地球生命簡史

　　我們對於某些先進機械或裝置的複雜度與其功能往往讚嘆不已。其實，在我們周遭還有更為精緻、複雜的東西，那就是生命體。生物學就是在描述生命體的現象。由於生命體的結構複雜，種類與功能繁多，一般有關生物學的書往往相當煩瑣。我想，簡易而有條理的生物學或許有助於讀者的閱讀。如何有條理？或許從生命史的觀點來敘述生物學是相當好的切入點。

　　地球生命史可說是生命演化的歷史。演化（evolution）是達爾文觀察生物的物種變化所歸納的概念。急劇的變化通常稱為革命（revolution）。物種的變化通常不是一蹴可幾的，也許經過很長的時間累積了許多小變異，我們才發現物種的明顯變化。譬如說無細胞核的單細胞生命（原核生物）約於38億年前出現，而有細胞核的生命（真核生物）約於18億年前出現。也就是說演化往往是緩慢漸進的。本書主要以演化的觀點來敘說生物學。
 

作者簡介

蔡宏斌

　　1959年出生於福建省金門縣。1987年得到國立清華大學化工博士學位。

　　歷經了研究工作（工業技術研究院）與教學（國立宜蘭大學）近40年來，左思右想，我發覺自己還真是個很平凡的教授。有位企業界的朋友跟我分享個話題：「蔡博士，你認為研究跟開發有什麼區別呢？」我們學界都很清楚開發是要讓研究成果進入商業化的階段。他老兄的思維就是不一樣：「研究只是讓自己一個人高興，而開發卻是可讓很多人高興的。」他提醒了我們，不要老是鎖在自己的象牙塔裡。又有一位好朋友說到他一生最大的期望是擁有一面牆的書。忽然間，我覺得自己還相當豐實，家裡有兩面牆，而學校有半面牆的書。所以心裡就想著：我應該用歸納整理的專業訓練將牆上的書轉化成眾人易於理解的知識。所以我就寫了一些大家比較容易看得懂的書。
 

1. 地球的出現

我們的宇宙約在137億年前，由一個溫度極高、密度極大、體積極小的原始奇異點經由大霹靂爆炸後，經一百多億年膨脹演化而形成。

約46億年前，銀河系有一片數光年大的雲氣，稱為原始太陽星雲。這是典型的雲氣，其主要成分是氫與一些氦，更重要的是還有前幾代恆星所製造的少量重元素所形成的灰塵，係由超新星爆炸所吹來的。重力使雲氣旋轉，在合適的條件下雲氣坍縮了。坍縮時因為角動量守恆，使得轉動得越來越快，開始變得扁平，成為圓盤狀。而雲氣核心集中了大部分的質量。重力收縮使核心溫度提高，當核心溫度到達約1000萬度，便點燃了氫的核融合，那就是太陽。此過程也許經過了約10萬年，而剩下一輪塵埃圓盤，即所謂的原始行星系圓盤。

太陽之外，原始行星系圓盤擁有約1～2%的太陽質量。原始行星系圓盤的主要成分為氫及氦，還有一些岩石、鐵、冰，及其他化合物的成分。也就是說旋轉的雲氣中含有的眾多的懸浮塵埃。塵埃一開始是1微米以下的固體粒子。在低溫下，水與二氧化碳等簡單的分子都可黏附於塵埃上，更何況是複雜的分子如甲醛、氫氰酸、乙二醇醛（glycolaldehyde）等前生物分子。也就是說構成地球生命的材料來源似乎是早存在於宇宙全域。這些塵埃隨圓盤一起旋轉，並凝聚吸積。微米級的粒子間重力吸引力很微弱，之所以聚集在一起靠的是電磁力，也就是靜電吸引力或是凡得瓦力。當聚集得更大時，重力開始顯著，使得大者會更大，形成各種大小的岩塊。較大的顆粒會吸引較小者，就像滾雪球般越來滾越大。當尺寸到達約數公里時，重力已成為主導者。這時可稱為微行星（planetesimal），重力會使其凝聚變圓，就有點像天體了。微行星繞行太陽，彼此碰撞而逐漸成長。有一些聚集成月球般大小的原行星（proto-planet）。約100萬年左右後，太陽系成為生氣蓬勃的系統，或許含有約20顆月球般大小或更大的天體，寬度大於一公里者約100億顆，而更小的物件就更多了。那麼多的物件彼此碰撞，有些黏在一起，有些散開，又被重力拉扯，或許也還會聚集。