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赖以生存的氧气,曾灭绝99%的生命,冻结地球3亿年

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吸一口氧气,蛋白质就会变性,DNA就会被切断,这不是什么恐怖故事,而是地球早期原住民真实经历过的事情。

对于我们和现今地球上绝大多数的生物而言,氧气都是不可或缺的生命基石,但对于地球早期的居民而言,氧气则是不折不扣的毒药。在地球生命史上曾经出现过数次生物大灭绝,而规模最大的一次就是距今24到21亿年前发生的大氧化事件。早期的地球无论是从宇宙中来看,还是站在地表上看,都与现在的地球截然不同。从宇宙中看起来,地球是一种粉红色或橙色的星球,因为大气之中充满了甲烷。



到距今25亿年之前,地球上已经相当热闹,到处都充斥着微小的生命,它们是地球最早的一批居民,古菌和细菌。

虽然种类繁多,但这些微生物都有一个共同的特征,它们都是厌氧生物,而其中最为繁盛的当属产甲烷菌了。这种微生物以氢气和有机物为食,将甲烷以废物的形式排出体外,这使得大气中的甲烷气体越来越多。与此同时,一种名为蓝藻的微生物出现了,它们的出现为厌氧生物的灭绝开启了倒计时。



蓝藻不同于其他微生物,它有一项特殊的能力,就是可以利用阳光、水和二氧化碳制造能量,这个过程后来被我们称为光合作用。

这种制造能量的方式会产生一种废物,也就是氧气。随着蓝细菌越来越多,氧气的产量也呈几何级数递增,但这并未影响到其他厌氧生物的生存,因为海洋中有大量的二价铁离子,它们会与氧气结合,生成氧化铁并沉积到海底,现在澳大利亚和巴西的红色铁矿层就是那一时期形成的。



海洋中的铁离子很多,但再多也有消耗殆尽的一天。

终于,铁离子没有了,但氧气还在源源不断产生,于是海洋中的溶解氧越来越多,甚至从海洋中溢出涌入大气。海洋变了,大气也变了,厌氧生物们的DNA被氧气撕裂,99%的生物在这一过程中灭绝,只有极少数的家伙在地球的角落里侥幸存活了下来,这就是大氧化事件。与此同时,氧气源源不断涌入大气,与大气中的甲烷结合,生成二氧化碳和水。我们都知道二氧化碳是一种具有保温作用的温室气体,但其实它与甲烷的保温性能完全不在一个级别上,如果说甲烷是棉被,那二氧化碳只能算是布单。



大气中的甲烷越来越少,二氧化碳越来越多,温室效应迅速下降,地球气温断崖式下跌,终于地球迎来了著名的“休伦冰河期”。

在这一过程中,地球逐渐变为了一颗雪球,冰盖从两极一直延伸到赤道,平均气温甚至一度达到了零下50摄氏度,这场冰期的持续时间足足有3亿年之久,而这一切的罪魁祸首都是氧气。既然地球成为一颗氧气星球已经不可逆转,幸存的微生物唯有进化求存。



在部分微生物逐渐进化出了抗氧化的机制之后,它们发现氧气生产能量的效率比厌氧呼吸高得多,至少提高了15倍。

于是它们不再满足于做一个微小的细菌,生物开始向复杂结构演化,地球真正的生命狂欢开始了。不过,这并不是说氧气变得无毒了,只是生物的身体演化出了一套解毒系统,但这套解毒系统并不能够彻底避免氧气的毒害,虽然98%的氧气都被线粒体利用,但仍有2%成为了身体内的自由基,它会氧化我们的蛋白质、伤害我们的DNA,于是衰老和癌症便成为了多数生命体无法摆脱的梦魇。

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