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文号: 公开日期: 2019-01-14
发布单位: 信息来源: 浙江省自然资源厅

科普 | 深海为什么能孕育复杂生命?
发布日期:2019-01-14 21:27浏览次数:字体:[ ]

数十亿年来,地球上所有的生命体积微小,主要由单细胞构成。大约5.7亿年前,复杂的有机体(包括长达一米多的柔软海绵状生物)突然出现。之后的1500万年中,此类规模和复杂性的生命形式只存在于大洋深处。

长期以来,科学家们一直困惑于为什么这些生物会出现在光和食物都匮乏的深海中,且那时地球大气中氧气稀少。斯坦福大学的一项最新研究表明,海洋深处更稳定的温度能让生物体充分利用供应有限的氧气。

“没有复杂的生命,就不可能有智慧的生命。”文章第一作者、斯坦福大学地球能源与环境科学学院(Stanford Earth)地质科学博士候选人Tom Boag解释说。因此,从埃迪卡拉时期(Ediacaran period)了解这些海洋生物的起源是为了发现生命进化中——甚至我们自己的物种进化中缺失的环节。

这项研究应用动物生理学知识来理解环境变化背景下的化石记录,有助于揭示那些未来能在不同环境中生存的物种。论文的通讯作者、地质科学助理教授Erik Sperling说:“从生理学上引入这些数据,认为有机体是活的、有呼吸的,并试图解释它们如何度过一天或一个生殖周期,并不是大多数古生物学家和地球化学家进行研究的普遍方法。”

需氧量与温度

此前,科学家们推论存在一个最佳温度,能让动物以最少的氧气量繁衍。据此,无论温度低于或高于最佳温度时,需氧量都较高。为了验证该理论,Boag研究了海葵的需氧量,海葵的胶状躯体和皮肤呼吸能力与埃迪卡拉海洋化石的生物学特性非常相似。

“我们发现,当实验水箱的温度超出舒适区时,海葵需要更多的氧气。”因此,Boag和他的同事们怀疑,埃迪卡拉时期的生命像海葵一样,也需要稳定的温度才能最有效地利用深海中有限的氧气。

深度与温度

由于缺少氧气,埃迪卡拉海洋深处十分稳定。在浅海,太阳和季节的变化可导致温度的剧烈波动——现代海洋的温差随季节变化可达到10℃,然而1公里深度以下却小于1℃。无体温调节功能的生物无法在温度不稳定的环境中生存。

因此,在氧气稀少的时代,进化的生命需要尽可能地高效地利用氧气,而这只有在相对稳定的深海环境中才能实现。

来源:中科院海洋科技情报网

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