氧气曾给地球带来了巨大的灾难，大氧化事件背后隐藏的秘密

氧气对我们有多重要？包括人类在内的几乎所有生物都需要氧气才能生存。我们不吃不喝也许能撑一个星期，但是如果没有氧气，大概超不过5分钟。

也许你不知道，40亿年前，当生命第一次出现在地球上的时候，它们是不需要氧气的，而且，氧气对它们来说，是不折不扣的毒气。

氧气是如何出现的，生命又是如何变得依赖氧气的呢？我们这次讲一下生命发展历史上的一个重大事件，大氧化事件。大氧化事件导致地球大气中的氧气含量迅速上升，同时地球上占主导地位的生命体，从厌氧生物转变成了好氧生物。

实际上大氧化事件在历史上发生了两次，第一次可以说是氧气从无到有的过程，而第二次则是氧气含量突飞猛进的过程。每一次都产生比原有生物大100万倍的新生物体。

今天呢，我们重点看一看第一次大氧化事件。

大约40亿年前，生命在地球上出现了。当时是什么样的环境呢，按现在的标准来说，简直就是地狱。持续不断的火山爆发，频繁遭受地外天体碰撞，原始海洋不断地形成又蒸发，空气中充满了二氧化碳、氮气，甲烷、硫化氢、水蒸气、以及少量氢气。

这个时候完全没有游离氧气，生命就是在这样的条件下产生了，它们不需要氧气就能够生存。这些生命，我们把它们称为原核生物，跟今天的大多数生物 – 真核生物 – 相比，它们没有细胞核，更简单，更原始，它们利用能量的效率也比真核生物低很多。

然而到了大约24亿年前，空气中的氧气含量开始增加，从约0.02%增加到了约2~4%，整个过程持续了大约6亿年。今天空气中的氧气含量是21%。大氧化事件以后，氧气含量其实也不高，只有现在的1/10，但是就是这么一点点的氧气，造成了翻天覆地的变化。导致了当时几乎所有的厌氧生物死亡，幸存的生物发展出了抵抗和利用氧气的能力，不断壮大，直到形成今天的世界。

氧气的产生原因比较明确，当时出现了一种产生能够通过光合作用给自己提供能量的生物，它在光合作用的同时会释放出氧气，这种生物就是蓝细菌。

但是根据化石的研究，蓝细菌在大氧化事件之前，也就是大约27亿年前就已经出现了，中间隔了整整3亿年，那么为什么这么长的时间里氧气含量没有增加呢？这些生产出来的氧气都去了哪里？一定是某种原因阻止了氧气含量的上升。

蓝细菌

科学家经过几十年的研究，发现火山爆发在这当中起了关键的作用。

从27亿年前开始，地球逐渐冷却，火山爆发减弱了，由火山爆发释放出的镍开始下降了。镍有什么用呢，它在一种专门破坏氧气的细菌中起关键作用。这种细菌叫产甲烷菌。产甲烷菌和蓝细菌都生活在原始海洋中，它们是竞争关系，并且产甲烷菌一直是占据优势的。蓝细菌制造氧气，产甲烷菌制造甲烷，结果甲烷遇到氧气，生成了二氧化碳，氧气消失了。

产甲烷菌是严重依赖镍来生存的，用来产生甲烷的一种代谢酶需要镍。一旦镍开始减少，产甲烷菌就要死掉，然后甲烷产量减少，氧气破坏减少，生产氧气的微生物增多，最后结果是氧气含量上升。

史密斯甲烷菌

这还没结束，由于甲烷是一种温室气体，它的温室效应是二氧化碳的23倍。甲烷减少，导致温室效应降低，地球温度下降，因此伴随着大氧化事件出现了另一个地质事件：休伦冰期，时间长达3亿年。

在镍缺乏和低温的双重打击下，厌氧生物几乎全部灭绝。

另外，一个最新的研究发现，火山喷发会把大量的地球内部的物质喷射到地球表面上来，比如说熔岩、岩石和气体。因为一直处在缺氧环境下，所以这些岩石、气体都是还原态的，它们都非常容易和氧气结合。频繁地火山爆发不断地补充还原物质来消耗氧气。

随着地球逐渐冷却，火山活动减弱，还原物质释放逐渐减少，到距今约24亿年的时候终于到达了临界点，氧气最终占了上风，开始逐渐在大气中聚集。

所以，大氧化事件，是整个地球生命演化的一个转折点。从这时起，幸运的真核生物开始占据主导地位，直到今天。

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