起初，生命是渺小的。幾十億年來(lái)，地球上所有的生命都是微觀的，主要由單細(xì)胞組成。然后，突然，大約5.7億年前，復(fù)雜的生物，包括一米多長(zhǎng)的柔軟海綿動(dòng)物，復(fù)活了。在1500萬(wàn)年里，如此規(guī)模和復(fù)雜的生命只存在于深水中。
長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們一直在質(zhì)疑，為什么這些生物會(huì)在何時(shí)何地出現(xiàn)：當(dāng)?shù)厍虼髿庵械难鯕夤?yīng)特別短缺的時(shí)候，在光線和食物匱乏的深海中。12月12日，斯坦福大學(xué)發(fā)表在同行評(píng)議的《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)B》上的一項(xiàng)新研究表明，海洋深處更穩(wěn)定的溫度使新興的生命形式能夠充分利用有限的氧氣供應(yīng)。
所有這些都很重要，部分原因是了解埃迪卡拉紀(jì)這些海洋生物的起源是為了揭示生命進(jìn)化甚至我們自己物種缺失的環(huán)節(jié)。本文第一作者、斯坦福大學(xué)地球能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院(斯坦福地球)地球科學(xué)博士候選人湯姆伯杰(Tom Berger)解釋說：“沒有復(fù)雜的生活，就不可能有聰明的生活。
這項(xiàng)新研究是應(yīng)用動(dòng)物生理學(xué)知識(shí)來(lái)理解不斷變化的環(huán)境中的化石記錄的小規(guī)模但不斷增長(zhǎng)的努力的一部分。這些信息可以揭示未來(lái)可以在不同環(huán)境中生存的生物種類。
埃里克說：“從生理學(xué)中獲取這些數(shù)據(jù)，將生物體視為生命體、呼吸物體，并試圖解釋它們?nèi)绾瓮ㄟ^一天或一個(gè)生殖周期來(lái)解釋它們，這不是大多數(shù)古生物學(xué)家和地球化學(xué)家通常能夠解決這些問題的方法。本文資深作者、地質(zhì)科學(xué)助理教授斯珀林。
金發(fā)姑娘和溫度變化
此前，科學(xué)家們推測(cè)，動(dòng)物的最佳溫度可以用最少的氧氣來(lái)茁壯成長(zhǎng)。根據(jù)這一理論，當(dāng)溫度低于或高于快樂培養(yǎng)基的溫度時(shí)，氧氣需求更高。為了在動(dòng)物身上檢驗(yàn)這一理論，并提醒人們埃迪卡拉紀(jì)海洋深處的繁榮，博格測(cè)量了海葵的需氧量。海藻的凝膠和它通過皮膚呼吸的能力與埃迪卡拉紀(jì)海洋中收集的化石的生物學(xué)密切相關(guān)。
“我們認(rèn)為，隨著溫度的升高，它們耐受缺氧的能力會(huì)變差。這種情況在魚、龍蝦和螃蟹等更復(fù)雜的動(dòng)物身上觀察到了，”博鰲說?？茖W(xué)家們不確定更冷的溫度是否會(huì)給動(dòng)物的耐受性帶來(lái)壓力。但事實(shí)上，當(dāng)實(shí)驗(yàn)艙的溫度偏離其舒適區(qū)時(shí)，?？枰嗟难鯕?。
總之，這些因素讓博阿格和他的同事們懷疑，像?？粯?，埃迪卡拉紀(jì)需要一個(gè)穩(wěn)定的溫度來(lái)最有效地利用海洋中有限的氧氣供應(yīng)。
避難深度
對(duì)于埃迪卡拉動(dòng)物來(lái)說，在冷水和深海水中使用少量氧氣比在溫暖的淺水中更困難，因?yàn)闅怏w在較冷的海水中擴(kuò)散到組織中的速度更慢。寒冷的動(dòng)物只需要消耗更多的能量，就能讓含氧的海水通過它們的身體。
但是它缺乏可用的氧氣，埃迪卡拉紀(jì)海洋的深度彌補(bǔ)了它的穩(wěn)定性。在淺灘上，太陽(yáng)的經(jīng)過和季節(jié)的變化會(huì)產(chǎn)生巨大的溫度波動(dòng)——在現(xiàn)代海洋中可以達(dá)到10攝氏度，而一公里(0.62英里)以下的深度不到1攝氏度?！霸跍\水區(qū)，溫度每天和每年的變化都要快得多，”斯珀林解釋道。
在低氧水平的世界里，不能調(diào)節(jié)體溫的動(dòng)物無(wú)法承受經(jīng)常擺脫金發(fā)姑娘溫度的環(huán)境。
斯坦福大學(xué)的團(tuán)隊(duì)與耶魯大學(xué)的同事合作，提出對(duì)這種變化的避風(fēng)港的需求可能決定大型動(dòng)物可以在哪里進(jìn)化?！拔ㄒ粶囟茸罘€(wěn)定的地方是深海，”斯珀林說。在氧氣有限的世界里，新進(jìn)化的生命需要盡可能高效，只有在相對(duì)穩(wěn)定的深度才能實(shí)現(xiàn)?！斑@就是動(dòng)物在那里的原因，”他說。
標(biāo)簽：
免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除！