Science长文：全球首次！这条曲线高精度勾勒出早期地球生命演化全貌

了解地球生命的过去，将有助于预测地球的未来，以及发现地外生命（From Namuwiki）

在5.4亿年前寒武纪生命大爆发之前，地球生命经历了怎样的演化历程？经过六年多努力，中美科学家联手绘制出了迄今第一条早期地球高精度生物多样性曲线，首次勾勒出早期地球生命演化的总体面貌。12月20日凌晨，国际顶级学术期刊《科学》以长文形式发表了这项重要成果。

"生命的演化，究竟是一步步前进，展现出一条较为平滑的发展曲线，还是在环境突变中曲折跳跃前行？"论文通讯作者之一、中国科学院院士沈树忠说，对于早期地球而言，生命演化速率是一个非常重要而有趣，却又难以解答的科学问题。

化石是记录生命演化的最直接证据，但距今至少5.4亿年前的化石存在样本稀少、属种鉴定困难、缺乏精确年龄约束，以及缺少合适的计算方法等困难。论文主要完成人、南京大学地球科学与工程学院副教授唐卿从在美国从事博士后研究起，就着手整理相关数据库。2022年来到南京大学沈树忠院士团队后，在其"融合多学科地层数据，建立国际通用高精度数字化地质时间轴"的研究思想启发下，协同多个团队，建立起目前全球数据最全、信息量最大的早期地球古生物地层综合数据库。

唐卿介绍，目前数据库数据包含13658个化石事件、263个剖面、2731个化石属种，185个同位素绝对年龄，未来还会不断将新全球发表的相关数据纳入其中。"南大团队为此开发创建了‘超算+AI’的算法程序，突破了算力和算法瓶颈，才绘制出了这条填补生命演化历史空白的生物多样性演化曲线。"

早期地球高精度生物多样性曲线

"从距今20亿年前到寒武纪生命大爆发，在这段长达约15亿年的地质历史时期中，生命演化过程并非人们过去所认为的‘平缓爬坡’，而是在环境突破中曲折前行。"唐卿介绍，当这条曲线绘制出来后，曲线上的起伏变化幅度令人感到惊讶。"就在寒武纪前不久的埃迪卡拉纪，其生物种类与寒武纪截然不同，过去大家都百思不解，从这条曲线上看，可能是经历了环境突变，埃迪卡拉生物群基本灭绝，此后才迎来了寒武纪的新一波生命大爆发。"

研究结果表明，随着第一个可信的真核生物化石在约17亿年前出现后，其多样性一直保持较低但稳定增长的模式。直到约7.2亿年前全球性大冰期"雪球地球"的出现打断了生命演化的原有进程，导致了生物大灭绝事件出现。此后，地表温度回暖、大气氧含量升高，又促成了新一轮复杂生物大幅射事件的发生。

此后，地球物种多样性开始迅速增加并且频繁发生波动，经历了多次生物大辐射和大灭绝事件。其中包括约6.35到5.8亿年前的生物大辐射事件，紧随其后又发生了生物演化史上第一次大灭绝事件，导致了当时优势类型——带刺的微体生物大量灭绝。

唐卿介绍，在经历了这一次大灭绝事件后，形态更为复杂的宏体生物（包括动物）迎来了快速辐射，"但这些复杂宏体生物在埃迪卡拉纪末（约5.51至5.39亿年前），又遭遇了动物演化史上最早的两次大灭绝事件，此后才地球才迎来了寒武纪生命大爆发"。

由此可见，地表温度、氧气含量等环境因素的骤变，对早期地球复杂生命系统演化影响巨大。沈树忠院士认为，这进一步证实了生命从简单到复杂的演化，并不是简单线性的，而是呈现出长期缓滞与相对快速辐射交替发展的模式。"我们了解生命的过去也是为人类预测地球未来的宜居性、探索极端环境下的地外生命提供重要参考。"

　　作者：许琦敏

文：许琦敏 图：受访者提供 编辑：许琦敏 责任编辑：任荃

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