地表最强“墙头草”——大氧化事件下的古细菌

大约在25亿年前，地球发生了大氧化事件，原本富含甲烷的地球大气突然开始积累游离氧气。在此期间，古细菌为了生存，在好氧菌与厌氧菌之间反复“横跳”，因此被称为地表最强“墙头草”。相关介绍如下：大氧化事件前后的环境与古细菌代谢方式：在距今约38亿至25亿年前的太古宙，地球大气圈与水圈的氧气含量极低，原核生物主要依赖硫酸盐或甲烷等物质维持生命，古细菌也适应了无氧环境。大氧化事件后，地球氧气水平短时间内激增至现代大气水平的1%，有氧呼吸逐渐兴起，这对厌氧的古细菌来说是灭顶之灾，但古细菌并未迅速灭绝，而是发生了代谢方式的转变。古细菌代谢方式的转变：澳大利亚的研究团队通过机器学习分析1007种细菌的基因组成，重新描绘了古细菌进化树。结果显示，古细菌曾发生84次从厌氧到有氧生活方式的转变，同时还有6次从有氧向厌氧的转变。转变的时间分布：古细菌从厌氧向有氧的84次转变并非都发生在大氧化事件之后，其中有12次可能发生在事件之前，5次后验概率超过95%。这表明部分古细菌仿佛“预感”到大氧化事件，提前进化出含氧代谢，以应对环境变化。例如，蓝藻的祖先可能在大氧化事件前就学会利用氧气，后来进一步进化出产氧光合作用，随着其种群扩大，促进了其他细菌由无氧代谢到有氧代谢的转变。转变的意义：古细菌的这些转变是对生存环境的惊人适应，推动了生命代谢方式的转变，奠定了后续复杂生命诞生的生态基石，在微观尺度上重构了生命的可能性边界。同时，尽管有氧菌在大氧化事件后迅速建立多样化优势，但无氧细菌也未轻易服输，在之后的地质历史时期中，随着大气氧含量的变化，有氧菌和无氧菌的优势也在不断变化，如在距今约2亿年的侏罗纪，无氧细菌还出现了一次短暂的复兴。