沒有氧氣，就不會有肉食動物。沒有肉食動物，就不會有寒武紀大爆發，那是5.4億年前開始的物種和身體形態多樣性的驚人進化爆發。
這是一項新研究的發現，該研究將關於肉食行為為何與寒武紀大爆發同時出現的相互競爭的模型拼接在一起。此前，一個科學家陣營提出，氧氣水平的上升為動物進化出複雜的身體形態提供了額外的能量。另一個學派認為，動物之間的競爭推動了新物種的突然出現，例如在加拿大伯吉斯頁岩中發現的奇特而狂野的生命形態，伯吉斯頁岩是一個驚人的化石來源。
“一直存在這種緊張關係，”主要作者、哈佛大學博士後埃裡克·斯珀林說。“雙方都在研究自己的資料，這在科學中很常見。”
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
但斯珀林認為，這兩個因素共同作用，推動了寒武紀大爆發，這是生命之樹主要分支首次出現的2000萬年時期。這項研究結果於7月30日發表在《美國國家科學院院刊》上。
斯珀林和他的同事研究了模擬寒武紀大爆發之前地球海洋環境的現代環境。這些是低氧區域，其中氧氣水平為典型水平的1％至10％，與前寒武紀相同。（岩石中的地球化學示蹤劑記錄了寒武紀大爆發期間海洋中氧氣的急劇上升。科學家們尚不確定其原因。）
斯珀林說，在當今的低氧區域，根據可用氧氣的量，幾乎沒有或沒有肉食動物。“這表明在前寒武紀的低氧海洋中，肉食動物非常少，”他說。
研究報告的共同作者麗莎·萊文說，最低氧區域中的生命形式是微小的和微生物的，或者是與從前寒武紀回收的稀有化石相似的非常小的動物。“生活在那裡的動物吃從地表掉落的碎屑物質，或者吃在地表形成的細菌。生物多樣性非常低，”萊文說，她是加州拉霍亞斯克裡普斯海洋研究所的生物海洋學家。
但是，小型肉食動物會在氧氣水平開始上升的過渡區域活動。研究人員說，寒武紀期間類似的氧氣增加推動了追逐獵物的代謝成本。最早的動物在大約在寒武紀之前2億年出現在化石記錄中，但化石和分子證據表明，肉食行為直到寒武紀才出現。
在寒武紀大爆發期間，動物不僅開始吃肉，例如漂浮的浮游生物，而且還長出了用來抓取和咀嚼更大獵物的下巴。隨之而來的軍備競賽導致了用於保護的堅硬的身體部位和外殼，例如三葉蟲外殼的精細尖刺和尖塔。
斯珀林希望，利用現在來了解過去將為思考寒武紀大爆發開闢新的途徑。“研究現代低氧區域為我們提供了一種預測氧氣是否是此事件的驅動因素的方法，”他告訴“生命科學”。“如果發生一定量的氧氣增加，那麼這可能是我們所看到的。”
版權所有2013 生命科學，TechMediaNetwork公司。保留所有權利。本材料不得釋出、廣播、重寫或重新分發。