氧气是大多数地球生命不可缺少的物质，但是氧气作为强氧化剂，对生物也具有毒性，毒性的大小决定于浓度或分压。在生物进化过程中，氧气浓度的增加可能是复杂生命进化的前提。不过氧气对动物进化的另作用可能是阻碍了动物进一步进化，的两面性在生命进化过程中的又一体现。

考古学研究发现，230万年后，地球生命进化历史上非常诡秘的一件事是动物进化突然变慢，这或者对人类是好事。否则现在地球上拥有类似甚至超过人类智慧的生命就不只有人类，各种各样高智慧生物大量存在和人类竞争地球资源和领域，人类就不可能主宰地球。科学家对230万前导致动物进化停滞不前的具体原因一致不清楚。现在有科学家提出，或者是地球上氧气浓度增高到一定程度导致的后果。

早期地球大气氧气浓度出现过两次大的剧烈变化，23亿年前的大氧化事件，8亿年前第二次大氧化事件。第一次大氧化事件导致了复杂细胞的诞生，特别是线粒体的形成，第二次大氧化事件是复杂生命进化的基础。

最新研究发现，地球氧气浓度并非稳定增加，在第一次大氧化事件后不久，氧气浓度开始下降，而且下降速度比较快。氧气浓度最高和最低相差达1000倍以上。

生物地球化学是地球化学的重要分支。研究由于生物活动而引起地壳中元素迁移、转化、富集、分散，以及由此引起生物繁殖、变异、衰减等规律的学科。最近这一研究就属于这个研究领域。加州大学河边分校地球生物地球化学家Timothy Lyons（作者之一）认为，这一发现找到了生命进化停滞不前的根本原因。大氧化事件促使了生物进化，氧化浓度的剧烈下降导致了生物进化停滞不前。耶鲁大学生物地球化学家Noah Planavsky认为，这一发现否定了地球氧气浓度单方向变化的简单看法。原来地球氧气浓度是波动上升的。他在武汉第3届国际地球生物学学术会议上报告了这一新的发现。

 有科学家对此表示，不应该把氧气作为动物进化的唯一干扰因素，应该考虑其他环境线索，例如微量金属元素的浓度，这些金属离子是影响蛋白酶活性的关键因素。也有人认为，生物进化需要基因变异的积累，需要长时间积累才能发生。不过Planavsky说这些说法都没有证据支持。

如何分析历史上大气中的氧气浓度？过去根据海底泥沙成分的氧化状态推测大气中氧气浓度为目前的40%。Lyons说这个推断需要需要假设，可能不正确。

Planavsky等利用陆地和海洋中铬同位素浓度测定的新方法对历史上氧气浓度进行分析，这种变化对大气氧浓度更敏感，因此方法的准确度更高。

大气氧气浓度的细微变化就会明显影响铬化合物的溶解度，那么比较陆地和海洋中溶解的铬含量，就可以推断出当时氧气的浓度。

⁵³Cr对氧的敏感性比⁵²Cr高，分析两种同位素的比值，就可以作为氧气浓度分析的标准，这类似于用碳同位素分析地质年代的方法。根据澳大利亚、加拿大、中国和美国的远古铁矿石的分析数据，科学家发现大氧化事件后，氧气水平曾经再次达到非常低的水平，甚至只有目前氧气浓度1/1000。氧浓度最高的一个时期出现大约8亿年前。

澳大利亚新南威尔士州大学生物地球化学家Malcolm Walter认为，这一发现十分重要。这也提示氧气浓度对动物进化确实十分重要。Walter强调，基因变异对复杂生物进化、生物多样性的形成也非常关键。生物进化最快速时似乎不只是氧气变化最明显2.6亿年前的第2次大氧化事件阶段，而是在2千万年前的寒武纪大爆发。在地质学上，2千万年只是眨眼之间的历史。生物进化是环境和基因相互作用的结果。

http://www.nature.com/news/oxygen-fluctuations-stalled-life-on-earth-1.15529