研究为23亿年前的“大氧化事件”注入新生命

   日期:2020-06-16     浏览:23    评论:0    
核心提示:研究为23亿年前的“大氧化事件”注入新生命圣安德鲁斯大学藻类在南非的湖中制造氧气气泡。资料来源:圣安德鲁斯大学这项由圣安德

研究为23亿年前的“大氧化事件”注入新生命
圣安德鲁斯大学

藻类在南非的湖中制造氧气气泡。资料来源:圣安德鲁斯大学
这项由圣安德鲁斯大学领导并于昨天(2月6日星期一)发表在《自然》杂志上的研究,为了解生命是如何随着地球表面的化学变化而进化的提供了新的视角。这些研究人员检查了23亿年前地球“大氧化事件”的地球化学记录,并首次捕获了氮循环对地球表面环境这一重大转变的响应。

圣安德鲁斯大学地球与环境科学学院的奥布里·泽克尔博士领导了这项研究,填补了地球历史中期发生的一次剧烈变化的地球化学记录中约4亿年的空白,当时氧气(O2)首次在大气中积累。

泽克尔博士解释说:“‘大氧化事件’可以说是地球历史上最剧烈的环境变化。它对我们今天所居住的宜人环境的发展至关重要,因为它是普遍需要氧气才能生存的动物进化的先决条件。

过去灾难性的地表剧变为地球科学家研究生物圈如何应对环境变化提供了一个关键窗口。了解地球上的生命在过去是如何应对地球化学变化的,将有助于我们更清楚地预测对未来变化的反应,包括地球变暖的气候。它还将为我们在其他太阳系寻找宜居行星提供信息。”

?岩石核心Zerkle博士和她的同事研究了来自全国Donkerhoek核心库,南非,最近被用于大氧化事件的发生日期,并提供关键的见解关于这个事件影响氮的可用性。氮是所有生物体的基本元素,是蛋白质、氨基酸、DNA和RNA的形成所必需的。因此,作为一种关键的“养分”,氮控制着全球的初级生产力,而初级生产力反过来又调节着气候、风化和地球表面的氧气含量。

泽克尔博士和他的同事马克·克莱尔·庞德博士在南非东克胡克国家岩心图书馆的岩心中保存了超过20亿年的地球历史。资料来源:圣安德鲁斯大学
尽管氮对生命很重要,但在之前的地球化学记录中,关于氮循环如何对地球历史上的关键事件作出反应,存在着重大空白。泽克尔博士的研究成果是一组独特的、高分辨率的沉积岩中氮同位素记录,记录了大氧化事件期间的环境条件。这些详细的记录记录了现代风格的硝酸盐驱动的生态系统的立即开始,同时出现了大气中氧气的第一个证据。

 

她解释说:“我们的数据显示,第一次广泛分布的硝酸盐的出现,可能刺激了复杂生物的迅速多样化,紧跟着全球的氧化作用。构建模块显然已经到位,但仍然存在的问题是,为什么真核生物的进化似乎停滞了10亿年甚至更长时间。”

圣安德鲁斯大学的伊娃·斯图肯博士等研究人员最近对同一时间段的硒同位素进行了研究,支持了这一结果。斯图肯博士和他的同事们发现硒循环被打乱了,这只能用海洋表面氧气的膨胀来解释——氧气足够生成硝酸盐,可能支持复杂的生命。来自加州大学河滨分校的Andrey Bekker博士是这两项研究的合著者,他解释说:“我们现在知道,氧化还原条件有利于大氧化事件之后复杂的生命立即进化。问题是,如果真核生物在古元古代早期没有进化,那么决定生命进化的其他内在控制因素是什么?”

 
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