早期复杂生命需依赖氧气

《自然》杂志5月20日发表的一项研究显示，地球已知最早的真核生物——所有复杂生命（包括动物、植物和真菌）的祖先——大约在17.5亿年前生活在浅海含氧的海底，并且在约10亿年内没有进入开阔海洋。

这项由麦吉尔大学和加州大学圣塔芭芭拉分校科学家领导的研究，挑战了长期以来认为早期复杂生命出现在缺氧环境或作为浮游生物自由漂流的假设。研究团队发现，古代真核生物几乎只出现在由含氧海底环境形成的岩石中，表明它们至少在其生命周期的一部分需要氧气。

麦吉尔大学研究：早期复杂生命生活在含氧海洋，挑战长期观点

化石与古代环境匹配

研究团队检查了澳大利亚北领地麦克阿瑟盆地和比林杜杜盆地的钻芯微体化石，这里拥有最古老且公认的真核生物化石。在17.5亿至14亿年前，该地区是一个浅海内陆海，有泻湖、泥滩和宁静的沿海水域。当时大气中的氧气含量不到现代水平的1%。

共同第一作者、加州大学圣塔芭芭拉分校古生物学家 Leigh Anne Riedman 负责制备和鉴定真核微体化石，而共同第一作者 Maxwell Lechte 和麦吉尔大学的 Galen Halverson 教授则通过沉积学和地球化学方法分析古代环境。他们将化石与四种不同环境——泻湖、潮间带、沿海地区和近海水域——进行匹配，并利用黄铁矿等矿物指标确定氧气水平。

"我们发现，目前所知最古老的真核生物已经以某种方式需要氧气，"Riedman 说。"通过它们在样本中的分布，我们能够判断它们生活在海底或海底内部。"

在海底停留10亿年

研究结果表明，真核生物可能在其早期历史中就已经获得了线粒体——所有现存真核生物中负责能量生产的细胞器。生活在海底使祖先真核生物与其他生物密切接触，促进了自由生活的细菌被整合成为线粒体。

这种受限的栖息环境也可能解释了为什么真核生物在出现后的近10亿年里既没有大量繁殖也没有多样化。"8亿年前的化石与17亿年前的化石，大部分都是同一批角色，"Riedman 和资深作者、加州大学圣塔芭芭拉分校教授 Susannah Porter 解释道。

更广泛的影响

"化石的分布还表明，真核生物可能生活在海底，并且直到大约10亿年后才扩散到开阔海洋，这将再次改变生物圈，"现就职于悉尼大学的 Lechte 说。这项研究得到了西蒙斯基金会、戈登与贝蒂·摩尔基金会以及 NASA 外生物学项目的支持。