在5.4亿年前的寒武纪，现生动物的绝大多数门类，譬如脊椎动物、节肢、腕足、蠕形等动物突然集体亮相。这一极度“默契”的现象让科学家们迷惑不解。是什么原因导致这次生命大爆发？大爆发的过程又是什么样的？由中科院南京地质古生物研究所研究员朱茂炎领导的中英俄团队最新研究发现，氧气含量是控制寒武纪大爆发进程的最关键因素。相关成果于2019年5月6日在线发表在英国《自然》杂志子刊《自然—地球科学》。

  现代快报+/ZAKER南京记者 胡玉梅 实习生 徐可 文/摄

  动物并非突然爆发出现，氧气含量是“密钥”

  5.4亿年前，各种动物“突然”爆发式出现，这被古生物学家们称为“寒武纪生命大爆发”。

  通过多年研究，朱茂炎团队揭开了谜底：地球上的动物并不是“突然”爆发式出现的，而是经历了幕式演化的过程；在这过程中，氧气含量是幕后操盘手，控制着大爆发进程。

  早在2006年，朱茂炎团队就提出阶段性辐射和灭绝的寒武纪大爆发过程模型，并发现动物早期演化的阶段性辐射和灭绝过程，与海水碳同位素的异常变化存在耦合关系。

  通过与俄罗斯同行合作，朱茂炎团队于2008年在西伯利亚开展野外工作，采集了一套珍贵的寒武纪早期碳酸盐岩地层样品。随后，中英俄团队对这套样品开展了系统的碳、硫同位素实验分析和数学模型计算。研究表明，西伯利亚地区海水碳、硫同位素在寒武纪早期距今5.24亿年至5.14亿年期间发生了五次同步变化，这种变化指示了大气和浅海中氧气含量的变化。他们发现，在同一时期，动物化石的多样性也发生了变化，且变化的次数和幅度与含氧量变化的次数、幅度高度吻合。

  而在距今5.14亿年之后的大约两百万年间，海水中的碳和硫同位素之间的变化则是不同步的，指示了海水普遍缺氧。巧合的是，这一时间内发生了全球性寒武纪动物群的大灭绝。

  该研究首次从科学层面解开了寒武纪大爆发的重要原因。也就是，寒武纪大爆发的幕式过程受控于大气和海洋的氧气含量变化。“这只是我们本次研究的初步成果，我们还要研究寒武纪前后的时期，另外还会去世界其他地区继续采样研究，以证实这一研究结果是否具有普遍性。”朱茂炎说。

  人类活动应该遵循自然演变规律

  5.4亿年前，动物爆发式出现；而5.14亿年后，寒武纪动物又发生了大规模灭绝。

  “寒武纪大爆发时期几乎出现了现存的所有动物门类，现存动物的基本形态在寒武纪时期已经成型。而后，寒武纪生物又发生了大灭绝，这次大灭绝导致当时地球上40%多的动物灭绝。”朱茂炎说。

  朱茂炎表示，未来地球上并不排除再次发生生物大灭绝的可能性。“生物大灭绝一般有两种情况，一种是地球内部发生变化，比如：火山喷发释放出大量二氧化碳或有毒气体，全球气候增温，导致地球大面积缺氧。还有一种情况是，外行星撞击导致生物大面积灭绝，恐龙灭绝就是这种情况。”

  朱茂炎说，人类的种种行为在深刻介入和改变地球演化进程。人类的基因组配、修改胚胎等行为都会使生物脱离自然的演化过程。这一现象对人类的生存和发展究竟有怎样的影响？他认为，结果难以预见，但必须对一系列改变地球自然演变规律的人类行为加以管控。