有争议的研究表明，大规模灭绝使生命“反弹得更强”

尽管灭绝的风险总是迫在眉睫，但对生命的大规模破坏最终可能会增加地质时间尺度上的生态复杂性。

很少有地球科学概念像盖亚假说一样具有争议性和吸引力。该假说由化学家 James Lovelock 和微生物学家 Lynn Margulis 在 20 世纪 70 年代首次提出，地球本身的行为就像一个自我延续的有机体，生物体与非生命地球相互作用，以维持甚至改善生命条件。

一些专家指出气候变化和资源过度使用等大规模的行星扰动可能会消除任何世界的进步，这可能表明生命使自身条件恶化，甚至本质上是自我毁灭的。与盖亚假说相反，它具有破坏性。

但发表在皇家天文学会月刊上的一项新研究，使用计算机建模实验提出了不同的论点：大规模扰动实际上是一种机制，通过该机制，盖亚系统的复杂性增加（物种网络中存在的连接数量）。作者表示，这些发现最终可能会帮助行星科学家缩小寻找地球以外生命的范围。

“我真的很高兴人们正在尝试通过实验来检验一些关于生命本身的最深刻的问题，”未参与这项研究的华盛顿大学古生物学家彼得·沃德 (Peter Ward) 说。

盖亚建模

埃克塞特大学天体物理学家、这项新研究的合著者Arwen Nicholson说，地球在历史上的表现就像一个盖亚系统。 “随着时间的推移，你会看到多样性和生物量不断增加的趋势，生命变得更加复杂。”她说，其中一些复杂性似乎是由地球的大规模扰动引起的：例如，大氧化事件，这是大约 25 亿年前的一段时期，当时地球大气中的氧气含量急剧上升，杀死了大多数厌氧生物，但却为动物进化创造了机会。

为了测试这在其他世界是否成立，研究小组使用了一种名为缠结自然模型的计算机模型，旨在模拟物种群体如何进化。在纠结的自然模型中，每个物种的命运都与其他物种的命运息息相关——就像在地球上一样。

研究人员通过暂时降低世界的承载能力来模拟对这些建模世界的扰动。他们对不同长度的扰动、不同数量的扰动以及不同数量的避难所进行了实验，生命可以在扰动期间持续存在。经过数千次模拟，研究小组发现，尽管受扰动的系统更有可能完全消灭所有生命，但生命得以幸存的受扰动系统具有更高的多样性和丰富的生命，并且可以持续数万代。 “当你崩溃时，它就有可能出现新的东西，”尼科尔森说。

“在这些事件中幸存下来的[系统]反弹得更加强劲，”同样来自埃克塞特大学的天体物理学家、这项新研究的合著者内森·梅恩(Nathan Mayne)说。尼科尔森说，这是可能的，因为生命通常不会完全消失。避难所中仍然存在一些生命。例如，在大氧化事件期间，厌氧生命在低氧深水中持续存在。

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行星上的生命系统越复杂，物种之间的相互作用就越复杂，这使得填补空缺的生态系统的下一次迭代更有可能由更复杂而不是更简单的组成，尼科尔森说。

梅恩强调，该模型是抽象的，不包括生物生命形式的所有细节，而是旨在揭示可能在不同世界中发挥作用的一般原理。 “生物学不可避免地比模型更复杂、更微妙，”澳大利亚国立大学的天体生物学家查尔斯·莱恩韦弗（Charles Lineweaver）在一封电子邮件中写道，他没有参与这项新研究。 “生物学总是充满惊喜和意想不到的后果。”

自毁倾向

沃德是最早提出地球生命可能本质上具有自我毁灭性的科学家之一，他将这一观点称为美狄亚假说。沃德表示，他并不相信这项新研究，因为在地球历史上，“生命是大规模死亡的主要原因”。例如，生命本身可以导致反盖亚反馈，例如大氧化事件，这是由一种可以进行光合作用的新型单细胞生物体的进化引起的，他说。 “你终于在地球上获得了生命，然后会发生什么？它进化出氧气并杀死几乎所有东西。”

“这些巨大的扰动导致生活倒退——它们导致情况变得更糟，”他说。他补充说，地球的生态系统往往表明“当长期稳定时就会出现多样性”。例如，如果珊瑚礁经历了长期的稳定进化期，那么它们往往会更加多样化。

尼科尔森有不同的观点：“释放氧气让生命变得更加复杂......这就是我们在这里的原因，”她说。 “如果你是一种微生物（在大氧化事件期间）……那就真的很糟糕了。但是为了使生物群系变得更加复杂，这将不得不涉及生命的某种剧变。”

梅恩说，生命最终会通过引发自身灭绝事件来毁灭自己的观点与作者建模实验的结果相矛盾，这些实验表明，即使在大规模扰动的情况下，生命系统也会随着时间的推移而产生稳定性。 “我们理想化的工作确实与美狄亚假说背道而驰，”他补充道。 “我们的模型表明，从统计数据来看，生物圈会产生复杂性，并且不会自我毁灭。”

地球之外的盖亚斯

作者表示，这些结果可以帮助科学家缩小对外星生命的搜索范围。寻找地球以外的生命需要大量资源，因此了解宇宙中哪些行星最有可能存在生命是有帮助的。

梅恩说，结果为搜寻科学家提供了额外的参数。例如，靠近宜居带（与行星恒星的距离窗口，允许存在液态水）边缘的行星可能更有可能经历对其气候的扰动，这可能会导致他说，这激发了更复杂的生活。轨道变化和小行星撞击同样会扰乱行星。

莱恩韦弗在论文中写道，这篇新论文提供了“使天文学家能够对类地行星进行分类以确定它们是否有可能存在生命的合理步骤”的想法是“夸张的”，因为论文中使用的参数在系外行星中都无法观测到。一封电子邮件。梅恩同意，需要进行更多的研究来确定这些机制更有可能发挥作用的行星。

本文最初发表于Eos.org。阅读原始文章原始文章。