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加拿大古老岩石証明生命可能起源自42.8億年前

加拿大魁北克省Hudson Bay發現的古老岩石

早年在《自然》雜誌論文中發表，於加拿大魁北克省的古老岩石中發現了微小的絲狀、螺旋狀和管狀物，認為是由細菌等原始生物所製造，估計其年齡在37.5到42.8億年之間，但當時並不是所有科學家都認同這觀點。

最近研究人員對岩石進一步分析之後，發現了一個更大更復雜的“樹枝”狀結構——近1厘米長的主杆莖和單側生長的平行管狀分枝，以及共生的大量橢球體。由於目前還沒有發現任何非生物的純化學過程能產生類似的結構，這個“樹枝”狀結構最有可能是由古老細菌形成的微生物群落。同時，研究人員發現樣品中保留了一些被礦化的生物化學反應副產物，表明這些古老微生物可能以鐵、硫、二氧化碳和光能為生，進行不產氧的光合作用。研究論文已在學術期刊《科學進展》中發表。

論文第一作者Dominic Papineau 說，“我們的研究結果表明，在37.5億年到42.8億年前，地球上就已經存在著多種多樣的微生物生命。這意味著生命可能在地球形成後僅三億年就開始出現了，從地質學的角度來分析，生命的出現是非常迅速的，時間約等同於太陽繞銀河系旋轉一圈的時間。這些發現對地外生命出現的可能性有重要啟示。如果在合適的外界環境條件下，生命可以在地球上很快地出現，那麼其他行星上演化出生命的幾率就會大大增加。”

參與這項研究的佘振兵教授指出，“證明這種古老生命存在的主要證據之一來自於樣品的光譜分析，它們是揭示礦物中生命化學信息的‘指紋。運用光譜成像分析，我們就能夠看到樣品中各種化合物的空間分佈情況。如果在礦物中發現了碳和磷的化合物，表明這些礦物可能是早期生物經過降解後殘留下來的產物”。

新發現的NSB赤鐵礦化樹枝狀化石與局部放大圖

這項研究的樣品來自於加拿大魁北克省Nuvvuagittuq 表殼岩帶（NSB）。該地區含有地球上已知的最古老的沉積岩，在海底熱液系統附近，由岩漿加熱產生的富鐵海水通過海底裂隙上升，沉積後形成這些含鐵的岩石。研究人員將岩石切成大約A4紙厚度（100微米）的切片，以便用光學顯微鏡、拉曼光譜儀和電子顯微鏡來觀察微小的化石結構。

此外，研究團隊還使用顯微CT、聚焦離子束—掃描電子顯微鏡系統對樣品內部進行逐層高解析度成像，並用一台超級計算機3D數字重建。通過上述分析，研究人員確認了NSB赤鐵礦絲狀體具有現代鐵代謝微生物的特徵，尤其是與現代海底熱液噴口系統中的鐵細菌很相似。

參與這項研究的高校和研究機構包括：倫敦大學學院（UCL）、中國地質大學（武漢）、倫敦納米技術中心（LCN）、美國地質調查局、加拿大紐芬蘭紀念大學、卡內基研究所和利茲大學等。

《科學進展》論文
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm2296

2022-4-18 02:55 AM