为什么深海给第一个庞大而复杂的生物带来了生命？

起初，生命是渺小的。几十亿年来，地球上所有的生命都是微观的，主要由单细胞组成。然后，突然，大约5.7亿年前，复杂的生物，包括一米多长的柔软海绵动物，复活了。在1500万年里，如此规模和复杂的生命只存在于深水中。

长期以来，科学家们一直在质疑，为什么这些生物会在何时何地出现：当地球大气中的氧气供应特别短缺的时候，在光线和食物匮乏的深海中。12月12日，斯坦福大学发表在同行评议的《皇家学会学报B》上的一项新研究表明，海洋深处更稳定的温度使新兴的生命形式能够充分利用有限的氧气供应。

所有这些都很重要，部分原因是了解埃迪卡拉纪这些海洋生物的起源是为了揭示生命进化甚至我们自己物种缺失的环节。本文第一作者、斯坦福大学地球能源与环境科学学院(斯坦福地球)地球科学博士候选人汤姆伯杰(Tom Berger)解释说：“没有复杂的生活，就不可能有聪明的生活。

这项新研究是应用动物生理学知识来理解不断变化的环境中的化石记录的小规模但不断增长的努力的一部分。这些信息可以揭示未来可以在不同环境中生存的生物种类。

埃里克说：“从生理学中获取这些数据，将生物体视为生命体、呼吸物体，并试图解释它们如何通过一天或一个生殖周期来解释它们，这不是大多数古生物学家和地球化学家通常能够解决这些问题的方法。本文资深作者、地质科学助理教授斯珀林。

金发姑娘和温度变化

此前，科学家们推测，动物的最佳温度可以用最少的氧气来茁壮成长。根据这一理论，当温度低于或高于快乐培养基的温度时，氧气需求更高。为了在动物身上检验这一理论，并提醒人们埃迪卡拉纪海洋深处的繁荣，博格测量了海葵的需氧量。海藻的凝胶和它通过皮肤呼吸的能力与埃迪卡拉纪海洋中收集的化石的生物学密切相关。

“我们认为，随着温度的升高，它们耐受缺氧的能力会变差。这种情况在鱼、龙虾和螃蟹等更复杂的动物身上观察到了，”博鳌说。科学家们不确定更冷的温度是否会给动物的耐受性带来压力。但事实上，当实验舱的温度偏离其舒适区时，海葵需要更多的氧气。

总之，这些因素让博阿格和他的同事们怀疑，像海葵一样，埃迪卡拉纪需要一个稳定的温度来最有效地利用海洋中有限的氧气供应。

避难深度

对于埃迪卡拉动物来说，在冷水和深海水中使用少量氧气比在温暖的浅水中更困难，因为气体在较冷的海水中扩散到组织中的速度更慢。寒冷的动物只需要消耗更多的能量，就能让含氧的海水通过它们的身体。

但是它缺乏可用的氧气，埃迪卡拉纪海洋的深度弥补了它的稳定性。在浅滩上，太阳的经过和季节的变化会产生巨大的温度波动——在现代海洋中可以达到10摄氏度，而一公里(0.62英里)以下的深度不到1摄氏度。“在浅水区，温度每天和每年的变化都要快得多，”斯珀林解释道。

在低氧水平的世界里，不能调节体温的动物无法承受经常摆脱金发姑娘温度的环境。

斯坦福大学的团队与耶鲁大学的同事合作，提出对这种变化的避风港的需求可能决定大型动物可以在哪里进化。“唯一温度最稳定的地方是深海，”斯珀林说。在氧气有限的世界里，新进化的生命需要尽可能高效，只有在相对稳定的深度才能实现。“这就是动物在那里的原因，”他说。

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