生命起源和早期进化
生命的起源及其从简单的单细胞生物到更复杂形式的早期进化引起了世界各地科学家、哲学家、神学家和其他人的兴趣。生命起源的问题涉及到人类从哪里来，为什么人类会在这里，以及这个物种的未来会怎样。生命起源的研究是最跨学科的科学之一，包括宇宙学、化学、天体物理学、生物学、地质学和数学。
科学界支持了关于生命起源位置的几种观点。一些科学家认为生命起源于一个温暖的小池塘中的化学反应，而另一些科学家则认为生命可能起源于表面的温泉。另一种模型认为，生命的能量首先来自地球深处的海底热液喷口。还有一些人认为生命可能是从太阳系外降落到地球的，尽管这并没有回答生命在哪里以及如何开始的问题。
早期地球上的生命必须与现在地球上截然不同的环境相适应。地球早期的大气中氧气很少，所以在太古宙早期，氧气的分压较低，而二氧化碳(CO2)的分压较高。太阳的亮度比现在低25%左右，但由于早期的大气富含CO2、CH4(甲烷)、NH3(氨)和N2O(一氧化二氮)，早期的温室效应使地球表面变暖。当时的二氧化碳含量大约是现在的100倍，所以尽管太阳的亮度降低了，但地球表面的温度可能比现在高。有证据表明，表面温度约为140°F(60°C)，有利于嗜热细菌(热适应性)，而不是不能忍受如此高温的生物。早期大气中缺乏自由氧气和辐射屏蔽臭氧(O3)，导致来自太阳的紫外线通量增加了30%，这对大多数早期生命来说是致命的。陨石的撞击率较高热流从地球的内部高度是现在的三倍。早期生命必须与这些条件相适应，所以它必须是嗜热的和化学合成的(这意味着早期生命形式具有代谢手段，可以利用从还原物中提取的能量来合成有机化合物无机化学)．在这种极端条件下，最适合生命生存的地方是海洋深处。表面上是完全不愉快的。
由于今天的地球是凉爽的，一定是某个过程从大气中去除了二氧化碳，否则它会有一个失控温室效应，类似于金星。从大气中去除二氧化碳的过程包括石灰石(CaCO3)的沉积和有机物的埋藏。这些过程是由化学风化作用富含二氧化碳的雨水产生溶解的Ca2+、SiO2和碳酸氢盐(HCO3-)，然后沉淀为石灰石和二氧化硅。生命是在早前寒武纪并开始沉积有机碳，从大气中去除二氧化碳。由有机过程形成的石灰石体积很大碳汇并降低了全球气温。
目前大气中二氧化碳的水平是由从大气中去除二氧化碳和将二氧化碳返回大气的过程来平衡的。今天，沉积岩储存了78亿吨碳，这个量需要几亿年才能从大气中积累起来。碳循环的返回部分由几个过程主导。有机物的分解释放出二氧化碳。沉积在大陆边缘的石灰岩最终俯冲或变质成钙硅酸盐(CaSiO3)岩石，这两个过程都会释放二氧化碳。这个二氧化碳循环系统调节着大气中的二氧化碳，从而长期调节着全球温度。碳循环速率的变化与板块构造速率的变化密切相关，这表明地壳构造、大气成分和温度以及生命的发展在许多不同的方面密切相关。
在非常古老、变形的岩石中识别生命的迹象通常是困难的。寻找地球化学同位素分馏是在岩石中发现生命迹象的一种方法。代谢产生了碳(C) -有机和无机碳13/碳12同位素比值的独特同位素特征，差异约为5%。因此，古老岩石中同位素轻碳的存在表明了生命的影响。不同形式的光合作用生物、嗜甲基生物和嗜甲基生物可能在3.5亿年前甚至38.5亿年前就已经存在了。早期生命生活在富含氧的大气中，必须适应还原环境。
生活38亿年多年前由原始原核生物(不含细胞核和其他膜结合细胞器的单细胞生物)组成。这些生物通过光合作用从二氧化碳、水和来自太阳的能量中提取无机碳，制造自己的有机化合物(碳水化合物、蛋白质、脂类、核酸)，但它们不释放分子氧(O2)作为副产品。更常见的光合生物使用水(H2O)作为还原剂，在称为氧光合作用的过程中将其氧化为02。相比之下，许多这些早期的原核生物使用硫化氢(H2S)作为电子供体，在称为缺氧光合作用的过程中产生单质硫。硫可以进一步氧化形成硫酸盐离子(SO42-)。氧气对这些原核生物来说是有毒的，环境中没有氧气。因此，它们通过无氧细胞呼吸而不是有氧呼吸来获得能量，减少硫酸盐离子而不是氧气。到了3.5 Ga，蓝藻，一种以前被称为蓝绿藻的细菌，能够进行含氧光合作用，利用二氧化碳并向大气中排放氧气。结果，保护性臭氧(O3)层开始形成，阻挡紫外线(UV)来自太阳的辐射并使其表面适合其他生物生存。
蛇绿岩它们有25亿年的历史热液喷口在中国北方发现了原始生命形式的证据。在这些甚至更古老的大洋中脊上的物理条件允许氨基酸和其他生物起源前有机分子的无机合成，这种环境可以免受早期高水平的紫外线辐射及其对生物分子的有害物理影响。在这种环境下，生命沉淀和合成的轨迹可能存在于火星上热液喷口喷出的小硫化物铁球中
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