世界上最古老的化石显示,34亿年前存在以硫为基础的微生物,为天体生物学提供了新目标

基于硫的微生物有可能生活在火星上吗?

34亿年前,陆地还是一片混沌,海面上零星散布着岛屿,海水炙热,大气中没有氧气,天空阴沉。但科学家表示,即使在那时,生命也已在地球上蓬勃发展——如今,他们拥有了世界上最古老的化石来证明这一点。

当时没有植物或藻类进行光合作用产生氧气,所以研究人员说,微生物利用硫来获取能量和生长。这些最早微生物的微体化石将地球生命记录向前推进了约3亿年,追溯到更古老的砂岩层。

“‘呼吸’硫化合物的能力长期以来一直被认为是生命从非生物世界向生物世界转变的最早阶段之一,”该研究的负责人、西澳大利亚大学博士后研究员大卫·韦西(David Wacey)说。

如今,在海底热泉和温泉等地方仍然存在基于硫的细菌。早期太古宙的岩石也显示出早在35亿年前就存在基于硫的新陈代谢的证据,但这些基于硫的生命形式的化石很难找到,更难验证。现在,西澳大利亚大学和牛津大学的研究人员相信,他们最新的发现通过了验证。

这些化石由碳质细胞及其保护性外鞘组成。它们发现于斯特莱利池组(Strelley Pool Formation),这是一个位于澳大利亚西部偏远地区的沉积岩出露地层,代表了地球上最古老的海滨。研究人员表示,这些化石在古老海滩的石英砂粒之间得到了很好的保存。

研究人员说,这些化石与20亿年前其他研究充分的微体化石相似。它们成簇分布,附着在适宜生境的砂粒上,甚至还发现了黄铁矿(愚人金),这可能是它们硫代谢的副产物。

David Wacey/University of Western Australia

研究人员利用拉曼光谱、高分辨率透射电子显微镜和地球化学分析,证明这些化石确实含有碳基物质,并且不是后期污染的结果。他们在本周的《自然·地球科学》(Nature Geoscience)杂志上发表文章,承认要证明古太古宙化石的生物学性质非常困难——但他们在此案例中拥有多项证据,包括化石的矿物学和形态学。

顺带一提,牛津的同一支团队曾研究过20英里外另一处遗址的其他古代化石,认为它们不够充分。根据牛津大学关于斯特莱利池化石的新闻稿,这些来自澳大利亚阿佩克斯燧石(Apex chert)的化石,其矿物学和形状都不足以证明其具有生物起源。但这些新发现的化石却符合要求。

研究人员现在正使用相同的方法重新检查其他化石,试图确定它们是否也可能包含生命存在的证据。

此外,他们表示,他们正在考虑这项研究对天体生物学可能产生的启示。如果太阳系中其他地方存在或曾经存在生命,它可能就是这个样子。研究人员严谨的证据测试可用于对此进行探究。

“这类东西有可能存在于火星上吗?这几乎是难以置信的,”牛津大学古生物学教授马丁·布雷斯耶(Martin Brasier)说。“但需要采用这些方法——详细绘制任何微体化石的化学成分,以及获得令人信服的三维图像——才能支持火星上存在生命的任何证据。”

David Wacey/University of Western Australia
 

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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