中国科学家发现寒武纪生命大爆发的关键因素

IT之家 7 月 13 日消息，寒武纪早期（539–514 Ma）见证了早期动物在种类、形态差异和生态复杂性等方面的快速提升，称为寒武纪“生命大爆发”。

传统观点认为这一事件的主控因素是海洋的氧化，但实验表明早期动物对氧气的需求量并不高。现在，中国科学技术大学卫炜副研究员、董琳慧博士研究生、黄方教授等人发现了寒武纪生命大爆发的关键因素。

研究团队提出：海水氧化起到净水器的作用，移除了对早期动物有毒害作用的硫化物和钡离子，从而促进了寒武纪生命大爆发。相关成果已经发表在《国家科学评论》上（IT之家附 DOI:10.1093/nsr/nwae237）。

新元古代海洋氧化会导致其中硫的种型从硫化物转变为硫酸根，并进一步影响钡（Ba）的生物地球化学循环。我国华南扬子板块广泛分布的下寒武统黑色页岩保存有独特的多金属矿层，包括镍-钼矿、钒矿和重晶石矿等，其沉积年龄（521 Ma）较老于保存有澄江和清江生物群（代表寒武纪“生命大爆发”鼎盛期）的地层。因此，该矿层应记录了寒武纪“生命大爆发”时期海洋化学成分的显著变化。

卫炜团队通过对湖南和贵州沉积于寒武纪生命大爆发鼎盛期的沉积岩进行钡同位素数据分析发现，在距今 5.6–5.2 亿年前埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期海洋的逐渐氧化提升了硫酸根浓度，使得此前累积的溶解钡离子以重晶石形式被大量移除。

结果就是：水体中高浓度的钡会抑制水生动物的存活率。因此，对动物有毒害作用的硫化物和钡离子的移除，改善了海洋的宜居性，从而促进了寒武纪生命大爆发。这一发现为寒武纪早期海洋氧化与“生命大爆发”之间的互馈机制提供了新的见解。