科学探索|研究称37.5亿年前已进化出多样化的生命形式对传统观点提出挑战研究称37.5亿年前已进化出多样

由伦敦大学学院（UCL）研究人员领导的一项新研究表明，至少在37.5亿年前，地球上就存在着多样化的微生物生命，这对生命起源的传统观点提出了挑战。在这项发表在《科学进展》上的研究中，研究小组分析了来自加拿大魁北克省的一块拳头大小的岩石，估计其年龄在37.5到42.8亿年之间。在早期的《自然》杂志论文中，研究小组在岩石中发现了微小的丝状物、旋钮和管状物，它们似乎是由细菌制造的。

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然而，并不是所有的科学家都同意这些结构是源于生物的--这比人们普遍认为的古代生命的第一个迹象早了大约3亿年。
现在，在对岩石进行广泛的进一步分析之后，研究小组发现了一个更大、更复杂的结构--一个一侧有平行分支的茎，几乎有一厘米长--以及数百个扭曲的球体，或椭圆体，与管和丝一起。
研究人员说，虽然可以想象其中一些结构是通过偶然的化学反应产生的，但带有平行分支的"树状"茎很可能是生物起源，因为还没有发现仅仅通过化学创造的结构。

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该小组还提供了细菌如何以不同方式获得能量的证据。他们在岩石中发现了矿化的化学副产品，这些副产品与古代微生物通过不涉及氧气的光合作用形式以铁、硫以及可能的二氧化碳和光为生的情况一致。
据研究人员称，这些新发现表明，各种微生物生命可能已经存在于原始地球上，可能在地球形成后仅3亿年。

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主要作者Dominic Papineau博士（UCL地球科学、UCL伦敦纳米技术中心、行星科学中心）说：“利用许多不同的证据，我们的研究强烈地表明，在37.5至42.8亿年前，地球上存在着一些不同类型的细菌。”
“这意味着生命可能在地球形成后仅3亿年就开始了。从地质学角度来看，这是很迅速的--大约是太阳绕银河系旋转一圈。”
“这些发现对地外生命的可能性有影响。如果在适当的条件下，生命出现得相对较快，这就增加了其他星球上存在生命的机会。”

在这项研究中，研究人员检查了Papineau博士在2008年收集的来自魁北克省Nuvvuagittuq上地壳岩带(NSB)的岩石。NSB包含了一些地球上已知的最古老的沉积岩，被认为是在热液喷口系统附近铺设的，海底的裂缝让岩浆加热的富铁水通过。
研究小组将岩石切成和纸一样厚的部分（100微米），以便仔细观察微小的化石状结构，这些结构是由赤铁矿（一种氧化铁或铁锈）构成的，并被石英包裹着。这些用镶有钻石的锯子切割的岩石片，其厚度是研究人员先前切割的部分的两倍以上，使研究小组能够看到其中较大的赤铁矿结构。

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他们将这些结构和成分与更近期的化石以及今天位于热液喷口系统附近的铁氧化细菌进行了比较。他们在夏威夷附近的Loihi海底火山以及北冰洋和印度洋的其他喷口系统附近发现了与扭曲的细丝、平行的分支结构和扭曲的球体（不规则椭圆体）相当的现代结构。
除了在各种光学和拉曼显微镜（测量光的散射）下分析岩石标本外，研究小组还使用一台超级计算机对来自两种高分辨率成像技术的数千张图像进行了数字重建。第一种技术是微型CT，它使用X射线来观察岩石内部的赤铁矿。第二种是聚焦离子束，它将岩石切成微小的--200纳米厚--的片状，在每个片状之间有一个集成电子显微镜拍摄图像。

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