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dnfsf【科技在線】 大約6.59億年前,sturtian冰河期結(jié)束,地球迅速升溫,進(jìn)入了酷熱的 溫室期 。在這段長達(dá)1500萬年的時(shí)間內(nèi),磷、氧及其他多細(xì)胞生命生長所需的元素大量釋放。 在浮游生物大量出現(xiàn)并成為多細(xì)胞動(dòng)物的食物之前,地球的大陸已經(jīng)經(jīng)歷了融合、分裂和再次融合的過程。 這張時(shí)間線示意圖顯示了地球的地質(zhì)化學(xué)變化與藻類等真核生物的出現(xiàn)之間的聯(lián)系 北京時(shí)間8月25日消息,據(jù)國外媒體宣傳,地球生命至少可以追溯到20億年前,但直到5億年前,生命才快速發(fā)展到可以被肉眼看到的程度。長時(shí)間以來令生物學(xué)家感到困惑的一個(gè)問題是,生命怎么從微生物躍變?yōu)槎嗉?xì)胞的植物和動(dòng)物,并終統(tǒng)治這顆藍(lán)色星球?現(xiàn)在,科學(xué)家對(duì)10億年前生命遺留在巖石中的化學(xué)痕跡進(jìn)行了拆析,發(fā)現(xiàn)很可能是一段劇烈的冰河期導(dǎo)致了多細(xì)胞生命的出現(xiàn)。 在發(fā)表于《自然》(nature)雜志的文案中,研究者細(xì)心重建了生命在 雪球地球 (snowball earth)時(shí)期前后的演變時(shí)間線。大約7億年前,地球發(fā)生過一次嚴(yán)重的冰河期,稱為sturtian冰河期。大約6.59億年前,sturtian冰河期結(jié)束,地球迅速升溫,進(jìn)入了所謂的 溫室期 。隨后,熱氣騰騰的地球又進(jìn)入了marinoan冰河期,冰雪重新覆蓋了幾乎整個(gè)地球。在兩次 雪球地球 之間的1500萬年中,嶄新的地球生命開始出現(xiàn)。 澳大利亞國立大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家約亨 布羅克斯(jochen j。 brocks)與同事對(duì)古老巖石中殘留的細(xì)胞膜痕跡進(jìn)行拆析,希望能明確多細(xì)胞生命出現(xiàn)的過程。細(xì)胞膜由脂類及其副產(chǎn)物組成,可以作為生物標(biāo)記,就如同早期微生物的化石。通過拆析這些細(xì)胞膜的化學(xué)組成變化,布羅克斯和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),在sturtian冰河期之后的溫暖海水中,迅速出現(xiàn)了新的、體型更大的海生浮游藻類。其中一點(diǎn)藻類屬于真核生物,意味著它們已經(jīng)快速發(fā)展出了細(xì)胞核 演化出多細(xì)胞生命的又一個(gè)必要步驟。 不過,如果sturtian冰河期之后的地球沒有發(fā)生地質(zhì)化學(xué)上的重大變化,多細(xì)胞生命也就無法進(jìn)一步演化。從上大氣層到幽暗深海,地球的分子組成必需發(fā)生改變才行。 研究人員指出,當(dāng)雪球地球時(shí)期末段,融化的冰川迅速侵蝕大陸,將大量的營養(yǎng)物質(zhì)輸送到海洋中。充滿礦物質(zhì)的冰雪泥漿傾瀉到海洋里,沉到海底,并且將碳元素固定。一切到這時(shí)候才真正開始。 如此大規(guī)模的還原碳沉積必需由釋放到大氣中的氧來平衡,從而引發(fā)新元古代(neoproterozoic)深海長時(shí)間的產(chǎn)氧過程, 研究者在論文中寫道。原本氧氣含量非常低的地球突然間充滿了氧氣 海洋和大氣中皆是如此。 氧氣含量的上升引起了一系列關(guān)聯(lián)事情,包括水體中磷含量的上升,而這種元素正是組成脫氧核糖核酸(dna)和能量分子 三磷酸腺苷(atp) 的關(guān)鍵成分。藻類等一點(diǎn)更為多而雜的生命形式開始出現(xiàn),并在生命活動(dòng)期間釋放出氧氣。隨著藻類分化,出現(xiàn)了另一點(diǎn)以藻類為食的生命形式。隨著時(shí)間推移,以這些生物體為食的新捕食者也演化了出來。更多的生物體死亡并沉到海底,使越來越多的碳固定下來。正如研究人員所說,地球快速發(fā)展出了 一個(gè)更為高效的生物泵 。 這場(chǎng)由氧元素和磷元素推動(dòng)的一些變化不可阻擋。即使在minoan冰河期的雪球地球之后,熱帶地區(qū)的海洋表面被加熱到60攝氏度,藻類依然能在兩極地區(qū)找到生存空間,并繼續(xù)演化。我們今天所知的生命形式似乎正是出現(xiàn)在雪球期和溫室期之間,并在溫暖的海水中不斷地游移。大約5.5億年前,地球氣候逐漸變得更加穩(wěn)定,具有頭部、尾巴和內(nèi)臟器官的動(dòng)物也開始出現(xiàn)。 并未參與此項(xiàng)研究的哈佛大學(xué)地質(zhì)生物學(xué)家安德魯 克諾爾(andrew knoll)表示,該研究的結(jié)果將改變有關(guān)地球多而雜生命出現(xiàn)的爭論。布羅克斯及其同事的從業(yè)從根本上表明了環(huán)境改變是生命演化的關(guān)鍵。如果沒有氧氣充足的海洋,動(dòng)物就不可能出現(xiàn)在地球上。

這也是近年來科學(xué)家關(guān)注海洋脫氧過程的原因。 由于氣候變化、陸地營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸,海洋中稍微脫氧的地區(qū)被稱為死亡區(qū)。 這些地區(qū)會(huì)減緩或中止地球生物泵的進(jìn)程。 地球是一個(gè)巨大的地質(zhì)化學(xué)機(jī)械,許多過程的執(zhí)行時(shí)間尺度為數(shù)百萬年。 這些進(jìn)程的混亂可能會(huì)完全改變世界的面貌。 換言之,在地球上的生命有可能因此而興旺的情況下,例如海洋中的氧含量和磷含量上升的時(shí)候,也有可能導(dǎo)致生命的滅絕。

標(biāo)題:“地球多而雜生命起源新線索:在冰河期導(dǎo)致多細(xì)胞生命出現(xiàn)”

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