大约24亿年前的大氧化事件（GOE）形成了今天许多生物赖以生存的富氧大气。

奇怪的是，当涉及到积极利用这种元素进行呼吸的进化方式时，一些细菌菌株已经领先一步。

利用细菌基因组数据、地质标记和旨在发现遗传模式的机器学习技术的组合，一个国际研究小组寻找描述最早有氧（氧气呼吸）细菌的证据。

虽然大多数菌株在GOE之后都具备了耐受和利用氧气的能力，但研究人员确实发现了一些异常情况 —— 某些细菌在地球大气中氧气水平迅速上升前约9亿年是有氧的。

在1007种相关细菌中，研究人员发现了80多种从不能使用氧气的代谢到可以使用氧气的代谢的遗传转变。根据突变积累速度的估计表明，至少有一些突变发生在地球大气中氧气含量显著上升之前。

研究人员在他们发表的论文中写道：“至少有三个转变发生在 [GOE] 之前，这表明有氧呼吸在广泛的大气氧化作用之前就已经进化出来了，这可能促进了蓝藻中含氧光合作用的进化。”

换句话说，这些早期的氧气呼吸者可能为它们的后代利用水和二氧化碳捕捉阳光奠定了基础，释放了储存的氧气，这就是后来的大氧化事件。

我们有很多事情要感谢这些小微生物。随着氧含量的增加，已经利用这种元素的细菌可以比它们的厌氧表亲更快地忍受它的影响。生存的游戏改变了，最终导致了我们现在的处境。

这里有一些假设，关于现代细菌的基因如何与古代细菌的基因联系起来 —— 并做同样的氧气处理工作 —— 但研究人员相信，他们包括了足够的细菌种类和确凿的证据来证实这种联系。

研究人员写道：“这使我们能够根据生物圈氧合作用的记录来校准细菌的进化，极大地增加了有限的早期生命化石记录，并为深时间进化研究带来了新的分辨率。”

这些发现不仅证实了有氧细菌的历史可以追溯到很久以前的观点，还为我们提供了更多证据，证明蓝藻的进化相对缓慢，其根源可以追溯到远在GOE之前。

研究人员希望在这里使用的技术组合 —— 将不同的工具结合起来填补我们知识的空白 —— 可以帮助研究地球最早生命形式的其他特征的发展。

研究人员写道：“这里开发的方法为将微生物特征与地球地球化学历史联系起来提供了一个框架，为探索地球历史背景下其他表型的进化提供了一条途径。”

这项研究发表在《科学》杂志上。

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