寒武纪生命大爆发未解之谜

氧气让原始食肉动物充满生机

　　——新的研究中和了有关史前生物起源的两种对立观点

　　没有氧气，地球上就不会出现食肉动物。没有氧气，就不会有寒武纪生命大爆发，那是在5亿4千万年前，物种的多样性和身体形态出现的一次惊人的爆炸式进化。

　　为何食肉动物会在寒武纪大爆发中同时出现？一派科学家认为，是氧气水平的增长赋予了动物力量，让它们进化出复杂的躯体形态。而另一派则说，是动物之间的竞争导致了新物种的出现，在波基斯页岩（在加拿大发现的含有大量化石的岩层）中发现的奇形怪状的生命形态就是一个例证。

　　“总会有分歧”，哈佛大学博士后埃里克•斯博林说：“每一派科学家都执迷于自己的数据，这在学界很常见。”但是斯博林认为，这两个因素共同引起了寒武纪大爆发，生命之树上的主要物种都在那2000万年间诞生了。他的研究成果发表在了7月30日的《美国国家科学院院刊》上。

　　斯博林和他的同事在现代找到了与寒武纪大爆发之前的海洋环境相似的地方。和前寒武纪一样，那些都是低氧地区，氧气水平不足平常的10%。地理化学家们通过研究岩石记录发现，在寒武纪大爆炸时期，海洋中的氧气含量曾经急剧增长。

　　在今天的低氧地区，可供食肉动物使用的氧气非常少，斯博林说：“这意味着在前寒武纪的海洋中，食肉动物非常少。”

　　低氧地区的生命形态都是极小的微生物，这和前寒武纪化石中的小动物非常相似。这项研究的合作者，加利福尼亚州斯克里普斯海洋研究所海洋学家丽莎•莱文说：“那里的动物以水面落下的碎屑和细菌为食，生物种类很少很少。”

　　但是那些微小的食肉动物会追寻氧气水平逐渐上升的地方，类似于寒武纪那的氧气增长会加快动物捕食时的新陈代谢速度。最早的生物在寒武纪2亿年前就出现了，但是至今仍无任何化石证据和分子证据可以证明寒武纪之前存在食肉动物。

　　在寒武纪大爆发期间，动物不仅开始吃肉了（例如浮游生物），而且长出了颌，可以吞咽咀嚼更大的猎物。在随之而来的生物竞争中，它们又长出了贝壳用来防御，比如三叶虫精致的带刺贝壳。

　　斯博林希望通过这种“利用现在理解过去”的方法开辟研究寒武纪大爆发的新途径。他说：“研究现在的低氧区域，可以弄清氧气增长到底是不是寒武纪大爆发的原因。如果低氧地区的氧气增长到一定水平，那就不会是现在这样了。”

相关阅读：