近日，一項關于地球早期生命演化的重要研究在《科學》雜志上發(fā)表，揭示了復雜生物從微生物世界向宏體復雜生命世界轉變的奧秘。
元古宙，這個跨越了25億年至5.39億年前的地質(zhì)時期，見證了單細胞真核生物的起源、簡單多細胞化以及復雜多細胞生物的初步輻射。然而，長久以來，科學家們對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。
為了填補這一空白，中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所早期生命研究團隊攜手南京大學、美國弗吉尼亞理工大學、香港大學等十家單位的20位研究者，歷經(jīng)六年時間，創(chuàng)建了全球最全面的早期地球古生物地層數(shù)據(jù)庫。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早期的真核生物多樣性演化曲線。
這項研究揭示，復雜生命在元古宙中期經(jīng)歷了漫長的早期演化過程，并在新元古代發(fā)生了多次大輻射和大滅絕事件。首個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)定增長的趨勢。
然而，這一進程在約7.2億年前被全球性“雪球地球”大冰期打斷。隨著大冰期的結束，真核生物的物種多樣性開始迅速增加，并頻繁發(fā)生波動。在埃迪卡拉紀，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。
這些事件導致了許多優(yōu)勢類型的真核生物大量滅絕，而以動物為代表的形態(tài)更為復雜的宏體生物則迎來了快速輻射。然而，這些體型較大的復雜生物在埃迪卡拉紀末期又遭遇了兩次明顯的多樣性下降，代表了動物演化史上最早的兩次大滅絕事件。
這項研究通過大數(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，從復雜生命的起源、輻射、滅絕，到再次輻射至現(xiàn)代復雜生態(tài)系統(tǒng)形成的早期演化過程。研究結果顯示，“雪球地球”大冰期等極端氣候事件的發(fā)生會嚴重阻礙地球早期生物圈的演化進程，導致生物大滅絕事件的出現(xiàn)。
隨著大冰期事件的結束，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雜生物大輻射事件。這一發(fā)現(xiàn)進一步證實了生命從簡單到復雜的演化并非簡單線性的歷程，而是呈長期滯緩與相對快速輻射交替發(fā)展的模式。
該研究還強調(diào)了地表溫度與氧氣含量等環(huán)境因素的驟變對早期地球復雜生命演化的巨大影響。這一發(fā)現(xiàn)對科學家探索極端環(huán)境下的地外生命和評估未來地球的宜居性演化提供了重要參考。
