【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。長時間以來令生物學(xué)家感到困惑的一個問題是，生命怎么從微生物躍變?yōu)槎嗉?xì)胞的植物和動物，并終統(tǒng)治這顆藍(lán)色星球?現(xiàn)在，科學(xué)家對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)時期前后的演變時間線。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。藻類等一點更為多而雜的生命形式開始出現(xiàn)，并在生命活動期間釋放出氧氣。隨著藻類分化，出現(xiàn)了另一點以藻類為食的生命形式。隨著時間推移，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 一個更為高效的生物泵 。 這場由氧元素和磷元素推動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)臟器官的動物也開始出現(xiàn)。 并未參與此項研究的哈佛大學(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)會減緩或中止地球生物泵的進(jìn)程。 地球是一個巨大的地質(zhì)化學(xué)機(jī)械，許多過程的執(zhí)行時間尺度為數(shù)百萬年。 這些進(jìn)程的混亂可能會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候，也有可能導(dǎo)致生命的滅絕。