據美國物理學家組織網12月20日（北京時間）報道，化石有助于古生物學家編寫自那時起的生命進化史，但要繪制出早于寒武紀的30億年前的生命圖景，還非常困難。因為寒武紀前的軟體動物細胞很少留下化石印記，但這些早期的生命卻留下了一些微小的化石：DNA。麻省理工學院的生物學家利用現代基因組，在一系列基因進化規則之下重新構造了古老的微生物，并鑒別出了許多跟氧氣有關的新基因，首次提出可能是氧氣的出現導致了“太古代大爆發”（Archean Expansion）。
研究人員埃里克·阿爾姆和博士生勞倫斯·戴維從100個現代基因組中找到了曾首次在地球上出現的數千個基因，并用這些基因生成了基因組化石，通過對基因組化石的研究，可以發現這些基因的出現時間和哪些微生物擁有這些基因。研究顯示，該基因組化石為33億—28億年前這段時間所有生命的共同基因組，而在此期間，地球現存基因族系中的27%已經出現。他們將這一時期命名為“太古代大爆發”。
研究發現，直到25億年前，地球大氣中才出現了氧氣并逐漸積累，由此在“大氧化事件”中殺死了大量的厭氧生物。“大氧化事件”可能是細胞生命史中最大的悲劇事件，我們卻沒有它的任何生物記錄。
經過進一步分析顯示，利用氧氣的基因直到28億年前“太古代大爆發”末期才出現，這更為基因化學家所設想的“大氧化事件”增加了證據。
研究人員認為，正是一種有氧光合作用，形成了“大氧化事件”中的氧氣，也形成了我們今天所呼吸的氧氣。太古代時期電子轉移（指細胞膜內部的生物化學過程，伴隨著植物或微生物呼吸氧氣的光合作用而發生，由此直接固定來自于陽光的能量。）逐漸進化，經過生命歷史的幾個關鍵階段，包括光合作用和呼吸，最終使大量的能量被固定下來，存儲在生物圈中。
“據我們的研究結果，尚不能判斷是否電子轉移的進化直接造成了‘太古代大爆發’。”戴維說，“但我們推測是出現了一種讓生物圈獲得大量的能量的方法，從而產生了更復雜的微生物系統。”
通過分析與基因有關的金屬和分子，以及它們在長期內的演變，戴維和阿爾姆也研究了“太古代大爆發”之后微生物基因組的進化。他們發現利用氧氣的基因比例越來越大，與銅和鉬相關的酶也是如此，這與地質學的進化記錄相一致。
