地球科学家对8亿年前的生命进化有了新的认识

虽然远古时代的海洋已经消失了，但其中发生的事件却被记录在岩石中。通过研究这些岩石，我们可以将地球的过去与现在和未来联系起来，对我们星球的历史有了更深的了解。硝酸盐会不会是藻类、花朵，甚至是你的邻居的原因？一组来自弗吉尼亚理工大学的地球科学家发现了一些证据，表明答案可能是肯定的。

最近发表在《科学进展》上，该小组的研究结果显示，在海洋真核生物--具有明确细胞核的生物获得主导地位的时期，生物可利用的氮气有所增加。复杂的真核细胞进化为多细胞生物，标志着地球上生命历史的一个重要转折点，带来了动物、植物和真菌的出现。

沉积地球化学副教授、该论文的共同作者Ben Gill说："我们今天所处的位置，以及地球上的生命，是过去发生的所有事件的总和。而这是一个关键事件，我们从以原核生物为主的生态系统--比我们身体里的细胞简单得多的细胞--转变为真核生物。如果这没有发生，我们就不会有今天。"

以前的研究集中在磷在真核生物崛起中的作用，但是地球科学系的博士生和论文的主要作者康俊尧对氮在这一事件中扮演的角色感到好奇。

"这个数据是独一无二的，因为新近纪早期的时间段，或者说10亿年到8亿年前的氮同位素数据几乎是不存在的，"Kang说。

与中国南京的南京大学合作，Kang花了两年时间，通过对华北克拉通的岩石样本进行氮同位素分析，来了解是什么推动了真核生物的崛起。该地区的岩石可以追溯到38亿年前，曾经被海洋覆盖。

"我们对真核生物何时在生态上获得成功有一些粗略的想法，"地质生物学教授和论文合著者肖树海说。"它们在那里以低调的状态存在了很长时间，直到大约8.2亿年前，它们才变得丰富起来。"

Kang从岩石样本中提取数据，将其输入一个更大的数据库，并在跨越不同地理位置的较长时间范围内进行分析，结果观察到了硝酸盐随着时间上的上升，这发生在8亿年前。

一个合作的国际方法是将这些新数据与生物事件联系起来的关键，最明显的是真核生物的崛起。

Gill和Rachel Reid，也是理学院的地球化学家和论文的共同作者，通过资源提供关键的分析，包括弗吉尼亚理工大学地球科学稳定同位素实验室的质谱仪。一个与质谱仪相连的元素分析仪使研究人员能够从样品中提取纯氮气进行分析。他擅长重建我们星球上现在和过去的化学循环。他与古生物学家合作，研究保存在地质记录中的生命记录，并研究哪些潜在的环境驱动因素可能使整个历史上的生命发生变化。里德通常将她的研究集中在地球更近期的事件上，她有一个特殊的机会为这些古代化石提供她的氮同位素专业知识。

南京大学的地球化学家张飞是该论文的第四位合著者。张提供了关于在硝酸盐含量增加的时期海洋中可获得多少氧气的见解。

弗吉尼亚理工大学的所有作者都是弗拉林生命科学研究所全球变化中心的附属成员，其中Kang是全球变化界面研究生项目的博士研究员。该中心汇集了来自不同学科的专家，以解决这些复杂的全球挑战，并培养下一代的领导者。

曾帮助挖掘和研究世界各地一些最古老化石的肖说，这种类型的研究让他对未来的发现充满希望。团队成员期待着与美国宇航局在未来的资助上进行合作，比如支持他们目前研究的外生物计划。

他还归功于弗吉尼亚理工大学的大学图书馆对开放性出版物的支持，如《科学进展》，以提供经过审查的研究选题，免费提供给读者。

肖说："我们可以从古代的氮同位素组成中把这些点联系起来，然后进入下一步，推断出有多少硝酸盐可供生物体使用。然后我们将其与化石数据联系起来，以显示出其中的关系。"

虽然古代海洋早已消失，但古代海洋中发生的事情被记录在岩石中，研究这些岩石提供了一个从我们地球的历史到现在和未来的联系。

"地质学家看岩石的原因就像股票交易员在决定卖出或买入股票时看道琼斯曲线一样。写在岩石上的地质历史为我们提供了关于未来全球变化的重要背景，"肖说。