34亿年前地球已存在微生物

在距今34亿年前的化石中发现了一种以硫为食的微生物，这有可能是地球上最古老的生命形式。该发现不仅将地球生命出现的时间提前到了34亿年前，更为人类在火星等其他星球寻找生命提供了依据。



        该研究对早期地球进行了生动的描绘：当时的海水像洗澡水一样温热，大约有40℃—50℃；陆地刚刚形成不久，遍布各处的火山喷发出大量的气体和熔岩；与今天相比，月球距离地球更近，看起来更大，引发的浪潮也更汹涌；没有植物或藻类，没有光合作用，大气中也没有氧气。负责该项研究的牛津大学地球科学系教授马丁·布莱瑟说：“那时的地球对人类来说绝对是个地狱，但对早期生命来说却是一个真正的天堂。”



        共同进行该项研究的西澳大利亚大学的大卫·威塞说，他们是在澳大利亚西部皮尔巴拉地区的斯特尼湖发现这些化石的。该地区拥有一处约有34亿年历史、保存完好的水成岩，为探索生命起源提供了独一无二的视野。



        研究人员用拉曼光谱仪、高分辨率透射电子显微镜等分析手段对这些微小的化石进行研究。放大的图像显示，化石呈球形或管状，其中微生物的尺寸在0.01—0.02毫米之间，与现代微生物极为类似。此外其细胞壁中的碳和氮也是现今地球所有生命体的主要特征。有些化石中还保留着这些早期微生物生长和分裂所形成的精细结构。研究人员称，其中一些微生物可能以一种富含硫和铁的黄铁矿为食，并排泄出硫酸盐；而另一些则能将硫酸盐转化为硫化氢。



        威塞说，虽然这些早期生命非常简单，只有单个细胞和小链，但该发现表明，在没有氧气或氧气含量低的其他行星上也可能存在类似生命形式。该研究不但有助于科学家对地球生命的第一章作出更为详尽和真实的描述，同时也有望为寻找外星生命提供新依据。



        此前曾有科学家宣称找到了35亿年前的微生物化石，但威塞称该说法尚存争议，其中的一些在年代上存有疑问，还有一些虽然年代符合但其中的微生物并无明显的新陈代谢过程。


         如果按照当今最为通用的经济产出效益指标来衡量，对于远古生命的研究当属表现最差的研究领域之一。但这丝毫不影响科学家和公众对这个领域的关注，因为它不仅能揭示我们最初从何而来，更能回答我们所在的蓝色星球是否承载生命的唯一载体。从这个角度看，英国科学家的最新发现，无疑给了人类在宇宙中找寻到同伴的更大可能。



腾讯科技讯（Everett/编译）据国外媒体报道，根据《自然地球科学》发表的一项研究报告，在澳大利亚西部皮尔巴拉地区的砂岩层中发现了距今34亿年的远古化石结构，西澳大利亚大学和牛津大学的研究人员对发现的微体化石（微化石）进行了3D图像的重建修复，这个化石被认为存在于34亿年前，直径约10微米。通过重建截面，着重揭示了古老细胞的球状特征。



这项于周日公布的一项研究中提到，在澳大利亚发现的微生物化石表明：在34亿年前的早期地球，还没有氧气的环境中，能生存着这类特殊的微生物，反应出目前在火星类似的环境中，很有希望发现类似的微生物存在，而如果在火星上发现微生物，不论是何种形式存在，对天体生物学乃至整个人类而言，都将是个重磅消息。西澳大利亚大学和牛津大学的研究人员认为：位于古老沉积岩中发现的微生物遗迹使争论了近10年的古生物研究又再起波澜，可以确认的是，这是到目前为止有记录以来发现的最早的微生物化石。



本微生物样本来自西澳大利亚皮尔巴拉地区，科学家推测：这个最古来的微生物死亡之后，一直被石英颗粒所夹杂着，以至于保存至今。皮尔巴拉地区拥有地球上最古老的岩层结构，当时的地球环境被称为太古时期，还处于婴儿阶段的地球存在着一个原始水世界，而且温度还是较高的，差不多和我们热水澡所需的温度相当。



在2002年，另一支科学家小组在同一地区距离大约35公里（20英里）远的同一地层中发现细菌的化石。但是，有一些专家认为，这些发现的细菌化石的真实性还有待进一步确认，是否确实是古老的微生物留下的尚不明朗，更有可能是岩石矿化的结果。然而，通过最先进的电子显微镜和光谱技术的分析，进行该项研究的科学家认为，有足够的把握证明这些微生物就是源于地球远古时期。



目前，微生物可以通过吞噬硫化物进行生存已经被证实。个体的大小只有千万分之一米的长度。而且他们的形状和群落显示出并不一致的特征。根据相关的科学家介绍：在这些微生物化石上还检测到了铁的硫的化合物，这可通过硫和硫酸盐代谢的产生。



由西澳大利亚大学研究人员大卫（David  Wacey）领导的研究小组认为：他们有确凿的证据显示这些微生物曾经生活于34亿年前。英国牛津大学教授马丁（Martin  Brasier）在一份评论中认为，通过这项研究，证实了在远古地球没有氧气的条件下，微生物不仅存在，还能演化出适应当时环境的结构。



而嗜硫细菌在今天的地球上仍然是非常普遍的，我们可以在臭水沟或者土壤中找到它们，也可以在更加极端的环境中存，例如深海热泉特殊生态系统。从这个角度可以推测，火星上也存在着如此极端恶劣的环境，同样有理由想象，或许在火星的土壤下面也存在着适应极端环境的微生物。



当Martin  Brasier在澳大利亚西部一片古老海滩的黏合砂砾中发现那些看起来像细胞化石的遗迹后，他知道这正是适合自己的工作。地质学家面临的一个最大挑战便是确定一块“化石”何时真的变成了化石，特别当涉及到早期生命时更是如此。它们并没有剩余的骨骼，并且矿化的球体代表了简单的细胞，有时细丝很容易在沉积物中变成晶体或其他不规则的物体。更重要的是，作为英国牛津大学的一名地质学家，Brasier曾对由其他研究人员所发现的所谓最古老的化石进行过最严厉的批判。



　　然而如今，Brasier和克劳利市西澳大利亚大学的地质学家David  Wacey表示，他们发现了34亿年前的细胞，这可能是迄今为止所找到的最古老的化石。同样古老甚至更早的微生物之前也曾有过报道，包括在距离Brasier和Wacey的这一发现20公里处找到的大量光合作用细菌，然而Brasier和其他学者对于这些化石的有效性曾表示质疑。两位科学家透露，他们通过对细胞周围的矿物质进行化学分析后发现，这些微生物依赖硫元素获取养料。Brasier认为，这样一个海滩可能是孕育生命的最早的温床。



　　并未参与该项研究的美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的地质学家Bruce  Runnegar认为，这项研究工作代表了“地球最早期生命本质一些最棒的证据”。



　　由于非常类似于现代海滩——这意味着随着沉积作用，这些沉积物不会被严重加热或扭曲，Brasier首先怀疑古老的岩层是寻找这些最古老化石的绝佳地点。Wacey和同事通过分析包含这一古老海岸线的岩层从而确定了该海滩大约有34亿年的历史。



　　他们所发现的细胞化石看起来“前途无量”——它们是中空的，并且一些成群聚集在一起的细胞被看起来像膜一样的物质所包围着。Brasier表示：“它们在形态学上与细胞很像。”这些细胞同时还不规则地分布在沉积物上，正像现代细菌往往会聚集在食物来源附近一样。研究人员在8月21日出版的《自然—地球科学》杂志上报告了这一研究成果。



　　谈到化学性质，Wacey和Brasier发现细胞壁中显然含有来自周围岩层的另一种同位素或另一种类型的碳。他们同时还在细胞中和细胞周围发现了包含有不同类型的硫的微小矿物晶体——这是微生物从环境中加工硫以获取能量的证据。



　　当时的地球与今天的地球有着天壤之别。冒着蒸汽的海洋可能有45摄氏度；同时氧气非常匮乏。Brasier因而指出，早期生命依赖于含硫化合物是具有重要意义的。硫细菌在今天的深海热液喷口、温泉和低氧环境中非常普遍。其他研究人员曾认为早期细菌依赖于光合作用，或利用氢提供能量。斯坦福大学的地质学家Donald  Lowe表示：“最后，它可能变成了利用各种不同新陈代谢方式的各种各样的生物体。”



　　此前，科学家推测，在约35亿年前，地球上就已经存在生命，但长期没有找到化石证据。