研究发现“雪球地球”时期催生了复杂生命形式的崛起

为什么会出现多细胞现象？解开这个谜团可能有助于确定其他星球上的生命，并解释当今地球上从海棉到红杉再到人类社会的巨大多样性和复杂性。

一般认为，氧气水平必须达到一定的临界值，单细胞才能形成多细胞群。但氧气的说法并不能完全解释为什么动物、植物和真菌的多细胞祖先会同时出现，以及为什么向多细胞过渡需要 10 亿多年的时间。

发表在《英国皇家学会会刊 B》上的一篇新论文展示了雪球地球的特定物理条件--尤其是海洋粘度和资源匮乏--是如何促使真核生物变成多细胞的。

这篇论文的通讯作者、麻省理工学院博士生威廉-克罗克特（William Crockett）说："这些非常严酷的条件，这个冰冻的星球，实际上可能会选择更大、更复杂的生物，而不是导致物种灭绝或体型缩小，这似乎几乎与直觉相反。"

作者利用缩放理论发现，在雪球地球的压力下，假设的早期动物祖先（让人联想到吃猎物而不是进行光合作用的游动藻类）的体型和复杂性会膨胀。相比之下，像细菌这样通过扩散作用移动和进食的单细胞生物则会变小。

"雪球地球"之后的世界不同了，因为地球上出现了一种新的生命形式。进化论的核心问题之一是如何从一个星球上的一无所有到像我们这样的生物，再到社会的？这一切都是偶然吗？高级作者、SFI 教授克里斯托弗-肯佩斯（Christopher Kempes）说："我们认为这不是运气：我们有办法预测这些重大转变。"

研究表明，雪球地球时期结冰的海洋会阻挡阳光，减少光合作用，从而消耗海洋中的养分。能处理更多水分的大型生物更有机会吃到足够的食物，从而存活下来。一旦冰川融化，这些大型生物就能进一步扩张。

该模型反映了最新的古生物学研究成果，是在另外两位合著者--前 SFI 奥米迪亚博士后研究员杰克-肖和科罗拉多大学博尔德分校科学家卡尔-辛普森--的研究成果基础上建立的。

克罗克特说："我们的研究提供了在化石记录中寻找祖先生物特征的假设。我们为人们解释地球的过去、了解现代生态学以及在实验室研究生物体生理学提供了一个有用的框架。"

论文还提出了研究物理效应对生物体生理学影响的新工具，这对未来的研究大有裨益。

编译自/ScitechDaily

DOI: 10.1098/rspb.2023.2767