地球重新整理最早生命記錄!科學家發現37.7億年前微生物化石

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最日,來自倫敦大學地球科學系的研究人員宣稱,他們在加拿大發現距今至少已有37.7億年的微生物化石,這或許是地球上已知最古老的生命體。去年8月,《自然》曾刊登科學家在格林蘭島的巖石中,發現了37億年前形成的微生物菌席化石,當時被認為是地球上出現生命跡象的最早紀錄。

最古老微生物菌席化石被發現

研究人員在勘察位於加拿大東北部海底,古老的熱泉噴口沉積物時發現了這批生命痕跡。一直以來,海底熱泉噴口被人們視為是生命的起源地。這次發現的化石可能來自一種鐵代謝菌,據推斷,它們留下來的遺蹟已有37.7億至42.8億年之久。

37億年前的地球

早期的地球與我們現在看到的生機勃勃的景象完全不同,大地全是貧瘠的巖石表面,而且佈滿隕石撞擊坑,毫無綠色可言。那時的大氣氧含量極低,也沒有形成臭氧層,由於遍佈而又頻繁的火山活動,天空也不是美麗的藍色。若這樣的環境還能產生生命,意義非同小可。

該團隊選擇加拿大魁北克的Nuvvuagittuq地殼帶作為研究地點,是因為這裡的巖層屬於枕狀玄武巖,與中央海嶺玄武巖同為含鐵構造,化學組成相似,而且年齡已有37.7億至42.8億年,是地球上已知的最古老的的沉積巖。這種巖石長期被認為是海底熱泉噴發和沉積的產物,所以是探索地球最早生命形態的最佳選擇。

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本次考察的最顯著成果,是在巖石中發現了管狀和連線到結節的絲狀赤鐵礦結構,由數百萬納米級的鐵礦顆粒組成,形成扭曲的桿狀或管狀結構。這種複雜的形態,是證明生命存在的第一手資料,也是最令人信服的微生物化石的證據。

熱泉噴口沉積物中發現的管狀赤鐵礦是古老微生物化石的代表,也是早期地球生命存在的證據。

然而,圍繞早期生命的研究還存有許多爭議,因此,該團隊還提供了其他證據:化石中和周圍的碳酸鹽和磷灰石以石墨的同位素輕碳形式存在,這種元素是有機體在碳代謝過程中優先選擇的的結果,也表明瞭這些痕跡來自於生命體。磷灰石,碳酸鹽和石墨碳應當是從變質和氧化的生物質礦物中產生的,類似於由這些相同礦物構成的化石動物(例如,動物的牙齒和骨骼的礦化碳酸鹽——磷灰石)。

熱泉噴口沉積物中發現的連線到鐵結節上的絲狀赤鐵礦,這些結節跟細絲是微生物細胞,與熱泉噴口發現的現代微生物非常相似。

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此外,包裹微生物化石的巖石中也發現了同樣的礦物顆粒,顆粒源於有機物質的腐敗,而類似的年輕巖石中曾發現了三葉蟲化石。所有這些多重而又獨立的觀察結果,是這些管和細絲結構來源於生物的確鑿證據,因為在迄今為止的科學發現中,隻有生物結構才能解釋他們觀察到的組合物。

顯微鏡下的碳酸鐵鹽(白色)和石英(灰色),與微小的紅色赤鐵礦內含物簇擁成玫瑰花結。這可能是生活在熱泉噴口周圍的微生物產生的有機物氧化產物。

發現的化石屬於何種微生物

基於對相似微生物化石和今天生活在熱泉噴口附近微生物的形態學研究,化石中的生物可能是鐵代謝細菌,從熱泉噴口出來的鐵氧化物為這種細菌的生長和固碳提供能量。

這一發現表明,42.8到37.7億年前的生命在形態上已變得相當複雜,同時也把生命起始的時間推近到地球形成之初。結合去年關於37億年前的疊層石的報告,表明當時地球上的生物已經演變為既可以在淺海環境利用陽光生長,又可在海底熱泉噴口利用鐵礦質生長。前者的遺骸最後形成疊層石,後者則形成了本次勘察發現的形態。本次發現也與追溯生命進化樹的研究理論相符,即生命起源於40億年前富含鐵的海底熱液系統。

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搜尋外星生物

根據倫敦大學科研人員的這一發現,我們也有理由期望在類似火星的星球上找到生命的痕跡,因為除了地球,37.7億到42.8億年前的火星表面也存在海洋。如若不是,那麼地球必是一個美麗的例外。研究也表明,海底熱泉噴口即使不是第一個被生命佔據的地方,也是地球上最先出現生命的環境之一。因此,尋找類似環境應成為在宇宙中其他地方發現生命的優先目標。

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