南京大学团队揭秘15亿年生命演化：从“无聊十亿年”到复杂生命诞生
南京大学团队揭秘15亿年生命演化：从“无聊十亿年”到复杂生命诞生
2024年12月20日，南京大学地球科学与工程学院唐卿研究员和沈树忠院士等联合中外多家科研单位在顶级学术期刊《Science》上以长文形式发表重要研究成果。该研究通过建立早期地球化石大数据，利用超算和人工智能等分析方法首次绘制了地球从20到5亿年前，约15亿年的高精度生物多样性演化历史，揭示了地球上的早期生命是通过漫长的演化历程，经历多次大辐射和大灭绝事件后，最终演化出约5亿年前的复杂生态系统。该研究填补了关于早期地球生物多样性宏演化的空白，为阐明早期地球生命起源和演化规律、探索地外生命是否存在以及宜居地球的可持续发展提供重要的理论基础和借鉴。
从20亿年前到寒武纪：地球生命的“神秘时期”
在地球46亿年的漫长历史中，从20亿年前到寒武纪生命大爆发（约5.4亿年前）的这段时间，一直是生命演化史上的一个“黑箱”。这个长达15亿年的时期，见证了从简单单细胞生物到复杂多细胞生物的转变，但具体过程一直不甚明了。
创新研究方法：大数据与人工智能的结合
为了解开这个谜题，唐卿团队耗时六年，创建了目前全球数据最全、信息量最大的早期地球古生物地层数据库。他们创新性地将超算和人工智能等大数据分析手段引入古生物学研究，成功绘制出第一条早期地球高精度生物多样性曲线。
这条曲线不仅展示了生物多样性的变化趋势，更重要的是，它揭示了生命演化并非简单的线性过程，而是充满了起伏和转折。
关键发现：生命演化的“波折”
研究发现，在约17亿年前第一个可信的真核生物化石出现后，其多样性一直保持较低但稳定增长的模式。直到约7.2亿年前全球性大冰期的出现打断了生命演化的原有进程。随着大冰期事件的结束，地球物种多样性开始迅速增加并且频繁发生波动，造成多次生物大辐射和大灭绝事件。其中包括约6.35到5.8亿年前的生物大辐射事件，以及紧随其后发生的生物演化史上第一次大灭绝事件，导致当时的优势类型——带刺的微体生物大量灭绝。在此之后，形态更为复杂的宏体生物（包括动物）迎来了快速辐射。但这些复杂宏体生物在埃迪卡拉纪末（约5.51至5.39亿年前）又遭遇了两次明显的多样性下降，代表了动物演化史上最早的两次大灭绝事件。
环境因素：生命演化的“指挥棒”
研究还揭示了环境因素对生命演化的重要影响。例如，雪球地球事件（全球性大冰期）对生物多样性造成了严重打击，而冰期结束后地表温度回暖和大气氧含量升高，则促进了复杂生物的辐射演化。
重要意义：从地球到宇宙
这一发现不仅填补了生命演化史上的重要空白，还为多个领域的研究提供了重要参考：
- 理解地球生命演化规律：揭示了生命从简单到复杂演化的非线性特征
- 评估地球未来宜居性：环境剧变对生物多样性的影响提供了历史参照
- 探索地外生命：为寻找外星生命提供了新的视角和线索
正如《Science》审稿人所评价的，这项研究“终于带来了长期缺失的早期地球高精度生物多样性演化曲线”，并将“激发一大波探索早期地球生命与环境协同演化的热潮”。
这一突破性发现，让我们对地球生命的起源和演化有了更深入的认识，也为人类探索宇宙、寻找地外生命提供了新的启示。随着科技的不断进步，相信未来我们将揭示更多关于生命起源的奥秘。