十亿年来，单细胞真核生物统治着地球。然后，大约 7 亿年前，在雪球地球时期(当时冰川可能延伸到赤道)，一种新生物突然出现：多细胞生物。
多细胞生物为何会出现?解决这一谜团可能有助于确定其他星球上的生命，并解释当今地球上从海绵到红杉再到人类社会的巨大多样性和复杂性。
普遍的观点认为，氧气水平必须达到某个阈值，单细胞才能形成多细胞群落。但氧气的故事并不能完全解释为什么动物、植物和真菌的多细胞祖先会同时出现，以及为什么向多细胞生物的转变需要超过 10 亿年的时间。
《皇家学会学报 B》上的一篇新论文展示了雪球地球的特定物理条件(尤其是海洋粘度和资源匮乏)如何促使真核生物变成多细胞生物。
“这些极其恶劣的条件和这颗冰冻的星球实际上可以选择更大、更复杂的生物，而不是导致物种灭绝或体型缩小，这似乎几乎违反直觉，”前 SFI 本科复杂性研究员、该论文的通讯作者兼麻省理工学院博士生 William Crockett 说。
作者利用缩放理论发现，假设的早期动物祖先(让人联想到捕食猎物而非进行光合作用的游动藻类)在雪球地球压力下会膨胀，体积和复杂性也会增大。相比之下，通过扩散移动和进食的单细胞生物(如细菌)会变小。
“雪球地球之后的世界不同了，因为地球上出现了一种新的生命形式。进化的核心问题之一是，你如何从地球上的无到有，再到像我们这样的生物，再到社会?这一切都是意外吗?我们认为这不是运气：有办法预测这些重大转变，”资深作者兼 SFI 教授 Christopher Kempes 说。
这项研究表明，在雪球地球时期，海洋结冰会阻挡阳光，减少光合作用，从而耗尽海洋中的营养物质。体型较大的生物能消化更多的水，因此更有可能吃下足够的食物以求生存。一旦冰川融化，这些体型较大的生物就可以进一步扩张。
该模型反映了最新的古生物学研究成果，以另外两位合著者——前 SFI 奥米迪亚博士后研究员 Jack Shaw 和科罗拉多大学博尔德分校的科学家 Carl Simpson 的研究成果为基础。
克罗克特说：“我们的研究提供了在化石记录中寻找祖先生物特征的假设。”
该论文还提出了研究物理对生物体生理影响的新工具，这对未来的研究大有裨益。
肯佩斯说：“我们为人们提供了一个有用的框架，以解释地球的过去、了解现代生态学以及在实验室中研究生物生理学。”