愛丁堡研究團隊發現當氧氣量低時 會促使海洋生物演化

【本刊訊】動物需要在有氧的區域才能存活,海中的生物也是如此。而近期,由愛丁堡大學(University of Edinburgh)的一項最研究發現,在遠古時期缺乏氧氣的海洋中能幫助海中生物的演化。

現今,一般的海域中每公升的海水中約有5.4~8毫升的氧氣,不過,也存在著一些特殊的低氧海域,稱作最少含氧區(Oxygen minimum zone, OMZs)。像是在東太平洋某部分地區的水中含氧量只有正常地區的1%,此海域環境中也只有線蟲或是少部分的魚能適應。

而根據先前的研究顯示遠古時期的海洋就像現今的最少含氧區,海洋生物可能全都生活在低氧環境中。因此,研究團隊嘗試透過各項數據來觀察含氧量較低的海域是否對海中生物帶來影響。研究人員將化石紀錄、生物的遺傳數據與海中的氧濃度結合,繪製出相關圖,發現其中有三個時期,當海洋中的含氧量從低變高時,會增加物種多樣性。

在6.35~5.41億年前的埃迪卡拉( Ediacaran),此時期的海洋含氧量低;而至5.41~4.88億年前的寒武紀(Cambrian)時,海洋生物則逐漸演化出擁有某些關鍵性狀,像是心臟、中樞神經系統、產生骨骼或四肢等。研究人員認為含氧量的改變是一大關鍵,更是驅使生物特徵出現、生物多樣性增加,進而出現寒武紀大爆發(Cambrian Explosion)的原因。

不只是這次,在寒武紀末期時海洋中的含氧量也降低,長達300~400萬年之久後,奧陶紀(Ordovician)時期再次增加,同樣也讓奧陶紀時期的生物多樣性突增,形成奧陶紀大輻射(Ordovician Radiation)的發生。

而另外一次海洋中含氧量降低則回溯至2.52億年前的二疊紀-三疊紀滅絕事件(Permian-Triassic extinction event, P-Tr),不過在大量滅絕後,由化石紀錄則發現陸續出現大量的珊瑚、海綿動物門和與已滅絕的魚龍相似的海豚等海洋新物種。

研究人員認為這些物種可能是在含氧量低的海域中就已出現,而等待至海洋含氧量較高時才大量繁衍、穩定族群。研究人員也表示,對於生物而言,低含氧量不會是一件好事,不過,就長遠來看,它可能會促使演化的產生。目前,研究團隊尚不清楚低含氧量如何驅使動物演化,未來則嘗試至現今尚存的低含氧量海域進行研究,期望找出相關成因。


新聞來源:Lucas Joel, When oxygen disappeared, early marine animals really started evolving, Science, 2017/11/17.

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