对25亿年前的生物而言，突发氧化事件算大事儿吗？学术资讯

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大约25亿年前，地球经历了一次剧变：根据地质记录可知，原本不存在的分子氧彼时忽然变得无处不在。“大氧化事件”（GOE）存在的证据清晰可见、无处不在（比如在含有氧化铁的带状铁岩层中），也正是GOE使得需氧生物得以进化。不过，有科学家质疑：GOE真的称得上“重大事件”吗？

科学家们争议的焦点在于：氧与GOE是否同时出现，还是说生物在GOE发生之前就已经可以利用氧了？争论的一方认为，在GOE发生之前，分子氧不可能存在，因为在那之前，大气和海洋的化学性质会使由光合作用释放出来的氧立即发生化学反应。争论的另一方则认为，部分光合微生物产生的氧气在很长一段时间内可能都是自由的。无法进行光合作用的微生物可以在这些氧气“消失”之前将其夺走，供自己使用。

研究生Jagoda Jabłońska来自魏茨曼科学研究所生物分子科学系的Dan Tawfik领导的研究小组。她认为，通过追踪各种蛋白质进化的方式和时间，研究小组可以揭示生物体开始处理氧气的时间。

首先，Jabłońska对细菌及古生菌（太古代时期的生命形式；太古时代：大约40亿年前，生命出现到GOE发生的时期）生产或利用氧气的130种酶家族进行了排序。结果表明，其中一半酶的大多数（或所有）家族成员都能使用或释放氧，而且这似乎是它们的基本功能。也就是说，排名第一的酶家族成员会以氧酶的形式出现。研究人员进一步选取了36种可以确切追溯进化史的酶，展开调查。

最终获得的系统进化树显示，大约30亿年前，氧基酶发生了爆发式进化——大约比GOE早5亿年。这次爆发与大气中氧气浓度的剧变并不同步，而是可以追溯到细菌离开海洋并在陆地定植时，一些耗氧酶甚至可以追溯到更久远的时期。如果氧的使用与GOE同时发生，耗氧酶应该出现得更晚。这些发现支持了如下假设：当GOE发生时，许多生命已经知晓氧气的存在。

Jabłońska和Tawfik提出了以下假设，对上述现象加以解释：氧是化学反应最活跃的元素之一。虽然它对许多生命来说都非常有用，但也存在潜在危害。因此，光合生物及生活在它们附近的其他生物必须迅速进化出有效处理氧气的能力。这可以解释耗氧酶的出现——这些酶可以从细胞中除去分子氧。然而，一种微生物的废物也可能是另一种微生物潜在的生命来源，因此，吸收和利用氧的酶也很快就开始进化。

Tawfik说：“这证实了‘氧气在GOE之前就已经存在’的假说。要达到更高的GOE水平需要时间，但那时生物圈中的氧气已经广为人知。”换言之，GOE在当时并不算是大事。Jabłońska也表示:“我们的研究提供了一种测定氧气产生时间的全新方法，这有助于理解目前已知的生命是如何进化的。”

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编译：橘子

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《自然•生态与演化》

期刊编号：2397-334X

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