地球上最早的生命不需要“呼吸”氧气,但是如果没有氧气可以在大气中自由呼吸,那么在早期生命中除了绿藻之外就什么都没有了。传统观点认为,大约24亿年前,光合作用产生的氧气已经在地球上形成,这几乎占了地球历史的一半。然而,新的实验室研究结果对这一“伟大的氧化事件”的迟到提出了挑战。

研究人员一直认为氧气出现在30亿年前的地球上。然而,在2000年,马里兰大学、马里兰大学、美国大学公园的地球化学家詹姆斯·法夸尔发明了一项与硫同位素相关的非常好的技术,将这一重大氧化事件的日期确定在24亿年前。在化学反应中,同一元素不同同位素的比例会发生变化。通常,这些变化取决于同位素的质量。然而,法夸尔发现,24亿年前,三种硫同位素之间的同位素变化并不取决于同位素质量。众所周知,这种非质量分馏(MIF)只有在无氧大气中进行太阳紫外线辐射时才能实现,而且MIF中的硫在24亿年前消失了。

然而,理论家最近提出了另一种可能的解释——MIF硫也可能存在于热的固体蛋白质中在一项新的研究中,美国大学帕克城宾夕法尼亚州立大学的地球化学家HiroshiOhmoto和YumikoWatanabe试图调查这种可能性。他们和主要负责完成关键同位素分析工作的法夸尔报告说,在地球早期模拟更猛烈的温泉的条件下,这两种氨基酸可以产生非常少量的MIF。研究人员在4月17日的美国科学杂志上报道了这一结果。在一个措辞谨慎的结论中,

提出新发现的反应模式重新开启了地球早期氧化的时间问题。如果无氧大气不是MIF硫的唯一来源,那么在MIF信号消失之前,氧可能存在于地球大气中。大本强调:“这至少是我们应该考虑的一种可能性。”“就个人而言,他说,”我认为我们的这些发现与我多年前所说的一致,”也就是说,氧气的出现比人们估计的要早几亿年。另一方面,法夸尔仍然认为MIF信号的消失“更有可能”表明大气中氧气出现的最早时间。
许多其他专家倾向于支持法夸尔,指出该实验室的研究成果太小——仅占地质记录中发现的总MIF的10%,并且缺乏对24亿年前温泉反应突然中断的令人信服的解释。剑桥麻省理工学院的地球化学家舒海诺指出:“我认为这个时间(24亿年前)仍然可能是大气中氧气的来源,所以目前早期厌氧大气的概念仍然成立。”“