科技日報記者 張曄 金鳳
大約17億年前，第一個可信的真核生物出現後（根據已知化石），地球生命經歷了怎樣的演化程序？多年來，還沒有科學家將這一段生命演化史清晰地勾勒出來。南京大學地球科學與工程學院唐卿研究員、中國科學院院士沈樹忠等聯合中外科研單位，透過建立早期地球化石大，利用人工智慧等分析方法首次繪製了地球從20億年前到5億年前，約15億年的高精度生物多樣性演化歷史。相關成果於12月20日發表在國際學術期刊《科學》上。
化石是記錄生命演化的最直接證據。但在5億年以前漫長的早期地球階段，生命，尤其是發育有細胞核的真核生物是什麼時候開始出現並留下它的第一個化石記錄的？作為所有現代高等生物的祖先，早期生命是如何進化出五彩繽紛的生物世界的？這些事關我們從哪裡來、要到哪裡去的重大科學問題，由於研究方法的限制長期得不到準確的解答。
早期地球高精度生物多樣性曲線。研究團隊供圖
針對以上難解之謎，唐卿和沈樹忠等研究人員耗時六年時間建立了目前全球資料最全、資訊量最大的早期地球古生物地層資料庫。團隊創新性地結合了超算和人工智慧等分析手段，建立起迄今第一條早期地球高精度生物多樣性曲線。
研究結果表明，隨著第一個可信的真核生物化石在約17億年前出現後，其多樣性一直保持較低但穩定增長的模式。直到約7.2億年前全球性大冰期的出現打斷了生命演化的原有程序。隨著大冰期事件的結束，地球物種多樣性開始迅速增加並且頻繁發生波動，造成多次生物大輻射和大滅絕事件。在此之後，形態更為複雜的宏體生物（包括動物）迎來了快速輻射。但這些複雜宏體生物在埃迪卡拉紀末（約5.51億年前至5.39億年前）又遭遇了兩次明顯的多樣性下降，代表了動物演化史上最早的兩次大滅絕事件。
沈樹忠院士表示，研究表明，雪球地球等極端氣候事件的發生會嚴重阻止地球早期生物圈的演化程序，導致生物大滅絕事件出現。而隨著大冰期事件的結束，地表溫度回暖以及大氣氧含量升高促成了新一輪複雜生物大輻射事件，進一步凸顯了地表溫度與氧氣含量等環境因素的驟變對早期地球複雜生命系統演化的巨大影響，這為科學家探索極端環境下的地外生命和評估未來地球的宜居性提供了重要參考。
據瞭解，該研究填補了關於早期地球生物多樣性宏演化的空白，為闡明早期地球生命起源和演化規律、探索地外生命是否存在以及宜居地球的可持續發展提供重要的理論基礎和借鑑。
