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。
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