近日，一項(xiàng)關(guān)于地球早期生命演化的重要研究在《科學(xué)》雜志上發(fā)表，揭示了復(fù)雜生物從微生物世界向宏體復(fù)雜生命世界轉(zhuǎn)變的奧秘。
元古宙，這個(gè)跨越了25億年至5.39億年前的地質(zhì)時(shí)期，見(jiàn)證了單細(xì)胞真核生物的起源、簡(jiǎn)單多細(xì)胞化以及復(fù)雜多細(xì)胞生物的初步輻射。然而，長(zhǎng)久以來(lái)，科學(xué)家們對(duì)這段演化歷程的理解一直缺乏大數(shù)據(jù)層面的定量描述。
為了填補(bǔ)這一空白，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所早期生命研究團(tuán)隊(duì)攜手南京大學(xué)、美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)、香港大學(xué)等十家單位的20位研究者，歷經(jīng)六年時(shí)間，創(chuàng)建了全球最全面的早期地球古生物地層數(shù)據(jù)庫(kù)。他們利用超算和人工智能等大數(shù)據(jù)分析手段，首次繪制出了距今20億年至5億年前元古宙至寒武紀(jì)早期的真核生物多樣性演化曲線。
這項(xiàng)研究揭示，復(fù)雜生命在元古宙中期經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的早期演化過(guò)程，并在新元古代發(fā)生了多次大輻射和大滅絕事件。首個(gè)可信的真核生物化石出現(xiàn)在距今約17億年前，此后真核生物的多樣性雖然保持較低水平，但呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。
然而，這一進(jìn)程在約7.2億年前被全球性“雪球地球”大冰期打斷。隨著大冰期的結(jié)束，真核生物的物種多樣性開(kāi)始迅速增加，并頻繁發(fā)生波動(dòng)。在埃迪卡拉紀(jì)，發(fā)生了多次生物大輻射和大滅絕事件，其中包括約6.35億到5.8億年前的生物大輻射事件，以及緊隨其后發(fā)生的真核生物演化史上的第一次大滅絕事件。
這些事件導(dǎo)致了許多優(yōu)勢(shì)類(lèi)型的真核生物大量滅絕，而以動(dòng)物為代表的形態(tài)更為復(fù)雜的宏體生物則迎來(lái)了快速輻射。然而，這些體型較大的復(fù)雜生物在埃迪卡拉紀(jì)末期又遭遇了兩次明顯的多樣性下降，代表了動(dòng)物演化史上最早的兩次大滅絕事件。
這項(xiàng)研究通過(guò)大數(shù)據(jù)方法，首次定量化地描繪了早期地球15億年的生命演化歷程，從復(fù)雜生命的起源、輻射、滅絕，到再次輻射至現(xiàn)代復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)形成的早期演化過(guò)程。研究結(jié)果顯示，“雪球地球”大冰期等極端氣候事件的發(fā)生會(huì)嚴(yán)重阻礙地球早期生物圈的演化進(jìn)程，導(dǎo)致生物大滅絕事件的出現(xiàn)。
隨著大冰期事件的結(jié)束，地表溫度回暖以及大氣氧含量升高等因素促成了新一輪復(fù)雜生物大輻射事件。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)了生命從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的演化并非簡(jiǎn)單線性的歷程，而是呈長(zhǎng)期滯緩與相對(duì)快速輻射交替發(fā)展的模式。
該研究還強(qiáng)調(diào)了地表溫度與氧氣含量等環(huán)境因素的驟變對(duì)早期地球復(fù)雜生命演化的巨大影響。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)科學(xué)家探索極端環(huán)境下的地外生命和評(píng)估未來(lái)地球的宜居性演化提供了重要參考。
