PNAS：动物起源理论受到挑战

科学界的教条理论认为，只有当大气中的氧含量上升接近现代水平时，地球上的复杂生命才会发生演化。但在2014年2月17日的《PNAS》杂志上发表的一项研究表明，复杂的生命并不需要高的氧含量才能生存和生长，向动物起源的教条理论发出了挑战。

　　

　　　科学界一个最强的教条理论认为，只有当大气中的氧含量上升到接近现代水平时，地球上的复杂生命才会发生演化。但一项对丹麦峡湾小海洋海绵的研究表明，复杂生命并不需要高的氧含量才能生存和生长。
　　　复杂生命的起源，是科学界最大的未解之谜。第一个小的原始细胞是如何演化成今天地球上存在的高级生命形式的多样性？在所有教科书中的解释都是：氧。由于在6.3亿到6.35亿年前大气中的氧含量开始上升，复杂的生命因此发生演化。
　　　然而，对丹麦凯特明讷峡湾中一种普通海洋海绵的最新研究表明，这种解释需要被重新考虑。这项海绵研究表明，即使只有非常有限的供氧量，动物也可以生存和生长。
　　　事实上，当大气中的含氧量仅为如今大气含氧量的0.5%时，动物就能生存和生长。南丹麦大学北欧地球演化中心的Daniel Mills博士表示：“我们的研究表明，低的氧含量并不会阻止动物的起源。”
　　　这项研究结果发表在2014年2月17日的《PNAS》杂志上，本文的第一作者是美国加州理工学院的Lewis M. Ward。
　　　5亿多年以前，复杂生命的第一种形式——动物——在地球上演变。在此之前数十亿年，生命只有简单的单细胞生命形式。动物出现的同时，大气中的氧含量也显著升高，因此人们很容易将这两个事件联系起来，并得出结论：含氧量增加会引起动物的演化。
　　　Daniel Mills称：“但是并没有人曾经测量过动物需要多少氧——至少我不知道。因此，我们决定弄清这个问题。”
　　　目前，与地球上第一种动物最相似的活体动物是海洋海绵。海绵（Halichondria panicea）生活在距南丹麦大学海洋生物学研究中心（在凯特明讷）仅几米远的海洋中，正是在这里，Daniel Mills捞到了用于研究的海洋海绵。
　　　Daniel Mills称：“我们将海绵放置在实验室里，即便是当含氧量只有目前大气氧含量的0.5%时，它们也能够继续呼吸和生长。这远低于我们认为动物生活所必需的含氧量。”
　　　现在最大的问题是：如果低氧量没有阻止动物发生演化——然后我们要做什么？为什么在一切突然发生爆炸和复杂生命出现之前的数十亿年里，生命只由原始的单细胞细菌和变形虫组成？
　　　Daniel Mills指出：“肯定有其他的生态学和进化机制在起作用。也许生命之所以保持微生物状态这么久，是因为它需要一段时间来发展构造动物所需的生物学机制。也许古地球缺乏动物，是因为复杂的多细胞体只是很难演化。”
　　　先前，北欧地球演化中心的同事，在2013年《PNAS》发表的一项研究已经表明（Oxygen dynamics in the aftermath of the Great Oxidation of Earth’s atmosphere. PNAS September 30, 2013），在复杂生命演化之前，含氧量实际上已经显著升高了至少一倍。虽然大量的氧因此变的可以利用，但这并不能引起复杂生命的发育。（生物通：王英）

生物通推荐原文：
PNAS: The oxygen requirements of the earliest animals. Daniel B. Mills, Lewis M. Ward, Carri Ayne Jones, Brittany Sweeten, Michael Forth, Alexander H. Treusch and Donald E. Canfield. February 17, 2014.