科技日报记者 张晔 金凤
大约17亿年前，第一个可信的真核生物出现后（根据已知化石），地球生命经历了怎样的演化进程？多年来，还没有科学家将这一段生命演化史清晰地勾勒出来。南京大学地球科学与工程学院唐卿研究员、中国科学院院士沈树忠等联合中外科研单位，通过建立早期地球化石大数据库，利用人工智能等分析方法首次绘制了地球从20亿年前到5亿年前，约15亿年的高精度生物多样性演化历史。相关成果于12月20日发表在国际学术期刊《科学》上。
化石是记录生命演化的最直接证据。但在5亿年以前漫长的早期地球阶段，生命，尤其是发育有细胞核的真核生物是什么时候开始出现并留下它的第一个化石记录的？作为所有现代高等生物的祖先，早期生命是如何进化出五彩缤纷的生物世界的？这些事关我们从哪里来、要到哪里去的重大科学问题，由于研究方法的限制长期得不到准确的解答。
针对以上难解之谜，唐卿和沈树忠等研究人员耗时六年时间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。团队创新性地结合了超算和人工智能等分析手段，建立起迄今第一条早期地球高精度生物多样性曲线。
研究结果表明，随着第一个可信的真核生物化石在约17亿年前出现后，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。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5.51亿年前至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。
沈树忠院士表示，研究表明，雪球地球等极端气候事件的发生会严重阻止地球早期生物圈的演化进程，导致生物大灭绝事件出现。而随着大冰期事件的结束，地表温度回暖以及大气氧含量升高促成了新一轮复杂生物大辐射事件，进一步凸显了地表温度与氧气含量等环境因素的骤变对早期地球复杂生命系统演化的巨大影响，这为科学家探索极端环境下的地外生命和评估未来地球的宜居性提供了重要参考。
据了解，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。
