古海水中的磷保存在條帶狀鐵構造中的一個峰值表明了古冰期與大型、活躍動物的興起之間的一種關聯。（圖片提供：Lyons lab/UC Riverside）

 

對于像我們這種密集呼吸的動物而言，地球的大部分歷史時期都是不適宜生存的。只有在5億多年前，氧氣遍布于空氣并溶解于海洋中，才向那些比一只海綿更活躍的動物的進化敞開了大門。如今，研究人員或許已經找到了有關這次動物發展的一個令人驚訝的觸點：威脅要消滅所有地球生命的環繞全球的冰川期。

 

美國馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋學研究所的生物地球化學家Noah Planavsky和他的同事在日前的《自然》雜志網絡版上報告說，他們在“雪球地球”冰川作用——在這一事件中，冰川包裹了，或者幾乎包裹了整個地球——和5億多年前激發生命的氧氣的出現之間找到了一種可能的關聯。他們測量了在古海洋中形成的富含鐵的礦物中的磷含量，并以此作為海水中磷含量的標準。研究人員發現，在過去的30億年中，磷的豐度變化不大，其中只有一個例外：從約7.5億年前持續到約6.35億年前的一次比通常水平升高了數倍的激增。

 

磷水平在當時的一次激增很好地契合了動物進化的一個新興的局面。研究人員曾經注意到，兩次雪球地球事件大致恰逢化石記錄中最早期動物的出現。這意味著冰川作用觸發了進化飛躍，然而它是如何做到這一點的呢？

 

在由Planavsky和他的同事所提供的方案中，雪球冰原就像它們的現代副本那樣會磨碎大陸巖石，并當冰川退卻時釋放出磷。這些磷會被沖刷進入海洋，在那里它們為藻類的興盛提供了養料，進而促使有機物質和氧氣的形成有了一個大幅的增長。而進入海底淤泥中的更多的有機物質將為日后留下更多的氧氣，并最終提高大氣和海洋中的氧氣含量。

 

這個故事中的一處明顯差錯就在于磷在海洋中的短暫壽命。有一種意見認為，雪球地球上的冰川只發生過一次退卻——在一個1000萬年之久的冰川期的末端。它所產生的一個短暫的磷波動不會對進化產生影響。但是合著者、美國加利福尼亞大學河畔分校的生物地球化學家Timothy Lyons表示，在這一過程中，隨著冰原反復地前進與后退，即便僅有的一次雪球地球事件也能夠導致磷濃度的升高。

 

歐登塞市丹麥南方大學的生物地球化學家Donald Canfield指出，磷與冰川作用和氧氣以及由此而來的進化之間的關系“是一種具有極大吸引力的可能性”。Canfield說：“但他們還沒有獲得連續的（地質學）記錄以證明這一點。在原則上，這是一個可以試驗的假設；這也是工作的價值所在。”（來源：科學時報 群芳）