生命的黎明——或者说是很像生命的东西——摆在一位友好的同位素地球化学家办公室的书架上。她的名字叫维多利亚·贝内特。她的办公室位于堪培拉澳大利亚国立大学的地球科学系大楼。贝内特女士是美国人，根据一个为期两年的合同于1989年从加利福尼亚来到澳大利亚国立大学，此后一直留在那里。2001年底我去拜访她的时候，她递给我一块不起眼的又重又大的石头。它由带细条纹的白色石英和一种灰绿色的名叫斜辉石的材料组成。石头来自格陵兰的阿基利亚岛。1997年，那个岛上发现了极其古老的岩石。那些岩石的年代已达38．5亿年之久，代表了迄今为止发现过的最古老的海洋沉积物。
“我们没有把握，你手里拿着的玩意儿里过去是不是存在微生物。你非得将它敲碎了才能搞明白。”贝内特对我说，“但是，它来自过去掘到过最古老的生命的同一矿床，因此它里面很可能有过生命。”无论你怎么仔细搜寻，你也找不到真正的微生物化石。哎呀，任何简单的生物都会在海洋污泥变成石头的过程中被烘烤没了。要是我们把岩石敲碎，放在显微镜下面细看，只会看到微生物残留的化学物质——碳同位素以及一种名叫磷灰石的磷酸盐。二者一块儿表明，那块岩石里过去存在过生物的小天地。“至于那些生物是什么模样的，我们只能猜猜而已，”贝内特说，“它很可能是最基本的生命——不过，它毕竟也是生命。它活过。它繁殖过。”
最后，就到了我们这一代。
要是你打算钻进非常古老的岩石——贝内特女士无疑是这么做的，澳大利亚国立大学长期以来是个首选的去处。这在很大程度上要归因于一位名叫比尔·康普斯顿的足智多谋的人。他现在已经退休，但在20世纪70年代建立了世界上第一台“灵敏高清晰度离子显微探测器”——或者以它的开头字母更亲呢地被称之为Shrimp（小虾）。这种仪器用来测定名叫锆石的微小矿石里铀的衰变率。锆石存在于除玄武岩以外的大多数岩石，寿命极长，能够挺过除潜没以外的任何自然过程。绝大部分地壳已经在某个时刻滑回地球内部，但偶尔——比如在澳大利亚西部和格陵兰——地质学家们会发现始终留在地表的岩石。康普斯森的仪器能以无与伦比的精确度测定这些岩石的年代。“小虾”的样品在地球科学系自己的车间里制造和定型，看上去是为了节省开支而用零件组装起来的，但效果相当不错。1982年进行了第一次正式测试，测定了从澳大利亚西部取回来的一块迄今为止发现的最古老的岩石的年代，得出的结果是43亿年。
“用崭新的技术那么快就发现了那么重要的东西，”贝内特对我说，“这在当时引起了一阵轰动。”
她把我领进走廊，去看一眼目前的型号：“小虾2号”。那是一台又大又重的不锈钢仪器，也许有3．5米长，1．5米高，坚固得像个深海探测器。来自新西兰坎特伯雷大学的鲍勃坐在前面的操纵台，目不转睛地望着荧光屏上一串串不停变化的数据。他对我说，他从凌晨4点起一直守在那里。现在才上午9点，他要值班到中午。“小虾2号”一天运转24个小时。有那么多的岩石需要确定年代。要是你问两位地球化学家这工作是怎么进行的，他们会滔滔不绝地谈到丰富的同位素、离子化程度，等等，这些听上去很可爱，但不容易搞明白。然而，简单来说，他们通过用一串串带电的原子轰击样品，就能测定锆石样品中铅和铀的含量的细微差别，从而精确地确定岩石的年代。鲍勃对我说，识读一块锆的数据大约要花17分钟；为了取得可靠的数据，每块锆石你得读上几十遍。实际上，这个过程似乎与分散进行有着差不多的工作量，差不多的刺激，就像去洗衣店那样。然而，鲍勃似乎很快活。实际上，从新西兰来的人似乎都很快活。
地球科学系的院子是个古怪的组合——部分是办公室，部分是实验室，部分是仪器间。“过去什么东西都在里面制造，”她说，“我们甚至有一名自己的吹玻璃工，不过他已经退休了。但我们仍有两名敲石头的正式工。”她发现我脸上露出有点吃惊的神色，“我们有大批的石头要敲。你不得不做非常仔细的准备工作，确保那些石头没有被先前的样品污染——上面没有灰尘，干干净净。这是个相当严谨的过程。”她指给我看几台碎石机。那些机器确实很干净，虽然两名碎石工显然是喝咖啡去了。碎石机旁边有几个大箱子，里面放着各种形状、各种大小的岩石。澳大利亚国立大学确实在处理大批的岩石。
我们转完以后回到贝内特的办公室，我注意到她的墙上挂着一幅宣传画，以艺术家的丰富想像力展示了看上去很像是35亿年前的地球。当时，生命才刚刚起步。那个古老的年代在地球科学上叫做太古代。该画表现了一幅陌生的情景，上面有巨大的活火山，红得刺眼的天空，下面有一个冒着水蒸气的古铜色大海。前景的阴影里塞满了一种细菌寄生的岩石，名叫叠层石。它看上去不像是个很有希望产生和孕育生命的地方。我问她这幅画是否画得准确。
“哎呀，有个学派认为，当时其实很凉爽，因为太阳已经弱多了。（我后来获悉，生物学家们开玩笑时把这种看法称为“中国餐馆问题”——因为我们有个光线暗淡的太阳。）要是没有大气，即使太阳很弱，紫外线也会撕碎早期的任何分子键。然而，在那儿，”她轻轻地拍了拍那几块叠层石，“生命几乎就在表面。这是个谜。”
“那么，我们其实不知道当时的世界是什么模样的？”
“嗯。”她想了想，表示赞同。
“无论如何，反正对生命似乎不大有利。”
她和蔼地点了点头：“但是，肯定有适合于生命的东西，要不然我们不会来到这个世界上。”
那个环境肯定不适合于我们。要是你从一台时间机器里出来，踏进那个古老的太古代世界，你会马上缩回去，因为当时的地球上与今天的火星上一样没有供我们呼吸的空气。而且，地球上还充满从盐酸和硫酸中散发出来的毒气，强烈得足以腐蚀衣服和使皮肤起泡。地球上也不会有维多利亚·贝内特办公室里那幅宣传画上所描绘的那种干净而又鲜艳的景色。当时的大气里都是混浊的化学物质，阳光几乎射不到地面。你只能借助经常掠过的明亮的闪电，在短时间里看见有限的东西。总之，这是地球，但我们不会认出那是我们自己的地球。
在太古代的世界里，结婚周年纪念日是完全没有的。在20亿年时间里，细菌是惟一的生命形式。它们活着，它们繁殖，它们数量增加，但没有表现出想发展到另一个更富挑战性的生存层面的特别倾向。在生命的头10亿年的某个时候，藻青菌，或称蓝绿藻，学会了利用大量存在的资源——存在于水中的特别丰富的氢。它们吸收水分子，吃掉了氢，排出了氧，在此过程中发明了光合作用。正如马古利斯和萨根指出的，“光合作用无疑是本星球的生命史上所创造的最重要的新陈代谢方法”——光合作用是由细菌而不是由植物发明的。
随着藻青菌的增多，世界开始充满O2，发现氧是有毒的微生物深感吃惊——而在那个年代，那种微生物比比皆是。在一个厌氧的（或不使用氧的）世界里，氧是剧毒的。我们的白血球实际上就是用氧来杀死入侵的细菌。氧从根本上说是很毒的，我们听了往往会大吃一惊，因为许多人觉得呼吸氧是很舒服的事，但那只是因为我们已经逐步进化到了能利用氧。对于别的东西来说，它是一种可怕的东西。它使黄油变质，使铁生锈。连我们对氧的耐受力也是有限度的。我们细胞里的氧气浓度，只有大气里的大约十分之一。
新的会利用氧的细菌有两个优势。氧能提高产生能量的效力，它打垮了与之竞争的微生物。有的撤退到厌氧而泥泞的沼泽和湖底世界里；有的也照此办理，但后来（很久以后）又移居到了你和我这样的有消化力的地方。有相当数量的这类原始实体此时此刻就生活在你的体内，帮助消化你的食物，但厌恶哪怕是一丁点儿O2。还有无数的其他细菌没有适应能力，最后死亡了。
藻青菌逃跑并取得了成功。起初，它们所产生的额外的氧没有积聚在大气里，而是与铁化合，成为氧化铁，沉入了原始的海底。有几百万年的时间，世界真的生锈了——这个现象由条形铁矿生动地记录了下来，今天却为世界提供了那么多的铁矿石。在几千万年时间里，发生的情况比这多不了多少。要是你回到那个元古代初期的世界，你发现不了很多迹象，说明地球上未来的生命是很有前途的。也许，你在这里和那里隐蔽的水塘里会遇上薄薄的一层有生命的浮渣，或者在海边的岩石上会看到一层亮闪闪的绿色和褐色的东西，但除此之外生命依然毫无踪影。
但是，大约在35亿年以前，更加坚强的东西变得显而易见。只要哪里的海水很浅，可见的结构就开始展现。在藻青菌完成惯常的化学过程的当儿，它们开始带有点儿黏性。那个黏性粘住了微小的灰尘和沙粒，一起形成了有点古怪而又坚固的结构——浅水里的叠层石，维多利亚·贝内特办公室墙上挂的画里就是这类东西。叠层石有各种形状、各种大小。叠层石有时候看上去像巨大的花椰菜，有时候又像毛茸茸的地垫（叠层石在希腊语里就是地垫的意思）；有时候，叠层石呈圆柱状，戳出水面几十米——偶尔高达100米。从各种表现形式来看，叠层石都是一种有生命的岩石。叠层岩代表了世界上第一个合作项目，有的种类的原始生物就生活在表面，有的就生活在下面，一方利用了另一方创造的条件。世界有了第一个生态系统。
多少年来，科学家是从化石结构了解叠层石的。但是，在1961年，他们在遥远的澳大利亚西北海岸的沙克湾发现了一个有生命的叠层石社会，着实吃了一惊。这完全是出乎意料的事——太出乎意料了，因此科学家们实际上过了几年才充分意识到自己的发现。然而，今天，沙克湾成了个旅游胜地——至少是一个不着边际的地方有可能成为的那种旅游胜地。用木板架成的人行道伸进了海湾，游客们可以在水的上方漫步，好好看一眼叠层石就在水面之下静静地呼吸。叠层石没有光泽，灰色，看上去很像大团的牛屎。但是，望着地球上35亿年前留下的生物，这是个令人眼花缭乱的时刻。正如理查德·福泰说的：“这确实是跨越时间的旅行。要是世界与它真正的奇迹合拍的话，这个景致会和吉萨的金字塔一样知名。”虽然你根本不会去猜，但这些晦暗的岩石上充满了生命，据估计（哎呀，显然是估计），每平方米岩石上生活着36亿个微生物。要是你看得仔细的话，你有时候能看到一串串小气泡冒出水面。那是它们在释放氧气。在20亿年时间里，这种小小的努力使地球大气里的氧增加到了20％，为生命史的下一章也是更复杂的一章铺平了道路。
据认为，沙克湾里的叠层石也许是地球上进化最慢的生物，也肯定是现在最稀有的生物之一。在为更复杂的生命形式创造好条件以后，它们接着几乎在哪里都被别的生物挤出局，而那些别的生物的存在恰恰是它们使之成为可能。（它们之所以存在于沙克湾，是因为那里的水对于通常会吃掉它们的生物来说含盐量太大。）
生命为什么花了很长时间才复杂起来？原因之一是，世界不得不等待，直到简单的生物已经在大气里充人了足够的氧。“生物们不会鼓足干劲来干这活儿。”福泰说。花了大约20亿年，即大约40％的地球历史，大气里氧的浓度才大体上达到了现在的水平。但是，一旦条件成熟，显然是在突然之间，一种崭新的细胞出现了——那个细胞里含有一个核和几个别的部分，统称“细胞器”（源自希腊语，意思是“小工具”）。据认为，该过程始于某个行为草率或敢于冒险的细菌。它不是受到了侵犯，就是被别的细菌俘虏。结果，双方都感到很满意。据认为，那个被俘的细菌变成了一个线粒体。这种线粒体入侵（生物学家喜欢将其称做“内共生事件”）使得复杂生命的出现成为可能。（在植物方面，一次类似的入侵产生了叶绿体，使植物能进行光合作用。）
线粒体支配着氧，释放食物中的能量。没有这种很有用处的戏法，今天地球上的生命不过是生活在污泥里的一大堆简单的微生物。线粒体极小——一粒沙子的空间里可以装上10亿个线粒体，而且老是肚子饿，你吸收的营养到头来都喂了线粒体。
要是没有线粒体，我们两分钟也活不到。然而，即使过了10亿年，线粒体的表现显示，它们似乎依然认为我们之间的问题有可能解决不了。它们保持了自己的DNA、RNA（核糖核酸）和核蛋白体。它们与寄主细胞在不同的时候繁殖。它们看上去像细菌，像细菌那样分裂，有时候对抗菌素作出细菌会作出的那种反应。它们甚至不说寄主细胞说的那种基因语言。总之，它们老是把行李准备停当。这很像是你家里来了个陌生人，而这个陌生人已经在你的家里住了10亿年。
新的种类的细胞被称之为真核细胞（意思是“真具有核的”），与之相对的旧的种类的细胞被称之为原核细胞（意思是“在具有核之前的”）。它们似乎突然出现在化石记录里。已知的最古老的真核细胞，即所谓的卷曲藻，是1992年在密歇根州的铁沉积物中发现的。这种化石只发现过一次，接着在5亿年中杳无踪影。
地球已经朝着真正有意思的行星迈出了第一步。与新的真核细胞相比，旧的原核细胞——借用英国地质学家斯蒂芬·德鲁里的话来说——不过是“几囊化学物质”。真核细胞比它们比较简单的堂兄弟要大——最后要大1万倍，能够多带1000倍的DNA。由于这些突破，生命渐渐变得复杂，结果创造了两种生物——排斥氧的（比如植物）和接受氧的（比如你和我）。
单细胞的真核细胞一度被称做原生动物（意思是“动物之前”），但那个名称越来越遭人鄙弃。今天，它们通常被叫做“原生生物”。与之前的细菌相比，原生生物在模式上和复杂程度上都是个奇迹。简单的变形虫只有一个细胞大，除了生存没有别的雄心壮志，但在它的DNA中包含着4亿条遗传信息——正如卡尔·萨根指出的，足以写出80本500页的书。
最后，真核细胞学会了一种更加独特的把戏。这花去了很长时间——10亿年左右，但它们一旦成为专家，那还是个挺不错的把戏。它们学会了结合在一起，形成复杂的多细胞生物。由于这项新的发明，像我们这样大而复杂的、可见的实体终于成为可能。地球这颗行星已经准备好进入下一个雄心勃勃的阶段。
但是，在为此感到过分激动之前，应该记住，我们将会看到，世界仍然是小生物的世界。
