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“性”源自硬质岩石和重金属元素

2012-06-21  lindan9997

有性繁殖的起源一直是地球生命史上最重要的事件之一——不过,没有花岗岩就没有有性繁殖。


有性繁殖的起源一直是地球生命史上最重要的事件之一——不过,没有花岗岩就没有有性繁殖。 大约20亿年前,火成岩开始大量形成,这一过程将复杂生命形成所需的各种重金属元素带到了地表。

生命所需蛋白质的生成需要各种各样的重金属元素,其中,锌、钼和铜对于真核生物来说尤为重要——动物、植物和真菌都是真核生物,他们都可以进行有性繁殖。

过去认为复杂的生物体的大量出现可能发生在8亿年前海洋含有丰富的金属元素之后,但是,去年发现的新的化石证据表明,十亿年前或更早的淡水湖中就已经有真核生物存在了(New Scientist, 16 April 2011, p 20)

那么他们是从哪里获得所需的各种重金属元素呢?


英国亚伯丁大学的约翰?帕内尔(John Parnell)与他的同事研究了岩石记录后表示,大约19亿年前的古元古代(Palaeoproterozoic),发生了非常重要的大事件——一块古老的超大陆的形成,这就是“哥伦比亚(Columbia)超大陆”,也可以称它为“努纳(Nuna)超大陆”。

帕内尔说,“古元古代可能是地球历史上唯一仅有的幔源岩浆作用和水热活动的高峰期。”

当哥伦比亚超大陆形成的时候,大量大型的岩浆囊体注入到了它的地壳中,然后逐渐冷却形成花岗岩(火成岩的一种)。火成岩中含有包括锌、钼和铜在内的丰富的金属元素。 随着时间推移,自然侵蚀作用将这些花岗岩送到地表,在地表经过进一步侵蚀作用后,金属元素被释放出来,进入土壤和水中。帕内尔说,沉积记录表明,这些金属元素在大约10-15亿年前出现在接近地表的储水层和浅水域中。

他说,“未分化细胞需要这些金属元素来生成酶,而酶让他们可以实现更多样的功能并开始进行有性繁殖。”
“它们给早期的生命增加了的自然选择和变异的可能。”

马萨诸塞州波士顿大学的保罗?斯特罗瑟(Paul Strother)说,“这篇论文的特别之处在于,它首次关注到了生物学方面。 去年,一队古生物学家发现了数十亿年前的淡水化石,而斯特罗瑟正是成员之一。
“文中确定了生命进化必须的某些金属元素并证明了这些金属元素在当时也是确实存在的。”

斯特罗瑟补充道,这些发现提供了进一步的证据说明地球上生命的进化也许开始得远比我们此前所认为的要早得多得多。

参考期刊:地质学(Geology,数字对象标识( DOI: 10.1130/G33116.1


【译者注】
花岗岩——一种岩浆在地表以下凝却形成的火成岩,主要成分是长石石英
哥伦比亚超大陆——是地球历史上最古老的几个超大陆之一。一般认为哥伦比亚大陆存在于古元古代的15到18亿年前,目前是依照古地磁学资料证明其存在。(文中图片来自《华北古大陆与哥伦比亚超大陆》,可能有点不清晰,但是目前没有找到更详细的图,大家有兴趣可以去看看那篇论文,里面看可能会更清晰一些


古元古代——符号PP,是地质时代中的一个代,开始于同位素年龄2500百万年(Ma),结束于1600Ma。古元古代期间蓝藻、细菌繁盛。古元古代属于前寒武纪元古宙,上一个代是新太古代,下一个代是中元古代。古元古代包括了成铁纪、层侵纪、造山纪、固结纪。

真核生物——细胞具有细胞核的单细胞生物和多细胞生物的总称,它包括所有动物、植物、真菌和其他具有由膜包裹着的复杂亚细胞结构的生物。

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