动物仅仅用了8500万年——地质学上眨眼的功夫——就进化并辐射到世界大部分陆地和海洋。尽管化石记录和分子生物学提供了关于动物生命传播的大量信息,但科学家们一直未能确切 выяснить 是什么引发了这场大规模的多样化。新的研究表明,来自大规模融化冰川的富含营养的径流可能提供了为这场戏剧性进化提供动力的额外能量。
在 20 世纪 90 年代,几位科学家发现证据表明,地球表面大部分地区在 6.35 亿至 7.5 亿年前被冰川覆盖。他们称他们的假设为“雪球地球”。从那时起,许多其他研究证实,曾经有可能从一个极点滑雪到另一个极点。随着冰川前进,它们刮掉了陆地上岩石和土壤的顶层,然后在退缩时将矿物质和营养物质释放到海洋中。
冰川径流的时刻与动物生命的快速进化相吻合。加州大学河滨分校的生物地球化学家 Timothy W. Lyons 和 Noah J. Planavsky 也知道这一点,但他们不理解的是,径流是否含有足够的营养物质来刺激动物进化,以及此时动物在化石记录中的出现是否仅仅是一个巧合。如果他们能够测量磷,磷是生物系统中的一种关键营养素,已知可以支持微生物和藻类的生长,Lyons 和 Planavsky 就可以推断出总的营养物质浓度。问题是如何测量近十亿年前海洋中的磷酸盐浓度。
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Lyons 和他的同事意识到,他们可以使用古代低氧海洋中富含溶解铁的富铁沉积物来估计水中磷的含量。“这些富铁沉积物以一种非常可预测且易于理解的方式清除磷酸盐,”Lyons 说,他和 Planavsky 的研究最近发表在《自然》杂志上。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)这一发现使研究人员能够根据富铁沉积物中的磷酸盐计算海洋磷酸盐浓度。正如研究小组预期的那样,随着冰川融化,世界各地七个不同样本中的磷酸盐水平都出现了峰值。
“大量的磷酸盐脉冲将支持海洋中大量的生命,”Lyons 说。这种磷酸盐自助餐将鼓励产生氧气的藻类和其他生物大量繁殖,并提高氧气水平,从而刺激动物进化的爆发。
印第安纳大学和普渡大学的 Gabriel Filippelli 说:“这项研究将地球的地球化学系统与生命的进化联系起来。”他没有参与这项研究。它还表明,一次大降温可能如何永远改变地球上的生命。