长期以来，科学家认为复杂生命的出现与大气中氧气含量上升密切相关。然而，一项发表在《自然》杂志的新研究利用扩展的分子钟方法，绘制出更清晰的早期基因家族演化时间线，发现关键的复杂细胞特征（如细胞核）早在线粒体或大气中的氧气变得丰富之前就已形成。这一发现提出了一种新的演化模型，将复杂生命的起源时间向前推了近10亿年。
推翻“氧气驱动”假说
地球约45亿岁，最早的微生物生命形式（细菌和古菌）在40多亿年前就已出现。在它们统治地球数亿年后，更复杂的真核细胞（包括藻类、真菌、植物和动物）才出现。长期以来，氧气一直被认为是高级生命发展的关键，但这项研究结果却表明，对于最早期的演化阶段，这一条件或许并非必需。
新模型“CALM”：复杂古菌，晚期线粒体
通过对比数百个物种的序列数据，并结合已知的化石证据，研究人员构建了一个时间分辨的生命之树。他们重点研究了区分真核生物与原核生物（细菌和古菌）的多个生物系统，重建了塑造复杂生命崛起的事件序列。
结果发现，向复杂生命的过渡始于约29亿年前，比之前一些估计早了近10亿年。细胞核和其他内部细胞结构的形成，也远早于线粒体的出现。这些发现使他们排除了几个现有的真核发生（复杂生命演化）假说，并提出了一种新的情景——“CALM”：复杂古菌，晚期线粒体。
连接演化生物学与地球化学史
研究中最显著的发现之一是，线粒体的出现时间比预期的要晚得多，恰好与大气中氧气首次大幅上升的时间吻合。正如作者所言，这一洞见将演化生物学与地球的地球化学历史直接联系了起来。真核生物的古菌祖先，在氧气变得丰富（当时的海洋完全缺氧）之前约10亿年，就已开始演化出复杂的细胞特征。
参考信息
“Dated gene duplications elucidate the evolutionary assembly of eukaryotes” by Christopher J. Kay et al., 3 December 2025, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-025-09808-z