挑战地球生命起源教科书：“低氧”而非“富氧”造就了生物

　　根据一项新的研究，与之前的观点相反，标志着多细胞生物兴起的阿瓦隆大爆发并不是由氧气水平增加引发的。这项分析古代岩石的研究表明，当这些生命形式出现时，氧气水平比今天要低。这一发现挑战了关于地球生命起源的现有理论，表明低氧水平实际上可能促进了这些生物的发展。

　　

氧气并没有催化地球上第一批多细胞生物的迅速生长。新研究结果推翻了70年来的一个假设，即是什么导致了数亿年前海洋动物的爆发。

在6.85亿到8亿年前，阿瓦隆（Avalon）大爆发——更著名的寒武纪大爆发的前身——标志着地球海洋中多细胞生物的出现。在这个时代之前，世界被单细胞变形虫、藻类和细菌统治了20多亿年。阿瓦隆大爆发见证了生物多样性的突然激增，海绵和其他复杂的多细胞生物取代了它们简单的单细胞生物。

此前，人们认为这种进化复杂性的重大飞跃是由氧气水平的增加引起的。然而，哥本哈根大学与伍兹霍尔海洋学研究所、南丹麦大学和隆德大学等机构合作进行的最新研究推翻了这一观点。

挑战关于氧气作用的主流观点

通过分析阿曼山脉的古代岩石样本的化学成分，研究人员已经能够“测量”这些多细胞生物出现时世界海洋中的氧浓度。出乎意料的是，结果表明地球上的氧浓度并没有增加。事实上，当时的氧气含量仍然比现在低5-10倍，这大约是珠穆朗玛峰高度的两倍。

“我们的测量结果很好地说明了当时世界海洋中的平均氧气浓度。对我们来说，很明显，当更先进的动物开始进化并统治地球时，氧气的含量并没有大幅增加。事实上，有一点轻微的减少，”副教授Christian J. Bjerrum说，他在过去的20年里一直在量化生命起源的条件。

重塑我们对生命起源的理解

这一新的研究结果终结了一个长达70年的研究故事，这个故事认为，更高的氧气浓度在我们星球上更高级生命的发展中起着中心作用。

“我们现在非常确定地知道，氧气并没有控制地球上生命的发展，这一事实为我们提供了一个关于生命如何出现以及什么因素控制了生命的成功的全新故事，”研究人员说，并补充道:“具体来说，这意味着我们需要重新思考童年学习中我们认为正确的许多事情。教科书需要修改和重写。”

还有很多研究人员不知道的，以及大量的争议。因此，Bjerrum希望新的结果可以激励世界各地的其他研究人员从新的角度重新考虑他们以前的结果和数据。

“世界上有很多研究部门，包括美国和中国，都对这个话题做了大量的研究，如果在氧气没有推动生命发展的基础上解释这些研究的早期结果，可能会提供重要的新细节，”研究人员说。在这项新研究中，研究人员分析了来自阿曼北部阿曼山脉等地的岩石样本。在阿瓦隆火山爆发期间，这些山脉位于海底，当时生物多样性迅速繁盛。研究人员已经从世界上三个不同山脉的化石中证实了他们的发现:阿曼山脉(阿曼)、麦肯齐山脉(加拿大西北部)和中国南方的长江三峡地区。随着时间的推移，陆地上的粘土和沙子被冲刷到海洋中，在海底沉积成层。通过深入这些层并检查它们的化学成分，研究人员可以获得特定地质时期海洋化学的图片。研究人员利用在山区发现的铊和铀同位素进行了分析，从中提取数据，并以此计算出数亿年前的氧气水平。

缺氧:生命的催化剂?

那么，如果不是额外的氧气，是什么引发了那个时代的生命大爆发呢?也许恰恰相反，研究人员解释道:

“有趣的是，多细胞生物的爆发发生在大气和海洋氧气浓度较低的时候。这表明生物受益于较低的氧气水平，能够在和平中发展，因为水的化学成分自然地保护了它们的干细胞，”Christian J. Bjerrum说。

据研究人员称，在癌症研究中，在人类和其他动物的干细胞中也研究了同样的现象。在这里，隆德大学的同事们观察到，低氧水平对于控制干细胞至关重要，直到生物体决定细胞应该发育成特定类型的细胞，比如肌肉细胞。

“我们知道动物和人类必须能够维持低浓度的氧气来控制他们的干细胞，这样才能缓慢而可持续地发育。在氧气过多的情况下，细胞会发育，在最坏的情况下，会剧烈变异并死亡。Christian J. Bjerrum总结道:“这种机制在当时的应用远非不可思议。”

参考文献:“Widespread seafloor anoxia during generation of the Ediacaran Shuram carbon isotope excursion” by Chadlin M. Ostrander, Christian J. Bjerrum, Anne-Sofie C. Ahm, Simon R. Stenger, Kristin D. Bergmann, Mohamed A. K. El-Ghali, Abdul R. Harthi, Zayana Aisri and Sune G. Nielsen, 8 May 2023, Geobiology.