古代进化之谜解决了吗? 2017-05-03 02:15:13

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地球历史上最大的谜团之一就是为什么动物在大约23亿年前氧气水平飙升后才会进化

相反,尽管科学家认为这是一个相对较高的氧气时期,但地球上生命的演变却被称为“无聊的十亿”

地球的早期大气层已经出现了两个主要的氧气浓度峰值 - 一个大约23亿年前,被称为“大氧化事件”,第二个是8亿年前

复杂生命的演变在第二次高峰后才开始起飞

现在,研究人员表示,氧气水平的波动可能会在干预期间保持进化

新的研究结果显示,在第一个峰值后不久,氧气水平急剧下降,而气体浓度至少增加了1000倍,而不是稳定地积累

加州大学河滨分校的生物地球化学家,研究小组之一Timothy Lyons说:“有一个问题就是为什么这个无聊的十亿人很无聊

”康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学的生物地球化学家Noah Planavsky表示,这项研究结果反对“对高氧含量的单向游行的简单化观点”,他于上个月在中国武汉举行的第三届地球生物学国际会议上发表了这项工作

他说:“氧气水平实际上是非常有活力的,上升和下降直到它们超过阈值并将地球推向不同的状态

”但一些研究人员首先质疑氧气在动物出现中的核心作用

并且认为其他环境因素,例如对酶功能很重要的微量金属,可能仍然需要

其他人怀疑进化中的长期间断可能是由于需要很长时间来开发必要的遗传机制

“但是还有Planavsky说,有任何证据支持这两种观点

铁矿石同位素早期的分析基于沉积物岩心分析的深海水体氧化状态在无聊的十亿人中,帽子的氧气浓度可能高达目前大气水平的40%

但是要做出这样的推断,“你需要做出许多可能不正确的假设”,里昂说

Planavsky和他的团队利用一种方法,基于追踪铬同位素从陆地到海洋的运动,这对大气氧含量高度敏感

少量的氧气可以将不溶形式的铬(大陆地壳的一部分)转化为可溶性铬,然后在雨水和河流径流中冲刷到海洋中,通过与铁的反应还原,沉淀在铁矿石矿床

由于较重的铬同位素53 Cr对氧化的敏感性高于52 Cr,因此分析这些铁矿石中铬同位素的比例,然后将它们与暴露于已知氧气水平的铁矿石中的铬同位素进行比较,可以打开“氧气水平的窗口” “在遥远的过去”,普拉纳夫斯基说

通过研究来自澳大利亚,加拿大,中国和美国的古代铁矿石,研究人员发现,在无数十亿的不同阶段,氧含量非常低 - 低于目前大气水平的0.1%

最早的显着铬氧化迹象 - 表明高大气氧含量 - 发生在大约8亿年前

“这是一个非常重要的发现,”澳大利亚悉尼新南威尔士大学的地质学家Malcolm Walter说,他没有参与这项研究

他认为这表明大气中的氧气水平是“动物进化的关键环境约束”

然而,沃尔特强调,遗传创新对复杂生命的进化和多样化也至关重要

在第二次氧化事件之后,进化引擎并没有真正再次发展到2.6亿年,当时寒武纪爆炸在短短2000万年间引发了现代动物门 - 这是一个地质眨眼之间

“直到环境是正确的,直到遗传工具存在,[复杂生命的演变]才不会发生,”沃尔特说

这个故事最初出现在自然新闻中

更正:本文的早期版本错误地指出,寒武纪爆炸在2000万年前产生了现代动物门

经过修订,据报道爆炸在仅仅2000万年就引发了现代动物门