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你是否曾好奇，是什么让地球历史上的五次“大灭绝”导致超过75%的海洋物种消失？是什么引发了这样的生态灾难？如今，科学家们正在揭开谜底——活性氧（ROS），或许就是这一切背后的关键“杀手”。

在过去5亿年的地球历史中，五次“大灭绝”事件（“Big Five”）深刻重塑了生态格局。这些事件通常由火山活动、气候剧变或小行星撞击触发，并导致全球变暖、海洋缺氧或酸化等灾难性后果。然而，驱使这些压力最终导致生物大规模死亡的机制却一直未被完全阐明。中国地质大学(武汉)的研究人员提出，活性氧可能是连接环境压力与生物体应激反应的“致命纽带”（图1）。相关成果发表于Science Bulletin 2025年第9期。

图1 活性氧：贯穿地球历史与未来的大灭绝致命链条中被忽视的关键一环

活性氧：从压力信号到“终极杀手”

活性氧是自然界中常见的分子，包括超氧阴离子（O2??）、过氧化氢（H2O2）、羟基自由基（?OH）等。当环境条件发生剧变时，生物体内外的ROS水平会显著增加。

在适量范围内，ROS是一把“双刃剑”。它可以作为信号分子调节基因表达，帮助生物适应压力；但当ROS水平超过生物的生理阈值时，便会对细胞造成破坏：氧化膜脂、变性蛋白、损伤DNA和RNA，甚至引发细胞死亡。这种细胞层面的破坏，逐步扩展到器官、个体，甚至整个群落，最终导致大量物种的死亡。

更令人担忧的是，ROS的危害不止于此。它还能通过影响繁殖和发育过程，将危机延续到未来世代，进一步放大物种灭绝的范围和深度。

为什么有的生物“挺过来了”？

并非所有生物都对活性氧束手无策。那些在大灭绝事件中存活下来的生物往往具备一些关键适应策略：（1）“避难带”生存。部分生物藏身于较少受影响的区域，避免产生过高的胞内ROS。（2）“适者生存”。一些物种在环境压力下进化成体型更小、生长周期更短的物种，通过快速繁殖，在ROS引发严重损害前完成生命周期。另外，一些物种通过遗传或生理进化，进化出更强的抗氧化能力，从而提高存活率。

从过去到未来：ROS研究的意义

活性氧的研究不仅帮助我们理解地球历史上的大灭绝，还为应对当代和未来的生物危机提供了新视角。面对当前的第六次生物多样性危机，我们可以从以下几个方向深入探索：

构建历史数据库： 梳理地质历史中环境压力与ROS水平的关系，揭示物种灭绝背后的因果链条。

现代实验模拟：使用先进技术重现大灭绝时的环境条件，探索ROS水平对生物的直接影响。

地质证据挖掘： 研究保存在地质记录中的ROS痕迹，追踪其在历史事件中的作用。

生物进化的关联： 探索ROS如何通过增加突变率或选择压力驱动生物进化与适应。

应对策略研究：开发调控ROS水平的生态修复手段，如利用ROS代谢微生物，减轻环境压力对生态系统的破坏。

【了解更多】

Man Tong, Xuejun Guo, Songhu Yuan*, Zhong-Qiang Chen, Genming Luo, Haijun Song*, Shucheng Xie. Reactive oxygen species: the last link in the mass extinction killing chain. Science Bulletin, 2025, 70(9): 1398-1401

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