作者:晋楠 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/1/18 13:31:05
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复杂生命23亿年前或有一个错误开端

 

氧气不只是现代现象。 图片来源:Reinhard Dirscherl/Getty

约23亿年前,早期地球是一个与现在完全不同的缺乏氧气的世界,但随后它短暂而又神秘地获得了富氧大气层。这个被称为Lomagundi的事件可能提供了出现复杂的、类似动物的生命的短暂机遇,并在我们今天看到的所有动物的祖先出现之前演化了数十亿年。

地球据认为在距今8亿年前开始发展其现代的富氧大气层。这是化石记录中首次出现生物上复杂的、呼吸氧气的动物的时间,它让很多人认为动物生命在大气氧气升高之后才可能出现。在8亿年以前,地球上可能几乎没什么气态氧,2014年发表的一项研究认为,当时的氧气可能是目前水平的0.1%。

但发生在距今23亿年前至21亿年前的Lomagundi事件是早期贫氧世界的一个例外。对Lomagundi岩石的化学分析表明,深海中埋藏的有机碳突然增高。对于为什么地球在如此短的时间内获得又丢失富氧大气层,目前尚无共识。

为了更好地了解当时的氧气水平,Kipp与同事分析了这一间隔时期海床岩石中的硒。Lomagundi岩石中这种元素的存在表明大气中含有氧气:陆地上岩石在氧气存在时风化会释放出硒。河流随后把硒带入大海,它在那里逐渐在海床上积累。

但还有另一个因素在发挥作用。浅海中的微生物会代谢出硒元素,改变其自然出现的两种同位素的平衡,硒-78和硒-82。微生物确切地代谢了多少硒以及其同位素如何平衡变化,均受到浅海中溶解了多少氧气的影响。

Kipp及其同事检测了全球各地Lomagundi岩石中硒同位素比例,然后评估了这一时间浅海中溶解的氧气水平。他们的计算表明这一水平可能至少达到每升水含5微摩尔的氧气。

这远低于现代海洋中每升水蕴含325摩尔氧气,但依然显著高于今天生活的一些简单海洋动物的最低氧气需求,它们可以在每升水含0.9微摩尔的条件下生存。不过科学家认为,尽管这一时期氧气水平骤然上升,但生命显然未变得更加复杂。(晋楠)

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