一個國際團隊通過研究遠古微生物化石——疊層石發現，远古大約27.5億年前，火山活动海洋活躍的促进火山活動和海底地熱活動將大量的銨帶到海洋表層，再通過一些化學作用過程，生物為微生物提供充足的进化氮元素。這可能促進了海洋生物進化，远古推動地球發生“大氧化事件”。火山活动海洋

疊層石是促进地球上最古老的化石之一，由藍細菌等微生物沉積形成，生物記錄了早期生命活動。进化由英國、远古德國和南非等多國研究人員組成的火山活动海洋團隊報告說，他們分析了津巴布韋南部出土的促进疊層石，通過其中的生物氮-15同位素含量追溯早期的氮循環，得出了以上結論。进化論文發表在英國《自然-通訊》雜誌上。

氮是地球大氣中含量最多的元素，動植物體中的蛋白質都含有氮，而最重要的含氮礦物是硝酸鹽。氮有兩種天然同位素：氮-14和氮-15，其中氮-14的豐度超過99%。

生物在兩種同位素中偏好氮-14。陸地微生物吸收大氣中的氮，因此陸地有機物中氮-14更多，氮-15偏少；海洋微生物在無氧條件下通過反硝化作用，將硝酸鹽/亞硝酸鹽轉化成一氧化氮和氮氣釋放到大氣中，更多的氮-14在此過程中進入大氣，留下的有機物中氮-15含量相對較高。此前人們發現，形成於28億年前至26億年前的地質沉積物中，氮-15含量異常高，這可能就是微生物繁榮導致的。

新研究顯示，這批疊層石形成於27.5億年前至27.3億年前，其中的氮-15含量顯著高於標準值，與當時的全球狀況一致；而同期的深海頁岩中氮-15的含量比標準值要低。在這一時期，地球表麵絕大部分是海洋，地幔翻轉造成了劇烈的火山活動和海底熱液活動。

研究人員認為，這些地質活動使富含銨的深海海水上升到表層，同時帶來更多銅、鉬、鋅等對生物有用的元素，為淺海微生物的繁榮創造有利條件。微生物光合作用為隨後發生的“大氧化事件”即大氣中的遊離氧含量突然增加打下基礎，並可能促進了海洋生物進化及生物多樣性發展。

早期大氣中不含遊離氧，微生物光合作用產生的氧氣迅速被還原性物質破壞、消耗。大約在26億年前，大氣氧含量突然增加，永久改變了地球環境和生物圈，而海洋微生物繁榮則被認為是增加氧氣供給的一個重要原因。