地球生命或始於25億年前氧氣大爆發
一項研究指出，地球上的生命也許開始於25億年前一種微型池塘植物的氧氣大爆發。
一項研究指出，地球上的生命也許開始於25億年前一種微型池塘植物的氧氣大爆發。在此之後的1億年間，在生存在淺海中的藍藻釋放出的微弱氧氣流中，地球上逐漸形成了含氧量豐富的大氣。
科學家將這一過程稱為“大氧化事件”。當時，地球上正好發生了板塊重組，產生了大量淺海，正適合能進行光合作用的生物生存。
在這項發表在期刊Science Advances上的研究中，科學家們公佈的最新化學數據顯示，由藍藻產生的氧氣爆發曾使地球上的大氣濃度出現了暫時性的增加。一項研究指出，地球上的生命也許開始於25億年前一種微型池塘植物的氧氣大爆發。
在此之後的1億年間，在生存在淺海中的藍藻釋放出的微弱氧氣流中，地球上逐漸形成了含氧量豐富的大氣。
科學家將這一過程稱為“大氧化事件”。當時，地球上正好發生了板塊重組，產生了大量淺海，正適合能進行光合作用的生物生存。
這是地球的歷史上的一個重要時刻，因為充足的氧氣為臭氧層的形成創造了條件，而臭氧則能將來自太陽的有害紫外線過濾除去，使得許多新型生物得以出現。
加拿大滑鐵盧大學的布萊恩?坎德爾教授(Brian Kendall)表示：“地球表面氧氣的出現很可能是一個複雜的過程，先是出現了少許氧氣，然後氧氣的數量達到了某個臨界點。”
“直到現在，我們都無法確定，25億年前的氧氣濃度是否處在一個穩定的水平。”
“而我們獲得的最新數據則能針對這一問題給出一個更加確鑿的答案。”
在這項發表在期刊Science Advances上的研究中，科學家們公佈的最新化學數據顯示，由藍藻產生的氧氣爆發曾使地球上的大氣濃度出現了暫時性的增加。
做出該發現的專家分別來自阿爾伯塔大學，滑鐵盧大學，亞利桑那州立大學，加州大學河濱分校和佐治亞理工學院。
該研究支持了由亞利桑那州立大學的艾利爾?安巴爾教授(Ariel Anbar)於2007年提出的一項理論。當時，他手下的研究人員在現在澳大利亞西部的一處古代海洋海床上的黑色頁岩中，發現了這些微弱的氧氣流留下的原始證據。
這些黑色頁岩中含有濃度很高的鉬和錸，而這兩種元素的形成時間比大氧化事件要早得多。鉬和錸常出現於陸地上的硫化物中，對氧原子極其敏感。一旦這些硫化物接觸到氧氣，鉬和錸就會被釋放到河水中，並最終沉積在海床上。
在最新的這項研究中，坎德爾教授的團隊對同樣的岩石進行了分析，尋找另一種名為鋨的元素(同樣存在於陸地上的硫化物中)，發現與之相符的是更強的大陸風化作用，而這是大氣中出現了氧氣的結果。
“我們在按照時間順序追蹤大氣的變化情況，希望能弄清氧氣含量是如何增長到能夠支撐複雜生命存活的水平的。”阿爾伯塔大學的地球與大氣科學家羅布?克里瑟教授(Rob Creaser)。
“地球剛開始形成的時候，大氣中沒有氧氣。我們使用了阿爾伯塔大學的分析設備，對這些岩石樣本進行了精密的分析，從而獲取了氧氣通過光合作用集聚起來的速度。”
阿克巴爾教授(Professor Akbar)還補充道：“地球是如何形成含氧大氣的？出現這一現象的原因又是什麼？這是地球歷史上最深刻難解的謎題之一。”
大氧化事件
在地球剛剛形成後的數億年時間裡，大氣中都沒有氧氣。
而多虧光合細菌，今天我們的大氣中，20%都是氧氣。這些細菌能夠像樹木和其它植物一樣，消耗二氧化碳，釋放出氧氣。它們為地球上需要氧氣才能生存的生物的出現和繁衍打下了基礎。
科學家將地球大氣中首次出現氧氣的事件稱為大氧化事件。它發生在距今約24億年前，但近期在南非發現的一些證據顯示，在此之前，即29.6億年前，地球上也出現過短暫的氧氣集聚事件，還一度出現過淺淺的海洋
28億年前“太古代大爆發”讓生命誕生
地球生命的起源一直是困擾科學家的難題，然而日前美國麻省理工學院科學家研究發現，大約在30億年前隨著早期動物開始學會如何利用來自太陽的能量，地球上的生命突然進入一個爆發期。 約25億年前氧氣開始積聚
據國外媒體報道，專家們對遠古基因進行了深入研究，並繪製出一幅地球最早期動物的圖景。他們認為，當微生物開始學會利用氧氣和來自太陽的能量生活時，最早期的生命開始進化和發展。美國麻省理工學院研究人員分析了1000個如今仍然存在的關鍵基因，並掌握了它們是如何從遠古時期進化過來的。
專家們還研製了一種“基因化石”，這種“基因化石”不僅僅可以告訴人們基因是如何形成的，也可以讓人們知道遠古微生物是如何支配這些基因的。他們的計算結果顯示，所有的現存基因，大約有27%形成於33億年前到28億年前之間。在大約5.8億年前，地球上的生命開始進入了一個快速變化時期，即寒武紀生命大爆發時期，當時生命形態複雜多樣。
化石幫助古生物學家制定出生命進化的編年史，但是如果想繪製出寒武紀之前的30億年間的生命圖景則相當困難，因為那個時期的軟體動物很少會留下化石印跡。不過，那些早期生命形態仍然留下了一種細微的化石：DNA。
因為所有的生物體都從父輩那裡遺傳基因組，因此麻省理工學院的計算生物學家推理認為，他們可以利用現代基因組推想古代微生物的進化過程。他們將不斷增長的基因組庫中的信息與一種數學模型結合起來。這種數學模型考慮到了數百萬年間各種基因遺傳、交換和丟失的因素。
專家埃裡克·阿爾姆和勞倫斯·戴維將這一時期稱為“太古代大爆發”。由於他們識別的許多新基因都與氧氣有關，因此阿爾姆和戴維首先考慮到，氧氣的出現可能也是造成“太古代大爆發”的原因之一。科學家認為，直到大約25億年前，氧氣才開始在地球大氣層中出現並不斷積聚，並可能在“大氧化事件”中殺死了大量的厭氧生命。阿爾姆表示，“‘大氧化事件’可能是細胞生命史上最嚴重的災難事件，不過我們還沒有發現任何的生物學記錄。 ”
氧氣基因28億年前出現
然而，進一步深入研究發現，利用氧氣的基因直到28億年前的“太古代大爆發”末期才出現。這一發現與地球化學家關於“大氧化事件”的設想更為一致。阿爾姆和戴維相信，他們已經發現了現代電子轉移的最初來源。電子轉移是一個生物化學過程，它負責在細胞膜內運送電子。電子轉移被動物用來呼吸氧氣，植物和某些微生物在光合作用時也需要這一過程，光合作用直接收穫太陽的能量。一種被稱為“生氧光合作用”的光合作用被認為是與“大氧化事件”的氧氣產生有關，也與我們今天呼吸的氧氣有關。
專家認為“太古代大爆發”期間的電子轉移應該經歷了進化生命歷史的數個重要階段，如呼吸作用、光和作用等，兩個階段都引發了生物圈收穫和存儲了大量的能量。戴維表示，“雖然研究結果並沒有完全說明電子轉移的進化是否直接導致‘太古代大爆發’。但是，我們可以推測到，生物圏一定是得到了更多的能量，才可以支持更大、更復雜的微生物生態系統。 ”
最新研究發現30億年前地球生命曾進入爆發期
大約在30億年前隨著早期生命開始學會如何利用來自太陽的能量，地球上的生命突然進入一個爆發期。
本圖顯示了生命之樹截面上古代基因組中基因家族的進化。其中，小圓形分格的大小表示體系中進化事件的數量，薄片代表事件類型，如紅色代表基因形成，藍色代表基因複製，綠色代表基因橫向轉移，黃色代表基因丟失。據國外媒體報道，美國麻省理工學院科學家近日研究發現，大約在30億年前隨著早期動物開始學會如何利用來自太陽的能量，地球上的生命突然進入一個爆發期。
科學家們對遠古基因進行了深入研究，並繪製出一幅地球最早期動物的圖景。他們認為，當微生物開始學會利用氧氣和來自太陽的能量生活時，最早期的生命開始進化和發展。美國麻省理工學院研究人員研究了1000個如今仍然存在的關鍵基因，並掌握了它們是如何從遠古時期進化過來的。
科學家們研製了一種“基因化石”，這種“基因化石”不僅僅可以告訴人們基因是如何形成的，也可以讓人們知道遠古微生物是如何支配這些基因的。他們的計算結果顯示，所有的現存基因，大約有27%形成於33億年前到28億年前之間。在大約5.8億年前，地球上的生命開始進入了一個快速變化時期，即寒武紀生命大爆發時期，當時生命形態複雜多樣。
化石可以幫助古生物學家制定出生命進化的編年史，但是如果想繪製出寒武紀之前的30億年間的生命圖景則相當困難，因為那個時期的軟體動物很少會留下化石印跡。不過，那些早期生命形態仍然留下了一種細微的化石：DNA。
由於所有活著的生物體都從父輩那裡遺傳基因組，因此麻省理工學院的計算生物學家推理認為，他們可以利用現代基因組推想古代微生物的進化過程。他們將不斷增長的基因組庫中的信息與一種數學模型結合起來。這種數學模型考慮到了數百萬年間各種基因遺傳、交換和丟失的因素。
科學家埃裡克-阿爾姆和勞倫斯-戴維將這一時期稱為“太古代大爆發”。由於他們識別的許多新基因都與氧氣有關，因此阿爾姆和戴維首先考慮到，氧氣的出現可能也是造成“太古代大爆發”的原因之一。科學家認為，直到大約25億年前，氧氣才開始在地球大氣層中出現並不斷積聚，並可能在“大氧化事件”中殺死了大量的厭氧生命。阿爾姆表示，“‘大氧化事件’可能是細胞生命史上最嚴重的災難事件，不過我們還沒有發現任何的生物學記錄。”
然而，進一步深入研究發現，利用氧氣的基因直到28億年前的“太古代大爆發”末期才出現。這一發現與地球化學家關於“大氧化事件”的設想更為一致。阿爾姆和戴維相信，他們已經發現了現代電子轉移的最初來源。電子轉移是一個生物化學過程，它負責在細胞膜內運送電子。電子轉移被動物用來呼吸氧氣，植物和某些微生物在光合作用時也需要這一過程，光合作用直接收穫太陽的能量。一種被稱為“生氧光合作用”的光合作用被認為是與“大氧化事件”的氧氣產生有關，也與我們今天呼吸的氧氣有關。
“太古代大爆發”期間的電子轉移進化應該經歷了生命歷史的數個關鍵階段，如光合作用、呼吸作用等，兩個階段都導致生物圈收穫和存儲了大量的能量。戴維表示，“我們的研究結果並沒有說明電子轉移的進化是否直接導致‘太古代大爆發’。但是，我們可以推測到，生物圏得到了更多的能量，因此可以支持更大、更復雜的微生物生態系統。”
科學家找到地球“生命大爆發”的原因
騰訊科學訊 一項新研究顯示，地球從“大氧化事件”到“生命大爆發”期間，大氣氧濃度不到現代數值的0.1%，不足以支持動物出現，出現了所謂“沉悶的十幾億年”。在大約6億年前到5億年前，大氣氧氣濃度突然升高，幾乎所有動物都在這一時期出現，
王相力說，過去科學界通常認為，地球大氣氧濃度演化分為4個階段：第一階段是從約46億年前地球形成到24億年前，大氣主要為無氧狀態；第二階段是24億年前開始的“大氧化事件”時期，可能持續了2至3億年，大氣氧濃度激增至現代數值的1％；第三階段是“大氧化”停歇到“生命大爆發”期間（約21億年前到6億年前），大氣氧濃度維持在現代數值1％的狀態；第四階段是指“生命大爆發”至今，大氣氧濃度上升至現代數值並維持至今。
參與研究的耶魯大學博士後王相力表示，他們分析了採集自中國、美國、加拿大和澳大利亞淺海沉積的富鐵沉積物和頁岩，這些岩石的年代從30億年前持續到現在。在氧濃度較高的情況下，地球岩石中的部分鉻同位素易被氧化並溶於水，流進海洋，造成岩石中的這部分鉻同位素含量降低。因此研究不同歷史時期的岩石鉻同位素水平可反映相關年代的大氣氧濃度。
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