蠕虫如何塑造地球生物多样性爆发

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蠕虫如何塑造地球生物多样性爆发。信用:Pixabay/CC0公共领域

（）据约翰·霍普金斯大学：地球上最重要的生物多样性爆发之一——3000万年的爆炸性进化变化催生了无数新物种——可能要感谢生命历史上最重要的生物:蠕虫。

约翰霍普金斯大学研究人员在《地球化学与宇宙化学学报》上发表的新发现显示，史前蠕虫和其他无脊椎动物在海底的挖掘引发了一系列事件，将氧气释放到海洋和大气中，并帮助启动了大约4.8亿年前的奥陶纪生物多样性大事件。

地球和行星科学系助理教授、资深作者玛雅·戈麦斯说:“难以置信，这么小的动物，甚至今天都不存在的动物，如何能以如此深远的方式改变进化历史的进程。”“通过这项工作，我们将能够检查早期海洋的化学成分，并重新解释部分地质记录。”

为了更好地了解氧气水平的变化如何影响大规模的进化事件，戈麦斯和她的研究团队更新了模型，详细描述了数亿年来氧气增加的时间和速度。

他们研究了沉积物混合之间的关系，沉积物混合的部分原因是挖掘蠕虫和一种叫做黄铁矿的矿物，黄铁矿在氧气积累中起着关键作用。越多的黄铁矿形成并埋藏在泥土、淤泥或沙子下，氧气水平就越高。

研究人员测量了切萨皮克湾马里兰州海岸线上九个地点的黄铁矿，作为早期海洋条件的代表。即使只有几厘米沉积物混合的地点也比没有混合和深度混合的地点含有更多的黄铁矿。

戈麦斯说，这些发现挑战了以前的假设，即黄铁矿和沉积物混合之间的关系在不同栖息地和不同时间保持不变。

传统观点认为，当动物在海底打洞搅动沉积物时，新出土的黄铁矿会暴露在水中的氧气中并被氧气破坏，这一过程最终会阻止氧气在大气和海洋中积累。混合沉积物被视为氧气水平保持稳定的证据。

新的数据表明，少量沉积物混合在含氧量非常低的水中会使埋藏的黄铁矿、硫和有机碳暴露在恰好足够的氧气中，从而启动更多黄铁矿的形成。

“这有点像金发姑娘。条件必须恰到好处。约翰霍普金斯大学的博士生、这篇文章的第一作者Kalev Hantsoo说:“你必须进行一点混合才能将氧气带入沉积物中，但不能太多，否则氧气会破坏所有黄铁矿，也不会形成净积累。”

当研究人员将黄铁矿和沉积物混合深度之间的新关系应用于现有模型时，他们发现氧气水平在数百万年内保持相对平稳，然后在古生代期间上升，在奥陶纪期间急剧上升。

研究人员说，额外的氧气可能促成了奥陶纪生物多样性大事件，当时新物种迅速繁荣。

戈麦斯说:“一直以来都有这样一个问题，即氧气水平如何与历史上进化力增强、地球上生物多样性增加的时刻相关联。”“寒武纪时期也发生了一次大规模的物种形成事件，但新模型使我们能够排除氧气，并专注于可能在那段时间推动进化的其他事物。”