新研究發現地球上曾經有過至少一次的複雜生命,人類也許不是第一個!

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我們可能不是最早的複雜生命

一項新研究認為,在我們今天所熟悉的多細胞生物體出現之前,複雜的生命可能很早就在地球來來去去。

通常認為複雜生命的演化是罕見的,45億年的一次事件。但是新的研究認為,甚至在我們的血統開始之前,至少有一次、或者或許有好幾次,條件是適合複雜細胞的演化和死亡。

這意味著什麼呢?地球可能在數十億年前有其他的複雜生命形式,與我們今天在地球上所看到的完全無關。

但讓我們倒退一秒鐘。地球大約有45億年,在大約37億年前,雖然地球仍然是相對的新,我們看到現今地球上3個生命王國中的2個,細菌和古菌(archaea)的出現。

一般認為這些簡單的單細胞生物自己存活了幾十億年,直到大約17.5億年前,當第3個生命王國,真核生物(eukaryote)的出現。

真核生物家族樹包含地球上所有的複雜生物,包括動物(即我們)、植物、真菌(fungus)和原生生物(protist)

真核生物到底是如何出現還在爭論中,但最被接受的假說是細菌吞噬古菌,然後兩者發展出共生關係,使得它們能夠在一起運作,變得更加複雜。

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最終,古菌成為我們今天在細胞中看到的線粒體(mitochondrion)。

不管這種情況是不是真的,研究人員認為這個事件只能託時間的福來發生。我們之前沒有看到真核生物的原因,是因為在我們的大氣層中,很明顯地沒有足夠的氧氣。

由於藍藻(cyanobacteria)的出現,氧氣開始在幾十億年前產生。但花了很長的時間,直到大約16億年前,才達到適合複雜生命的程度。或者這至少是我們一直認為的。

現在,華盛頓大學的一項新研究發現,在24億到20億年前,地球的大氣層曾經有足夠的氧氣,然後又突然下降。

這暗示著複雜生命的成分出現在最早的真核生物化石證據之前。

天文生物學家羅傑·別克(Roger Buick)說:「有複雜細胞的化石證據可能回溯到17.5億年。但是最古老的化石不一定是曾經有生命存在的最古老化石,因為被保存成為化石的機會相當的低。」

他補充:「這項研究顯示,在有化石證據之前,環境中有足夠的氧氣允許複雜細胞演化,並且在生態上變得重要。這並不意味著它們做了演化,而是說它們可能有。」

最後一點相當重要,我們需要講清楚,還沒有人發現到這個早期複雜生命的化石或DNA證據。

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這個團隊要說的是,在最早的真核生物出現之前的幾億年,演化的成分已經存在,但仍然不確定是否真的有發生。

那麼,如果真的有演化的話,為什麼這個假設生命直到現今才存活下來?研究顯示,雖然大氣中存在氧氣的早期’泡沫’,但隨即就墜毀,而這最有可能殺死生命形式。

為了要理解這個問題,這個團隊分析幾片化學元素硒(selenium)困在24億到20億年前的沉積頁岩中的痕跡。

他們注意看硒是否由於氧的存在而改變,或者被氧化。這種反應留下儲存在岩石中硒同位素比率的特徵。

別克說:「傳統上是假設地球上的氧氣有一段時間是沒有,然後有一些,然後有很多。」

「但是現在看起來像是有一段2.5億年左右的時間,氧氣含量相當高,然後又降下來。」

沒有足夠的時間讓複雜生命在地球上多樣化和扎根,但是當氧氣崩潰時,有可能有一些複雜生物出現,然後又滅絕。

在過去,研究人員曾經預測這種稱為’氧過量(oxygen overshoot)’的早期氧氣增加可能已經發生,但這是第一次詳細研究。

相同的技術有一天也可能被用來測量太陽系外的類地行星上的歷史氧氣程度,作為評估它們是否曾經擁有生命的方法。

那麼,是什麼導致地球的氧氣程度在早期暴增,沒想到又崩潰呢?

研究人員之一、來自蘇格蘭聖安德魯斯大學(St Andrews University)的依娃‧施圖肯(Eva Stüeken)說:「這是一個重要卻很難回答的問題。不知道為什麼會發生,以及為什麼會結束。」

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別克補充:「這是地球歷史上前所未有的時刻。如果你詳細查看隨著時間過去的硒同位素記錄,它是一個獨特的時間區段。如果你向前後看,一切都不一樣。」

我們不可能確切地知道複雜生命是否在最早的真核生物之前就開始和死亡,但有趣的是,提到為地球複雜生命鋪路的條件,可能不是我們之前所想的那麼罕見或獨特。

這項研究發表於美國國家科學院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)

來源:ScienceAlert