“地球多而杂生命起源新线索：在冰河期导致多细胞生命出现”

【科技在线】 大约6.59亿年前，sturtian冰河期结束，地球迅速升温，进入了酷热的 温室期 。在这段长达1500万年的时间内，磷、氧及其他多细胞生命生长所需的元素大量释放。 在浮游生物大量出现并成为多细胞动物的食物之前，地球的大陆已经经历了融合、分裂和再次融合的过程。 这张时间线示意图显示了地球的地质化学变化与藻类等真核生物的出现之间的联系 北京时间8月25日消息，据国外媒体宣传，地球生命至少可以追溯到20亿年前，但直到5亿年前，生命才快速发展到可以被肉眼看到的程度。长时间以来令生物学家感到困惑的一个问题是，生命怎么从微生物跃变为多细胞的植物和动物，并终统治这颗蓝色星球?现在，科学家对10亿年前生命遗留在岩石中的化学痕迹进行了拆析，发现很可能是一段剧烈的冰河期导致了多细胞生命的出现。 在发表于《自然》(nature)杂志的文案中，研究者细心重建了生命在 雪球地球 (snowball earth)时期前后的演变时间线。大约7亿年前，地球发生过一次严重的冰河期，称为sturtian冰河期。大约6.59亿年前，sturtian冰河期结束，地球迅速升温，进入了所谓的 温室期 。随后，热气腾腾的地球又进入了marinoan冰河期，冰雪重新覆盖了几乎整个地球。在两次 雪球地球 之间的1500万年中，崭新的地球生命开始出现。 澳大利亚国立大学的地质学家约亨 布罗克斯(jochen j。 brocks)与同事对古老岩石中残留的细胞膜痕迹进行拆析，希望能明确多细胞生命出现的过程。细胞膜由脂类及其副产物组成，可以作为生物标记，就如同早期微生物的化石。通过拆析这些细胞膜的化学组成变化，布罗克斯和他的团队发现，在sturtian冰河期之后的温暖海水中，迅速出现了新的、体型更大的海生浮游藻类。其中一点藻类属于真核生物，意味着它们已经快速发展出了细胞核 演化出多细胞生命的又一个必要步骤。 不过，如果sturtian冰河期之后的地球没有发生地质化学上的重大变化，多细胞生命也就无法进一步演化。从上大气层到幽暗深海，地球的分子组成必需发生改变才行。 研究人员指出，当雪球地球时期末段，融化的冰川迅速侵蚀大陆，将大量的营养物质输送到海洋中。充满矿物质的冰雪泥浆倾泻到海洋里，沉到海底，并且将碳元素固定。一切到这时候才真正开始。 如此大规模的还原碳沉积必需由释放到大气中的氧来平衡，从而引发新元古代(neoproterozoic)深海长时间的产氧过程， 研究者在论文中写道。原本氧气含量非常低的地球突然间充满了氧气 海洋和大气中皆是如此。 氧气含量的上升引起了一系列关联事情，包括水体中磷含量的上升，而这种元素正是组成脱氧核糖核酸(dna)和能量分子 三磷酸腺苷(atp) 的关键成分。藻类等一点更为多而杂的生命形式开始出现，并在生命活动期间释放出氧气。随着藻类分化，出现了另一点以藻类为食的生命形式。随着时间推移，以这些生物体为食的新捕食者也演化了出来。更多的生物体死亡并沉到海底，使越来越多的碳固定下来。正如研究人员所说，地球快速发展出了 一个更为高效的生物泵 。 这场由氧元素和磷元素推动的一些变化不可阻挡。即使在minoan冰河期的雪球地球之后，热带地区的海洋表面被加热到60摄氏度，藻类依然能在两极地区找到生存空间，并继续演化。我们今天所知的生命形式似乎正是出现在雪球期和温室期之间，并在温暖的海水中不断地游移。大约5.5亿年前，地球气候逐渐变得更加稳定，具有头部、尾巴和内脏器官的动物也开始出现。 并未参与此项研究的哈佛大学地质生物学家安德鲁 克诺尔(andrew knoll)表示，该研究的结果将改变有关地球多而杂生命出现的争论。布罗克斯及其同事的从业从根本上表明了环境改变是生命演化的关键。如果没有氧气充足的海洋，动物就不可能出现在地球上。

这也是近年来科学家关注海洋脱氧过程的原因。 由于气候变化、陆地营养物质的运输，海洋中稍微脱氧的地区被称为死亡区。 这些地区会减缓或中止地球生物泵的进程。 地球是一个巨大的地质化学机械，许多过程的执行时间尺度为数百万年。 这些进程的混乱可能会完全改变世界的面貌。 换言之，在地球上的生命有可能因此而兴旺的情况下，例如海洋中的氧含量和磷含量上升的时候，也有可能导致生命的灭绝。