地球初期的无氧时代之后的大氧化事件是地球上的生物的第一个大筛选器吗?
在地球生命史的漫长篇章里，无数的挑战与变革如同筛子，塑造了我们今天所见的生物多样性。而要问第一个真正意义上的“大筛选器”，那么，在大氧化事件（Great Oxidation Event，GOE）期间，早期地球上的生命确实经历了一场前所未有的洗礼。
要理解这一点，我们得先把时间倒回那个原始的地球。生命诞生初期，大概在35亿年前，地球的大气层与现在截然不同。它几乎没有游离的氧气，主要成分是二氧化碳、氮气、甲烷，还有一些氨气和水蒸气。在这种环境中，生命的形式也主要是厌氧菌，它们不依赖氧气生存，甚至对氧气具有毒性。这些早期微生物在能量获取上主要依靠化学合成，就像某些深海热泉附近的细菌一样，利用化学反应来获取生存所需的能量。
然后，大约在24亿年前，一场惊天动地的变革发生了——大氧化事件。这场事件的导火索，是蓝细菌（cyanobacteria）的崛起和繁荣。蓝细菌是一种能够进行光合作用的细菌，它们利用阳光、二氧化碳和水作为原料，制造自己的食物，同时，一个“副产品”——氧气，被释放到环境中。
起初，释放出来的氧气并不多，它迅速地与海洋中的铁离子反应，形成氧化铁沉淀下来，这也就是我们今天在地球上看到的很多条带状铁建造岩（Banded Iron Formations）的由来。海洋中的铁被耗尽后，氧气终于开始逃逸到大气层中。
这股逐渐积聚的氧气，对于绝大多数当时存在的厌氧生命来说，简直就是一场灭顶之灾。氧气在厌氧生物体内会发生剧烈的氧化反应，破坏细胞结构和重要的生物分子。想象一下，就像突然给一个从不接触火的生物暴露在烈火中一样，它们根本无法适应。
这就是大氧化事件作为第一个“大筛选器”的关键所在。它筛选的并非是什么宏大的物种灭绝，而是在微观层面上，生命赖以生存的生物化学机制。
首先，毒性淘汰。绝大多数厌氧菌在这个氧气含量不断升高的新环境中，因为无法处理氧气的氧化性，纷纷死亡。就像一场突如其来的化学瘟疫，它们原有的生存方式在这个新的地球化学体系中变成了致命的毒药。能够忍受或逃离氧气环境的，比如生活在深层泥层里或者被包裹在能够隔绝氧气的结构中的生物，才得以幸存。
其次，能量机制的变革。那些能够存活下来的生命，要么发展出能够抵抗氧气毒性的机制，要么，更具革命性的是，开始利用氧气来获取能量。这催生了有氧呼吸的出现。有氧呼吸是一种比厌氧代谢效率高得多的能量获取方式。想象一下，一个吃一小块能量棒就能活动的用户，突然升级到可以利用整个数据中心来驱动他的活动。有了有氧呼吸，生命就有了更多的能量去进行更复杂的活动，比如生长、繁殖，以及更关键的——进化。
因此，大氧化事件不仅仅是一场环境的剧变，更是一次深刻的生物化学筛选。它淘汰了那些无法适应氧气的绝大多数厌氧生物，也为能够利用氧气的更高效的生命形式铺平了道路。那些幸存并最终发展出有氧呼吸的生物，为后来更复杂的生命的出现，例如真核生物，奠定了基础。
可以说，如果没有大氧化事件这一轮严酷的筛选，地球生命的历史可能会是完全不同的景象。我们今天所熟知的，能够进行复杂活动、拥有多样化形态的生命，很大程度上都受益于这场早期地球上由蓝细菌开启的氧气革命，以及随之而来的生物化学上的“大清洗”。它不是一次性的事件，而是一个持续了数亿年的过程，但其对生命的影响，无疑是第一轮奠定生命未来方向的重大筛选。它告诉我们，适应环境变化，甚至从变化中找到新的生存优势，是生命得以延续和发展的根本法则。
要理解这一点，我们得先把时间倒回那个原始的地球。生命诞生初期，大概在35亿年前，地球的大气层与现在截然不同。它几乎没有游离的氧气，主要成分是二氧化碳、氮气、甲烷，还有一些氨气和水蒸气。在这种环境中，生命的形式也主要是厌氧菌，它们不依赖氧气生存，甚至对氧气具有毒性。这些早期微生物在能量获取上主要依靠化学合成，就像某些深海热泉附近的细菌一样，利用化学反应来获取生存所需的能量。
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这就是大氧化事件作为第一个“大筛选器”的关键所在。它筛选的并非是什么宏大的物种灭绝，而是在微观层面上，生命赖以生存的生物化学机制。
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因此，大氧化事件不仅仅是一场环境的剧变，更是一次深刻的生物化学筛选。它淘汰了那些无法适应氧气的绝大多数厌氧生物，也为能够利用氧气的更高效的生命形式铺平了道路。那些幸存并最终发展出有氧呼吸的生物，为后来更复杂的生命的出现，例如真核生物，奠定了基础。
可以说，如果没有大氧化事件这一轮严酷的筛选，地球生命的历史可能会是完全不同的景象。我们今天所熟知的，能够进行复杂活动、拥有多样化形态的生命，很大程度上都受益于这场早期地球上由蓝细菌开启的氧气革命，以及随之而来的生物化学上的“大清洗”。它不是一次性的事件，而是一个持续了数亿年的过程，但其对生命的影响，无疑是第一轮奠定生命未来方向的重大筛选。它告诉我们，适应环境变化，甚至从变化中找到新的生存优势，是生命得以延续和发展的根本法则。
网友意见
请不要滥用费米悖论相关的“大过滤器”“大筛选器”之类词语。
大过滤器不是“死了很多生物的事件”，而是“让无线电广播文明难以产生或存续的普遍原因”，实质上可能根本不存在。
- 大氧化事件是蓝菌、绿菌等地球生物自己发动的，杀伤对象有限；
- 氧气可波及的范围局限于大气圈、水圈中上部而不涉及地下，不可能消灭所有厌氧生物；
- 其实有很多厌氧生物是“有氧气也可以活，只是代谢路径不使用氧气”，和“厌氧”的字面意思不太一样；
- 大氧化事件中游离氧的增速实际上只是“地质上看很快”，可以被大量生物适应，更成为日后地球上出现动物的基础。
大氧化事件不可能是大过滤器，反倒是地球上产生无线电广播文明的重要前置步骤。
而且，“地球初期”是45.4亿年前，大氧化事件发生在约26亿年前，你不觉得间隔有点大么。这也想当“第一个”，阿Q都笑了。
21世纪初，学者一般估计地球生物的最后共同祖先LUCA生活在距今35亿年前~38亿年前，而我们发现的直接的古生物化石证据已经老到了34.8亿年前[1]。2017年，科学家在加拿大魁北克的岩石中发现了37.7亿年前~42.8亿年前的筒状微小纤维构造，可能是远古海底热泉喷口处生物的活动痕迹[2]。2018年，有研究根据分子钟将最后共同祖先生活的年代设置到了45亿年前[3]。
- 在目前的理论下，地球自45.4亿年前形成，冥古宙开始。在45.2亿年前，地球受到体积约等于火星的天体“忒伊亚”造成的撞击，形成了月球，并从炽热的岩浆球状态逐渐冷却固化（计算表明需时1亿年）。44.1亿年前出现原始海洋。这一时期地质活动剧烈，火山喷发遍布地面、熔岩四处流动。
- 在41亿年前到38亿年前，地球受到了大量小行星与彗星的撞击。根据同时期的月球撞击坑推算[4]，地球当时形成了22000个或更多的直径大于20千米的撞击坑、约40个直径约1000千米的撞击盆地、几个直径约5000千米的撞击盆地，地形平均每100年就受到显著破坏。
- 冥古宙在38亿年前结束，内太阳系不再有大规模撞击事件。
- 也有研究认为上述阶段的撞击规模要小一个甚至几个数量级。
无论如何，LUCA可能在地球形成后4千万年时地狱般的环境里就自然形成了。后期重轰炸阶段密集的天体撞击都没能将其击退，在地球历史上谈论“地球生物全部灭绝”形式的大过滤器大概纯属搞笑。
大谈“我们和其他文明尚未接触，意味着这样那样的可能性”的“费米悖论”，并不追求在科学上有多么好的准确性。在当年的时代背景下，科学家们想要表达的其实是“无线电广播文明[5]的寿命可能相当短暂”，然后宣扬核战争对人类生存的威胁，号召大家反对核武器。他们也是没想到后来有学者证明了拿人类现有的技术打造可接收比邻星b的电视广播信号的射电望远镜需要直径33100千米的天线：
- 什么大沉默，分明是我们的观测力又聋又瞎，根本就无法有效识别地外文明的迹象。
在这种条件下，费米悖论的可信度跟“你身边到处都是目前无法观测的幽灵”毫无区别[6]，没有可证伪性[7]。我们现有的观测力无法有效检测到“存在方式和沟通手段与我们完全相同”的地外文明，100光年内的初步排查要等今后建造新的望远镜。
参考
- ^ https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2013.1030
- ^ http://eprints.whiterose.ac.uk/112179/1/ppnature21377_Dodd_for%20Symplectic.pdf
- ^ http://palaeo.gly.bris.ac.uk/donoghue/PDFs/2018/Betts_et_al_2018.pdf
- ^ 月球面对地球的一面的大部分大型盆地，如危海、宁静海、晴朗海、肥沃海和风暴海，也是在这一时期撞击形成的
- ^ “无线电广播文明”是和20世纪的人类文明水平相近的文明，那时候的科学家以为这还比较容易辨认。
- ^ 可信度的判定可以参照：人类真正可以信任的东西是什么？ - 赵泠的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/429528670/answer/1601576001
- ^ 例如你说外星人没来过，别人说人家来的时候我们还没演化出来，这就说不到一起去。
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