科学家找到骨骼演化证据

科学家在俄罗斯尤多马河收集样本。资料来源:雷切尔·伍德

大约在5.5亿年前，有骨头的动物还没有出现。从那以后，科学家们提出，大气中含氧量的增加和海洋中的化学变化使动物能够利用它们需要的矿物质来形成坚硬的骨骼结构。

现在，一项对俄罗斯西伯利亚古代岩层的新分析为这一观点提供了证据，表明在第一批带骨头的化石动物开始出现的同时，海洋开始富含形成骨头所需的矿物质。

美国耶鲁大学的沉积学家阿什丽·胡德没有参与这项研究，他说:“这篇论文很大程度上回答了为什么动物首先长出骨头，然后进化成我们今天看到的样子的问题。”

今天地球大气中大约20%是氧气，但在古代不是这样。大约8亿年前，大气中的氧含量现在只有0.1%。之后，由于一些地质学家还没有完全理解的原因，地球上的氧气水平开始上升。

为了理解氧含量的上升和骨骼进化之间的关系，爱丁堡大学的地球生物学家雷切尔·伍德和她的研究小组分析了俄罗斯于多马河附近西伯利亚荒野深处发现的古代岩层。

这些岩石由古代海洋中堆积的沉积层组成。它们不仅包含化石，还提供了骨骼开始出现时海洋化学变化的线索。在这项研究中，伍德发现了埃迪卡拉纪和寒武纪(从6.35亿年前到4.85亿年前)的一系列海洋化学变化。

胡德指出，直到大约5.45亿年前，岩石中还富含矿物白云石，据信是在氧含量低的时候在海洋中形成的。此后，大气中的氧含量增加，石灰石开始占据主导地位。

野外的石灰石含有文石和方解石，这是动物形成骨骼所必需的。与白云石相比，文石和方解石晶体形成得更快，需要的能量更少，这使得动物可以用它们来形成骨骼，而白云石无法做到这一点。

与此同时，在陆地上，风和雨等侵蚀现象以异常高的频率轰击着陆点。这导致了文石和方解石的形成，这是一种特殊的营养物质——钙——随着洪水流入海洋，进一步加速了骨骼的进化。研究人员在11月的《地质学》杂志上报道了这一结果。

这种骨形成的过程也反映在岩石本身。软体动物化石在富含白云石的地层中占主导地位，例如生活在海底的叶状软体动物阿斯皮德拉。在石灰岩的地平线上，出现了第一批已知的带骨头的化石动物，例如克劳德·特朗，一种1毫米大小的生物，由看起来像一堆冰淇淋球果的钙化外壳形成。从那以后，骨骼逐渐演变成人们熟悉的形式，包括鱼、甲壳类动物、恐龙，最终还有人类。

胡德称赞作者展示了氧气水平是如何上升的，海洋化学和生物的变化是如何协调变化的。她说研究人员“将这三条独立的路径联系起来”

胡德和伍德都认为当前的故事发生在西伯利亚，研究人员接下来要做的是看看它是否能在世界其他地方站住脚。(赵茜·Xi)

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