“雪球地球”之后掠食性浮游生物如何创造现代生态系统

“雪球地球”之后掠食性浮游生物如何创造现代生态系统

根据目前的假设，大约在6.35亿到7.2亿年前，在地球上最严重的冰川时期，地球几乎被冰覆盖了两倍。生命是如何在这些持续约5000万年的“雪球地球”冰期中生存下来的，这个问题几十年来一直困扰着科学家。由马普学会的荷兰和德国研究人员领导的一个国际研究小组，现在发现了“雪球”之后生命的第一个细节，新发现的古老分子埋藏在古老的岩石中。

所有高等动物，包括我们人类，都会产生胆固醇。这些脂肪分子作为生物体最古老的(化学)残余物，可以在岩石中存活数百万年，现在告诉我们，很久以前，哪种类型的生命在以前的海洋中繁衍生息。”但是，研究人员最近在巴西岩石中发现的脂肪化石，并不是他们所怀疑的。“绝对不是，”来自MPI的生物地球化学小组组长克里斯蒂安·赫尔曼说。“我们完全困惑了，因为这些分子看起来和我们以前见过的完全不同!”

研究小组利用复杂的分离技术，成功地净化了这种神秘分子的极少量，并通过核磁共振识别出了它的结构。“这本身就是非常了不起的，”哥廷根大学生物物理化学和地球科学中心MPI的Klaus Wolkenstein说。“从未有人用这么少的旧分子阐明过一个结构。”该结构经化学鉴定为25,28-bisnorgammacerane，如van Maldegem所言，缩写为BNG。

然而，这个化合物的起源仍然是个谜。van Maldegem说:“我们当然在寻找是否可以在其他地方找到它。”他随后研究了数百个古代岩石样本，取得了相当惊人的成功。“特别是大峡谷的岩石真的让我大开眼界，”赫尔曼说。尽管现在大部分岩石都热得令人汗流浃背，但大约7亿年前，这些岩石也被埋在数公里的冰川下面。对大峡谷岩石中分子的详细分析——包括假定的BNG前体、类固醇的分布和稳定的碳同位素模式——使作者得出结论，新的BNG分子很可能来自异营养的浮游生物，即依赖消耗其他有机体获取能量的海洋微生物。van Maldegem说:“不像绿藻进行光合作用，因此属于自养生物，这些异养微生物是真正的捕食者，它们通过捕猎和吞食其他藻类和细菌来获取能量。”

尽管捕食在现代海洋的浮游生物中很常见，但在6.35亿年前，也就是雪球地球冰川期之后，这一发现是如此引人注目，这对科学界来说意义重大。“与神秘的BNG分子的出现平行，我们观察到从一个海洋几乎只包含细菌的世界，到一个包含更多藻类的更现代的地球系统的转变。我们认为大规模的捕食有助于清除细菌为主的海洋，为藻类腾出空间，”van Maldegem说。由此产生的更复杂的进食网络为更大、更复杂的生命形式的进化提供了饮食需求——包括所有动物，最终还有我们人类，都是从哪个血统进化而来的。大规模的捕食可能在地球及其生态系统向目前状态的转变中发挥了关键作用。