被忽视的微小生物可能引发了地球上生命的爆炸

大约4.8亿年前,地球上出现了令人眼花缭乱的各种生命口味。长期以来,人们一直在猜测是什么刺激了这种新物种的多产辐射,从小行星尘埃构造活动,改为大气中氧气含量激增.

现在,来自美国马里兰州的岩石表明了一个不太可能的主角:史前海洋蠕虫可能对奥陶纪生物多样性大事件.

“想想这些小动物,今天甚至不存在的动物,如何以如此深刻的方式改变进化历史的进程,真是令人难以置信,”惊呼道约翰霍普金斯大学地球生物学家玛雅·戈麦斯。

蠕虫状的重建面部寒武纪时期.(Qohelet12/维基共享资源/CC BY-SA 4.0)

美国研究人员发现一种叫做黄铁矿在切萨皮克湾九个地点的特定沉积物水平中。黄铁矿需要稳定的氧气供应才能从沉积物矿物中形成,但它也很容易与氧气发生反应,从海洋中窃取氧气,然后从大气中窃取氧气。

但是,形成的黄铁矿越多,然后被锁在地下,氧气浓度就越高。它是很久以前测量氧气水平的有用代理。

“这有点像金发姑娘,”解释约翰·霍普金斯大学古气候学家Kalev Hantsoo。“条件必须恰到好处。你必须进行一些混合才能将氧气带入沉积物中,但不能太多,以至于氧气会破坏所有的黄铁矿,并且不会出现净堆积。

在沉积物中看到的黄铁矿水平表明,某种东西正在搅动海底,以防止这种矿物偷回过多的黄铁矿。增加氧气水平.

Hantsoo及其同事强烈怀疑这些早期的海洋沉积物混合器是蠕虫,以及其他与海底相互作用的生物。

“我们假设黄铁矿埋葬......在生物扰动的长期发作期间增加,“研究人员在他们的论文中解释.

寒武纪时期的插图阴茎蠕虫.(Smokeybjb/维基共享资源/CC BY-SA 4.0)

如今,蠕虫和地下的其他生物继续在生物扰动中发挥着巨大作用——物理上混合了土壤的表层,允许液体和氧气交换和其他重要营养素的循环,包括铁、硫和二氧化碳.

研究人员用他们的生物扰动测量更新了以前的史前氧气水平模型。结果表明,氧气水平在数百万年内保持稳定,直到在寒武纪(从 5.388 亿年前开始)和奥陶纪时期。这些增长比以前的重建所建议的要大,但不能无限期地持续下去。

“黄铁矿埋藏效率的提高将是暂时的,因为随着[O2浓度]的升高,生物扰动的加剧最终会在沉积物堆中引入足够的氧化力来抑制黄铁矿的保留,”Hantsoo和团队.

直到4.85-4.45亿年前的奥陶纪,在黄铁矿埋藏中第二次检测到爆发,地球才到达并维持接近现代水平的氧气.这恰逢3000万年的快速进化变化,导致了无数新物种的诞生。

“一直存在一个问题,即氧气水平与历史上进化力量增强的时刻有何关系,你会看到地球上生命的多样性。戈麦斯。

“通过这项工作,我们将能够检查早期海洋的化学成分,并重新解释部分地质记录。

似乎这些氧气的爆发,在蠕虫挖掘的协助下,帮助了地球上生命的壮观多样性繁荣。

这项研究发表在Geochimica et Cosmochimica Acta.

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