在地球前40亿年的时间里，我们对地球表面的温度知之甚少。这限制了对于地球上生命起源以及生命如何可能出现在外星世界的研究。在最近刚发表于《美国国家科学院院刊》的新研究中，通过重建古代酶，科学家可以估计这些生物体在几十亿年前的进化温度。
主导该研究、加州大学洛杉矶分校的古生物学家Amanda Garcia指出，我们不仅需要更好地了解生命如何在地球上进化，而且也需要了解生命和地球环境如何在数十亿年的地质历史上共同进化。类似的共同进化也许放之宇宙而皆准，那些外星生命可能经历了相似的过程。
岩石提供了许多线索，可以推断出过去5.5亿年中（显生宙）的地球温度，包括人类在内的复杂多细胞生物就是在此期间迅速繁衍。然而，很少有这样的“古温度计”存在于前寒武纪的早期——跨度从46亿年前地球的形成到生命的出现。
此前的地质证据表明，35亿年前，在太古宙期间，海洋的平均温度为55摄氏度到85摄氏度。在数十亿年后，海洋的平均温度大幅冷却至目前的15摄氏度。科学家通过检测海洋岩石中的氧和硅同位素来做出这些估计。海底存在一种富含石英的岩石——黑硅石，当海水变得较冷时，黑硅石中的氧-18和硅-30同位素含量就会随之增加。原则上，较重和较轻的氧、硅同位素的比率可以显示出远古时期的温度。
然而，这样的古温度计并没有充分考虑到这些岩石或海洋在数十亿年的时间里可能发生了怎样的变化。也许随着时间的推移，海水中的同位素丰度会随着物理或化学变化而变化，例如来自陆地或海底热泉的水流。
鉴于这种不确定性，Garcia率领的研究团队寻求其他方法来测量前寒武纪的海水温度——研究生物分子的行为。科学家检测了核苷二磷酸激酶（NDK），它有助于控制DNA和RNA的结构基础。这种酶在几乎所有的生物体中均可见到，并且可能对许多已灭绝的生物也是至关重要的。先前的研究发现，蛋白稳定性的最佳温度与生物体的生长之间存在相关性。
可追溯到37亿年前的微生物礁
通过比较不同现代物种的NDK的分子序列，科学家可以重建可能存在于他们共同祖先的NDK的版本。通过合成这些重建的NDK，科学家可以通过实验来测试这些“复活”的古老蛋白质，以找到稳定蛋白质的温度，从而推断出古生物的进化温度。
结果发现，地球表面的温度从30亿年前的75摄氏度大幅冷却至4.2亿年前的35摄氏度。科学家表示，很难理解地球是如何经历这样一个显著的冷却过程。同时，这也让科学家更加意识到，当研究生物随时间的进化时，需要考虑到过去的地球环境与现在大为不同。
