地球上的大规模物种灭绝事件，有助于我们寻找宇宙中的外星生命。来看看是这么回事
“这些事件，可以说是一场灾难，也可以说是我们星球上发生过的最好的事。这取决于你从哪个角度看。”
七颗类地行星围绕特拉普斯特-1恒星运行，这些行星中有可能存在我们所知的生命吗？（图片来源：美国航空航天局/喷气推进实验室-加州理工学院）
在45亿年的历史中，地球已经经历了很多次大规模物种灭绝事件。每一次灭绝，都要抹去这颗星球上超过四分之三的物种，极大降低了生物多样性。地球上的这种全方位生物多样性缩减事件，既可以是由非生物进程引起，比如火山喷发或流星撞击，也可以是由生物进程引起，比如地球气候化学变化带来的生命物种更替。
然而，生命总是顽强的回归。事实上，长期来看，尽管经常遭遇某些方面的挫折，地球上的生命却始终朝着更高的复杂形式和生态组织的方向发展。
压力周期及其导致的大规模灭绝，对地球上的生命整体构成了生存威胁。然而，在5月发表在预印本数据库arXiv上的一篇论文中，研究者提出，长期来看，与较为平静的时期相比，地球环境的剧烈变化更能为进化探索创造机会，并倾向于促进生物多样性和物种繁荣，使幸存物种的状态更稳定。作者提出，从数千万年到数亿年的尺度来看，正是因为这些事件，生命作为一个整体，实际上反而可能变得更有适应力了。
“这些事件既可以是一种灾难，也可以是我们星球上发生过的最好事情，这取决于你采取哪种角度来看待。”英国埃克塞特大学的行星科学家，也是这篇论文的共同作者阿尔文.尼科尔森，对太空网站如是说。
地球上的生命史
在这篇新论文中，作者们采取了一种看待生命及其与地球关系的所谓“盖亚”视角。该视角的理论是，生命与地球上的非生命过程（如碳循环）相互作用，并对后者进行修改，以维持甚至改善整个地球上的生命条件。这种关系的一个类比，是我们的身体如何保持体内平衡，以调节一些对我们的生存至关重要的生理变量，如体温和血糖水平。
这样，生命就被视为在共同调节着地球上的物理过程。其目标是维持地球上有利于生命的条件存在——如果你愿意的话，可以把这一目标称为行星稳态。
然而，这一视角的一个潜在重大问题是，生命并不总是在创造对生命整体有利的条件。以发生在 24 亿至 21 亿年前的大氧化事件为例，这一事件是由光合蓝藻的演化引起的，它向地球早期大气中注入了前所未有的氧气，剧烈改变了地球表面的化学成分。
“当时，这对地球上的有机生命主体来说，本有可能是一个巨大的冲击。因为氧气由于其反应性而具有很大的毒性，但它却同时也是对我们有利的，”尼科尔森说。
在那个时期，大量的厌氧物种——即那些无法忍受高氧环境的物种——灭绝了。“深海到这个时候还没有被氧化，它们很可能为那些不习惯氧气的生命提供了庇护所，”尼科尔森说。根据盖亚视角，如果生命是为了创造有利于地球整体宜居性的条件，那么为什么要大量生产一种对大多数生命有毒的元素呢？
在他们的论文中，作者们指出，虽然这在短期内对生命可能是一个问题，但是从长期来看，这段自我施加压力的时期也可能提升了生命的适应性。这是因为真核生物和多细胞生命的进化是由更高的氧气浓度促成的，这使得有氧呼吸成为主导，并为生命提供了远远多得多的可用能量。
生命也在随后一系列的压力期后反弹，比如当地球经历大规模冰川事件时，当时地球几乎完全被大雪覆盖。
“在元古代（25亿至5.41亿年前），有一段时期地球被冻结，这是一种极端环境，但是生命幸存了下来，”尼科尔森说。“在最后一次完全冰川后不久，我们很快就迎来了寒武纪大爆发，生命变得多样化，像我们这样的物种开始出现。”
所有这些都提出了一个问题：这些压力期是否为生命变得更有韧性和更加复杂铺平了道路呢？
“因为生命总是建立在之前的基础上，如果生命没有完全灭绝，我们就会看到生命系统趋向于复杂，”尼科尔森说。即使生物的总数量在灭绝事件中减少，剩下的生命仍然具有进化创新、新陈代谢及之前发展起来的结构。如果生命的承载能力随后打开——比如，在冰雪地球融化之后——那么生命就可以在之前的创新基础上，创造出更多的多样性和生物种群。
“是的，是有过动荡时期。但是如果没有这些动荡，就没有我们，”尼科尔森说。
一位艺术家对冰雪地球的印象（图片来源：NANA）
这对我们当前意味着什么
人类活动——通过向大气中排放温室气体，以及对珊瑚礁和雨林等具有高度生物多样性的环境进行破坏——代表了生命系统对地球整体生态圈施加压力的一个现代例子。
因此，将这一论点应用于当前的生物多样性危机，这作为一种减轻我们责任的方式，可能很诱人——毕竟，从长期来看，生命将存在下去。尽管可能如此，但这对我们自己及与我们共享地球的物种来说，却几乎肯定是个坏消息。
这些压力期往往涉及全球生态系统中“支柱”物种的崩溃。我们只需回顾小行星引发的恐龙灭绝，就能看到地球环境的重大扰动对这些支柱物种产生的影响。此类事件之后，生物多样性的重建花费了数千万至数亿年的时间——相比这一时间尺度，智人出现所花费的时间就短暂得很微不足道了。
“对我们来说，最重要的是我们喜欢现在的状态，”尼科尔森说道。“我们是一个已经进化到非常特殊条件的物种了。我们需要一个支持我们的生物圈。”
这对宇宙中的复杂生命意味着什么
如果对生命整体系统的压力期，长期来看促进了复杂性增加的趋势，那么这对我们搜寻外星生命来说，会有着有趣的含义。
想一想“无聊的十亿年”期间缓慢的进化创新——大约十亿年的时期，从大约 18 亿年前到 8 亿年前，化石记录显示，地球的温度和化学条件保持相对稳定。然而，这个时期的进化创新——以及伴随进化创新的生命承担更复杂安排的能力——却相对停滞了。
如果进化创新和复杂度在这种稳定状态下受到阻碍，那么为了找到复杂生命，我们就应该寻找那些可能经历了压力期的行星或卫星，这可能就有道理了。尼科尔森表示。
“经历压力期的行星因而更有可能成为复杂生命存在的地方，因为生物圈有更多机会转变和适应——只要它们没有完全灭绝，”她解释道。
幸运的是，压力期与其规律度和强度之间的微妙平衡，使得生命多样化，并得以进入地球上几乎每一个生态位，从而使得像我们这样的复杂生命得以出现。也许，如果我们想找到其他复杂生命，我们就不应该寻找一个没有任何变化的温暖绿洲，而应该寻找一个生命必须适应、学习和克服一切宇宙抛给它的东西的地方。正如尼科尔森和她的共同作者们所说，那些没有杀死生命的东西，会让生命变得更强大。
by:康纳.费利Conor Feehly
FY: Asis Rui（QQ号76545977；QQ昵称：Asis）
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