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新研究质疑动物起源论 早期动物或仅需少量氧气

http://www.kexue.com 2014-02-19 09:20:51 科技日报  发表评论


实验中的面包屑软海绵

  科学最强大的定律之一,即在地球上当大气中氧气含量上升至接近现代水平时,复杂的生命才能得以进化。而南丹麦大学和美国加州技术研究所的科学家对此理论提出了挑战,他们通过对丹麦奥胡斯峡湾处捕获的一种常见小海绵研究发现,这个酷似最早期动物的物种在生活甚至生长中并不需要高水平的氧气。生命的起源及进化或将有全新认知。该研究结果刊登在最新一期的《美国国家科学院院刊》上。

  复杂生命的起源是科学的最大谜团之一。第一个小的原始细胞如何演变成今天地球上存在的高级生命形式的多样性呢?在所有教科书中的解释都是因为氧气:复杂生命的进化是由于6.30亿年到6.35亿年前大气中的氧气水平开始升高。

  但是,对丹麦奥胡斯峡湾一种常见的海绵球的新研究表明,这种解释需要重新考虑。研究表明,在非常有限的氧气供应下,动物可以生活,甚至生长。南丹麦大学地球演化北欧中心丹尼尔-米尔斯博士说:“研究表明,当大气中氧的含量仅为目前大气的0.5%,动物仍可以生活和成长,氧气含量低并不能阻止动物的起源。”

  数十亿年前,生命仅由简单的单细胞生命形式构成。动物的出现恰好是大气中氧气显著上升之时,因此,似乎显示出这两个事件存在关联,并得出结论是氧含量的增加导致了动物的进化。米尔斯说:“至少据我所知并非如此,因为并没有人测试过动物究竟需要多少氧气,因此我们决定对此进一步探究。”

  海绵在地球上动物中最酷似原始动物,这次研究采用的奥胡斯峡湾面包屑软海绵距离南丹麦大学海洋生物研究中心不远,米尔斯说:“当我们把海绵放在实验装置中,即便氧气含量仅为现今大气中浓度的0.5%,它们仍继续呼吸和生长。这比我们以为的维系动物生存所需氧气的基本水平要低。”

  现在最大的问题是:如果低水平的氧气没有阻止动物进化,那么是什么在起作用呢?为什么数十亿年之前生命只包含原始的单细胞细菌和变形虫,而之后产生了复杂的生命体呢?

  米尔斯说:“一定有其他的生态和进化机制在发挥作用。也许生命进化中保持微生物的形态如此之久,是由于它用了一段时间以形成构造一种动物所需的生物组织。也许古代的地球缺乏动物,仅仅因为复杂的、多细胞体很难进化。”

  来自其地球演化北欧中心的同事已证明,实际上在复杂的生命进化之前,氧气水平至少已经急剧上升过一次。虽然大量的氧气可以得到利用,但这并没有导致复杂生命体的发展。

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