低氧水平将地球上的进化推迟了20亿年

一项新的研究声称，地球中世纪的低水平大气氧气阻碍了20亿年的进化，这引发了关于地球生命起源的新问题。

英国埃克塞特大学的蒂姆·伦顿 (Tim Lenton) 教授和斯图尔特·戴恩斯 (Stuart Daines) 创建了一个计算机模型，以解释尽管早期光合作用已经产生了氧气，但氧气如何稳定在低水平并未能上升。

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这项研究还有助于解释为什么大约24亿年前将氧气引入大气的 “大氧化事件” 没有产生现代水平的氧气。

研究人员解释了有机物质-简单生命形式的尸体-如何在地球的沉积岩中积累。在巨大的氧化之后，一旦板块构造将这些沉积物推向地表，它们就首次与大气中的氧气发生反应。

大气中的氧气越多，它与这种有机物质的反应就越快，从而产生了一种调节机制，从而使沉积物以相同的速度消耗了氧气。

这种机制随着陆地植物的兴起和全球光合作用的增加而破裂。大气中氧气浓度的增加最终使对氧气的控制不堪重负，这意味着它最终可能会上升到我们今天习惯的水平。

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这帮助动物在土地上定居，最终导致人类的进化。该模型表明，在大氧化事件发生后的20亿年中，大气中的氧气可能约为当今水平的10%，并且不低于我们今天所知道的氧气水平的1%。伦顿说: “地球历史上的这一次有点像catch-22的情况。”

“不可能进化出复杂的生命形式，因为大气中没有足够的氧气，也没有足够的氧气，因为复杂的植物没有进化。只有当陆地植物出现时，我们才看到大气中的氧气有了更显著的增加，“伦顿说。

“地球生命的历史与我们星球的物理和化学机制紧密相连。很明显，生命在创造我们习惯的世界方面发挥了深远的作用，而地球也同样影响了生命的轨迹。”伦顿补充说。

地球上的生命被认为是从38亿年前进化的第一个细菌开始的。大约27亿年前，第一个产氧光合作用在海洋中进化。然而，直到6亿年前，第一批多细胞动物如海绵和水母出现在海洋中。

到4.7亿年前，第一批植物在陆地上生长，第一批陆地动物如千足虫大约在4.28亿年前出现。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。