世界

地球上生命的演变大约在350亿年前开始,但它并不是一个持续或连续的过程在地球历史的中年(180亿到8亿年前),进化停滞不前生命仍然只是一层粘液十亿年这个时期被称为“无聊的十亿年”所以发生了什么

由塔斯马尼亚大学的地质学家领导的一个研究小组开发了新的矿物技术,以追踪过去350亿年来海洋中的微量金属含量和大气中的氧含量

这在以前从未实现过为什么重要

海洋中生命的演变受到痕量金属的强烈影响,因为许多金属(如铜,锌,钴和硒)被海洋物种吸收,对生命和进化变化至关重要我们的UTAS研究团队 - 我是在过去六年中,在许多其他国际地质学家的帮助下,我们收集了来自世界各地的海底沉积物

我们在每个样品中发现了黄铁矿(硫化铁),并使用尖端激光系统分析了22种不同的痕量金属

UTAS,建立了一个独特的3000多个黄铁矿激光分析数据库,以跟踪海洋化学变化,跨越350亿年的时间跨度这一海洋追踪技术产生了一些令人兴奋和完全意想不到的结果最重要的结果与如何追踪海洋中的金属影响了生命的进化回到地球早期的历史,从350亿到180亿年前,单细胞生命进化缓慢但渐进地,与海洋中丰富的可利用痕量金属有关但在“无聊的十亿”期间,从18亿到8亿年前,进化速度减慢这对科学家来说是一个难题我们的研究发表在地球和“行星科学快报”(Planetary Science Letters)表示,减缓的原因是海洋中的微量金属含量下降

导致关键的痕量金属营养物质耗尽,导致氧气含量下降,海洋中的生命面临极大的危险

崩溃但不是造成大规模物种灭绝,海洋生物和进化变化被搁置了十亿年

在无聊的十亿之后,我们的研究表明,海洋中的痕量金属含量在一系列步骤中急剧上升超过2亿年间,从7.5亿到5.5亿年前,伴随着大气中氧气的急剧上升(称为大氧化事件,见下文),导致了寒武纪的生命爆发和逐渐演变到现在生物必需的微量元素对生命和进化至关重要这些元素包括钴,硒,铜,锌,钼,钒和镉某些物种需要这些微量元素才能生存元素是相互关联的进入细胞的化学结构并成为生存的天然营养素钴是维生素B12结构中的中心原子,而锌对于许多物种的生长至关重要UTAS研究小组表明,在地球历史的某些时期,这些微量元素供不应求(如无聊的十亿期)导致进化衰退,而在其他时期,生物必需元素丰富,导致快速的进化变化寒武纪的爆发是相对快速的出现,大约5.42亿年前,最重要的动物门,如化石记录所示,这伴随着其他器官的主要多样化在大约5.8亿年前,大多数生物都是简单的,由偶尔组织成殖民地的个体细胞组成

在接下来的7000万或8000万年中,进化速度加速了一个数量级,生命的多样性开始类似于今天寒武纪的爆炸产生了激烈的科学争论早在19世纪40年代就已经注意到“原始地层”中看似快速出现的化石1859年查尔斯达尔文将其视为可以对抗他的进化论的主要反对意见之一通过自然选择 关于5.4亿年前看似突然出现的寒武纪动物的长期困惑集中在三个关键问题上:UTAS团队的这项最新研究首次证明了海洋中生物必需微量元素的快速增长660万年前开始这是寒武纪生命爆发的原因吗

GOE是地球大气层中氧气的大量增加,地球历史上有两个 - 一个在240亿到250亿年前,一个在大约7亿到5.5亿年前与寒武纪爆炸相对应有几种思想流派关于GOE的起源最受青睐的理论是,GOE是由古代海洋生物(蓝细菌)的急剧增加产生的,这些生物释放氧气作为光合作用的副产品但最先出现了吗

氧气的增加是否加速了生命的进化或生命的增加是否会导致大气氧气迅速升高

无论哪种方式,氧气最终都会积聚在大气中,为生物多样化提供了新的机会,也为大气,岩石,海洋和生物体之间的化学相互作用的性质带来了巨大的变化.UTAS的研究团队使用了一种新方法对于这个问题,展示了两个GOE海洋中微量元素浓度的重大变化,这可能是生命快速扩张的答案

这是塔斯马尼亚研究团队新的旅程的开始,我们将做更多的事情

这项技术但已经很清楚,千年来痕量金属水平出现了很多波动,这些可能有助于我们了解一系列事件,包括生命,鱼类,植物和恐龙的出现,大规模灭绝以及海底的发展黄金和其他矿床



作者:辜谇焯