動物型單細胞生物的結構包括線粒體，高爾基體，核糖體，細胞膜。細胞膜的主要成分是蛋白質和磷脂雙分子層，蛋白質鑲嵌在脂雙層之間，脂雙層的兩層疏水基在內 ，兩層親水基朝外，從而構成脂雙層結構。由此可知，單細胞最外是細胞膜，而細胞膜的大小由脂雙層之間的相互作用大小兒體現的“韌性”決定。所以，即便氧氣濃度非常高，但細胞膜的“韌性”小，會限制單細胞生物生長。因此單細胞生物大小與氧氣濃度無直接關係。

提出這個問題的讀者，是受了網上一種錯誤論斷的誤導。有人說氧氣濃度越高，生物體的體型越大，實際上這一說法只有在特定情況下才是真命題。

我們首先要搞清楚氧氣濃度為什麼能影響生物體型。現在絕大多數生物都是需養生物，生物需要將氧氣輸送至每一個細胞。隨著生物體型增長，其體積的擴大速度要比表面積的擴大速度快。長度增加到原來兩倍，表面積就增大到四倍，體積則增大到八倍。

低等動物都是從身體表面直接吸收氧氣的。隨著體型增大，其需要氧氣的細胞多了，而吸收氧氣的面積卻相對少了，因此，只有更高濃度的氧氣才能夠供養起更大的體型。

單細胞動物：草履蟲

後生動物是一個與單細胞的原生動物相對的概念，也就是多細胞動物。它們往體型更大的方向發展，主要是為了發育出更復雜的器官和系統，以增強自身生存能力。

單細胞生物就只有一個細胞，真核細胞直徑10-30微米，容納細胞核和各種細胞器已經足夠了，而沒有細胞核的原核細胞（如細菌）體積就更小了，只有0.5-5微米。單細胞生物沒有大型化的進化動力，因此氧氣濃度升高對它們體型影響有限。

在地質史上氧氣濃度最高的石炭紀（約3億年前），千足蟲有三米長，蜻蜓像海鷗那麼大，蠍子有70釐米，但從來沒有發現巨型細胞的遺蹟。

石炭紀的巨型蜻蜓

另外需要大家注意的是，高等動物已經進化出了肺這種高效的呼吸器官和發達的血液迴圈系統，不需要透過擴大面板表面積來增加氧氣攝入量了。

因此高等動物的體型和氧氣濃度關係不大。例如，恐龍時代的氧氣濃度就和今天差不多。而今天的氧氣濃度，對有史以來最大的動物之一——藍鯨，也已經足夠用了。

恐龍時代

地球大氣中氧氣經歷了從無到有，從少到多的過程。既然單細胞生物不會隨著氧氣濃度的增長而長出更大的細胞，那麼越來越多的氧氣將如何影響原始單細胞生物的進化呢？

地質史上，氧氣的出現和不斷積累，給原始單細胞生物帶來的首先是災難，然後是進化機遇，最後是輝煌。

1、災難

大氣中本沒有氧氣，因此最早的生命也都是厭氧生物，以古菌和細菌為主。氧氣對專性厭氧生物來說是有毒的。藍藻是第一種能產生氧氣的生物。距今24億年前，氧氣開始在海洋和大氣中積累，給當時佔統治地位的厭氧生物帶來了一場浩劫，史稱“氧氣災難”。

古菌

氧氣能破壞厭氧的古菌和細胞的DNA，使它們無法複製，導致它們大量死亡。今天，我們只能在海底火山噴口這類極端缺氧環境見到古菌了。

2、進化機遇

其中一支古菌具有DNA修復功能，因此活了下來。這支古菌進化出了保護性的細胞核，這就是最早的真核生物。今天的真菌、植物、動物和人類都是真核生物，都是這一夥的後代。

這些原始的真核生物發現，單純的修復不足以彌補DNA損傷，有時候一個關鍵位點的突變就是致命的，因此它們發展出了基因重組功能，生物界第一次有了男與女、雄與雌的區分。

真核生物的呼吸中心：線粒體

氧氣的出現也為所有生物提供了唾手可得的自由能，使倖存的原始單細胞生物加速向高等、複雜的生命形式進化。

3、埃迪卡拉的失敗

在距今5.85億年前的埃迪卡拉紀，地球已經結束了成冰紀的嚴寒，氧氣濃度也上升到了10%左右，環境似乎比較適宜，原生生物開始了往復雜方向進化的第一次嘗試，一時間地球上出現了很多奇形怪狀的宏體生物（即人的肉眼能看到的生物），這就是埃迪卡拉生物群。

埃迪卡拉生物群

這些埃迪卡拉生物長得實在太任性了，它們有的像光碟，有的像水管，有的像絨布袋子。它們有的是類似現存生物的兩側軸對稱，有的是三輻射對稱，還有的是滑移對稱，區區一百來種生物幾乎囊括了所有的對稱方式。它們的共同特點是通體柔軟，沒有礦化的骨骼結構，而且都是固定於海床的。

它們選擇了扁平化的身體，以儘可能增加吸收氧氣的面積，確保在氧氣濃度不算高的環境中，每個細胞都能獲取充足的氧氣。

滑移對稱的埃迪卡拉生物化石

埃迪卡拉生物的所有組織結構特徵，都難以在現存生物中找到相應的例子，甚至在緊接著的寒武紀時期都找不到相似的生物。因此埃迪卡拉生物很可能全部滅絕了，沒有留下任何後代。在進化史上，埃迪卡拉生物既是偉大的創新，又是失敗的試驗。

4、寒武紀的輝煌

到5.41年前寒武紀來臨之時，大氣中氧氣濃度達到了空前的15%，各方面環境更適宜了，原生動物開始了第二次進化嘗試，這就是寒武紀生物大爆發。

寒武紀大爆發

有了埃迪卡拉生物扁平化之路失敗的教訓，這次原始生命選擇了新的進化道路：即形成體腔，進化出複雜的內部器官和系統。寒武紀生物的最大特點在於硬質組織增長，即擁有礦化的骨骼。

在寒武紀之初的1300-2500萬年前，現生後生動物主要門類腕足動物、環節動物、軟體動物、節肢動物紛紛出現，動物、植物、細菌的多樣性都走向繁盛。

寒武紀大爆發是地球生命進化中具有決定性意義的轉折點，這次爆發出現的生物繁衍至今，為後來及今天生物多樣性的輝煌奠定了基礎。

寒武紀大爆發的標誌性動物：三葉蟲，其無論縱向（葉）還是橫向（頭、胸、腹）都分成三部分

缺氧會阻止大型複雜動物的崛起，因為較低的氧氣濃度不足以供養複雜的內部構造。在寒武紀之前，氧氣濃度與真核生物的多樣性呈現出正相關，寒武紀大爆發就發生氧氣濃度升至高位的年代。

因此，氧氣濃度升高沒有使原生生物的單細胞變大，而是促進了它們的細胞分化，使它們走向了複雜、高等的進化之路。