是，這些裂縫處有著相當(dāng)豐富的特殊生命形式。像管狀蠕蟲(chóng)、褐蝦甚至蛤類，能在這種與醋一樣酸的環(huán)境中生存并且不需要從太陽(yáng)那里獲取任何能量，而絕大多數(shù)其他海洋生物在這里將會(huì)立刻斃命。

世界范圍內(nèi)的化石記錄能讓我們追蹤生命的進(jìn)化歷程。一般而言，生命進(jìn)化得相當(dāng)緩慢，在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，它們僅局限于海洋中，直到大約4億年前的泥盆紀(jì)時(shí)期，生命才擴(kuò)張到了陸地上，先是植物，然后是節(jié)肢動(dòng)物（諸如昆蟲(chóng)、蜘蛛和甲殼類動(dòng)物）以及脊椎動(dòng)物。植物在陸地上生長(zhǎng)，持續(xù)地改變著大氣的成分。它們的存活需要通過(guò)光合作用從空氣中吸收二氧化碳來(lái)合成糖分子養(yǎng)料。這一過(guò)程的副產(chǎn)品就是氧氣，是由植物釋放到空氣中的。

恐龍的夢(mèng)魘

生命史上最大的災(zāi)難發(fā)生于地質(zhì)學(xué)上的二疊紀(jì)末期，距今2.5億年。二疊紀(jì)持續(xù)了大約6000萬(wàn)年，可能是一個(gè)大面積沙漠化的時(shí)期。地球上的絕大多數(shù)陸地結(jié)合在一起形成了一片遼闊的大陸，稱之為“大陸塊”（Pangaea）。二疊紀(jì)的生物絕滅也經(jīng)常被稱為“物種大滅絕”，這可能是歷史上最大規(guī)模的物種滅絕，其導(dǎo)致地球上絕大多數(shù)物種消失。這一結(jié)論當(dāng)然能從化石記錄中找到證據(jù)，但對(duì)災(zāi)難發(fā)生的原因，線索就不那么明顯了，至少我們并沒(méi)有看到隕擊坑。相反，線索來(lái)自一種碳分子，即“球殼狀碳分子”。這些分子形成一個(gè)籠狀的結(jié)構(gòu)，大多數(shù)都呈球形，它們?cè)谡Q生時(shí)可以把單個(gè)的惰性原子俘獲到“籠子”之中。人們?cè)诙B紀(jì)末期的球殼狀碳分子中發(fā)現(xiàn)了氦元素和氬元素，它們很可能來(lái)自宇宙其他恒星的大氣，這些恒星在太陽(yáng)尚未形成之前就以超新星爆發(fā)的形式結(jié)束了一生。這些被發(fā)現(xiàn)的化學(xué)分子可能是一個(gè)流星體的殘余物，而該流星體所攜帶的物質(zhì)來(lái)自太陽(yáng)系形成初期。有理論認(rèn)為，流星體撞擊的結(jié)果引發(fā)了無(wú)數(shù)的火山活動(dòng)，噴發(fā)的物質(zhì)覆蓋了整個(gè)陸地的表面達(dá)3米。因此，90％的海洋生物和70％的陸地脊椎動(dòng)物沒(méi)能存活下來(lái)也就不足為奇了。