生命可能比任何人想象的都要早7亿年爬出海洋——尽管“爬”这个词并不完全准确。
起初，陆地是贫瘠的，海洋孕育着一切生命。从大约35亿年前，当简单的单细胞生物首次出现在原始海岸线时，直到30亿年后，当第一批植物绿化大地，生命严格来说都是海洋的事务。至少，这是对生命早期历史的传统观点。但如果亚利桑那州立大学的地球化学家保罗·纳斯（Paul Knauth）和杜兰大学的古生物学家罗伯特·霍罗迪斯基（Robert Horodyski）是正确的，那么这种观点可能会发生“海景”般的变化。他们相信他们发现了化石证据，表明早在12亿年前，尽管是极其原始的生命，就在陆地上繁盛，这比任何人相信的都要早近7亿年。
近十年前，纳斯在亚利桑那州中部的高山上，几乎是在无意中追踪到了这些可能的古代陆地居民的踪迹。他和一位研究生马克·比乌纳斯（Mark Beeunas）正在敲打着12亿年前的岩石，寻找的不是化石，而是更间接的早期生命证据。纳斯知道，即使没有实物化石，植物生命也总会留下其存在的痕迹。当进行光合作用的植物或微生物利用阳光驱动化学反应，将二氧化碳和水转化为简单糖类时，它们会选择性地从空气中吸收由碳12组成的二氧化碳，而不是较重的碳13同位素。当植物死亡腐烂，甚至在活着呼吸时，它们也会用碳12富集土壤。
在亚利桑那州的希拉安查（Sierra Ancha），纳斯和比乌纳斯发现了岩层——被石英岩覆盖的石灰岩——带有典型的植物或光合微生物留下的碳12特征。他们相信，这就是陆地早期生命的证据。奇怪的是，这些石灰岩最初是海洋沉积物。但石灰岩富含碳12的上层似乎已经风化，并有类似溶洞的结构；下面的未风化岩石则不含过量的碳12。纳斯和比乌纳斯推断，两次构造板块的碰撞一定将海洋石灰岩抬升至海平面以上，使其暴露在空气中并风化，直到12亿年前陆地生物形成碳12残留物。
为了证实这一想法，研究人员转向了另一组同位素：氧，更具体地说，是水分子中结合的氧。当太阳从海面蒸发水分时，由较轻氧同位素组成的水蒸气更容易升入空气；较重的同位素则留在后面。最终，这种水形成的雨水会将较轻的同位素饱和地渗入陆地岩石中。纳斯从他的石灰岩地层中切割出的风化岩石带有轻氧的印记，表明它们曾经暴露在空气中。
这意味着碳12的富集发生在陆地岩石上。纳斯和比乌纳斯一直在寻找化石来证明他们认为陆地生命比以前任何人怀疑的都要古老，但他们一无所获。即便如此，他们认为已经找到了有力的间接证据。“我们在一篇84年的论文中发表了，”纳斯说，“我们说那里一定有东西在生长。但大家基本上都忽略了。每个人都想看到化石。”
现在，纳斯终于有东西可以展示给怀疑论者看了。今年一月，他和罗伯特·霍罗迪斯基宣布他们找到了长期寻找的化石。多年来，纳斯和另一位研究生雷·肯尼（Ray Kenny）一直在亚利桑那州和加利福尼亚州死亡谷附近的一个地层进行搜寻。去年，当他在实验室检查来自两个地点的岩石样本时，纳斯觉得一些球状和管状的形状看起来很像化石微生物。
他将一些样本寄给了微体化石专家霍罗迪斯基。霍罗迪斯基将它们切成薄片，在显微镜下检查。经过对大量样本的仔细审查，他证实了纳斯的怀疑。“我发现了一片保存得极其完好的微体化石，”霍罗迪斯基说，“它们是管状的丝状体。它们纠缠在一起，仿佛是一个生物垫的一部分。”
这些化石类似于蓝细菌，这是一种原始的单细胞生物，与植物不同，它们没有细胞核——但它们能够进行光合作用。一些蓝细菌会形成丝状体和生物垫，事实上，一些更古老的海洋化石，即奇特的层状岩石——叠层石——就被认为是蓝细菌或其近亲形成的生物垫。纳斯和霍罗迪斯基认为，微生物垫可能在十亿多年前就覆盖了陆地表面的大部分区域，因为纳斯在亚利桑那州和加利福尼亚州的地层大片区域发现了大量的碳12富集。“我认为碳同位素告诉我们，数量非常庞大，”纳斯说，“我们不是在谈论岩石上的一层薄薄的黏液或绿色污迹。”
该领域的并非所有研究人员都相信纳斯和霍罗迪斯基的数据。有些人认为这些微生物可能真的是水生生物——它们可能生活在湖泊中，而不是暴露的岩石上。生命从海洋扩散到淡水湖泊在12亿年前的发现仍然是一个新闻，但远不如它在干燥陆地上站稳脚跟的发现那样令人惊讶。
但如果纳斯和霍罗迪斯基是正确的，并且生命在十亿多年前就已经在陆地上牢牢扎根，那么这可能会动摇传统的观点，即进化中最重大的变化，包括从单细胞到多细胞生物的转变，都发生在海洋中。已知最古老的化石是来自澳大利亚西部的叠层石，它们很可能起源于海洋，可追溯到35亿年前。然而，在那之后的20亿年里，生命仍然非常简单且是单细胞的。纳斯认为，盐水可能实际上阻碍了更复杂生命形式的发展。“为什么这么长时间以来，地球上没有更复杂的东西？”他问道，“在我看来，海洋是生命进化的一个可怕的地方，尤其是在蒸发环境——比如经常被认为是进化摇篮的浅湾——那里会有浓缩的盐水，可以把一切都腌制掉。”
我们有一种观念，即生命起源于海洋并进化于海洋，然后大约在5亿年前，陆地植物得以建立，然后各种生物爬出海洋并开始吃它们。这种观念可能需要一些修正。
