《科學(xué)進(jìn)展》:發(fā)現(xiàn)37.5億年前地球生命活動(dòng)多樣性的證據(jù)
時(shí)間:2025-11-23 07:24:58 出處:焦點(diǎn)閱讀(143)

新發(fā)現(xiàn)的NSB樹枝狀化石(>37.5億年)與局部放大圖

加拿大魁北克NSB表殼巖野外景觀(上圖)、產(chǎn)化石的進(jìn)展據(jù)含鐵巖石(左下)及其切片(右下)

化石結(jié)構(gòu)的聚焦離子束—掃描電子顯微鏡圖像
(神秘的地球uux.cn報(bào)道)據(jù)地大新聞網(wǎng)(通訊員 肖展 康國秀):近日,由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)“地大學(xué)者”領(lǐng)軍人才多米尼克·帕皮諾(Dominic Papineau)、發(fā)現(xiàn)臺(tái)州外圍(外圍預(yù)約)外圍價(jià)格(電話微信189-4469-7302)鴛鴦浴水中簫、制服誘惑絲襪佘振兵教授和馬特·多德(Matthew Dodd)博士后聯(lián)合多家研究機(jī)構(gòu)取得的億年樣性一項(xiàng)最新研究結(jié)果表明:至少在37.5億年前,地球上就已經(jīng)存在多樣化的前地球生微生物生命活動(dòng)。該研究對(duì)地球生命起源時(shí)間的命活傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)提出了挑戰(zhàn),相關(guān)成果在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上發(fā)表。動(dòng)多的證
該團(tuán)隊(duì)分析了來自加拿大魁北克省的科學(xué)一塊拳頭大小的巖石,其年齡約為37.5至42.8億年前。進(jìn)展據(jù)之前發(fā)表在《自然》(Nature)雜志的發(fā)現(xiàn)一篇論文中,該團(tuán)隊(duì)研究人員報(bào)道了該巖石樣品中發(fā)現(xiàn)的億年樣性微米級(jí)絲狀、螺旋狀和管狀結(jié)構(gòu),前地球生并推測(cè)它們?yōu)榧?xì)菌化石。命活然而,動(dòng)多的證由于該發(fā)現(xiàn)比人們普遍認(rèn)知生命起源時(shí)間提前了大約三億年,科學(xué)臺(tái)州外圍(外圍預(yù)約)外圍價(jià)格(電話微信189-4469-7302)鴛鴦浴水中簫、制服誘惑絲襪因此在科學(xué)界引起了很大爭議。
在對(duì)這些巖石進(jìn)行了更全面深入的分析之后,研究人員新發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更大更復(fù)雜的“樹枝”狀結(jié)構(gòu)——近1厘米長的主干莖和單側(cè)生長的平行管狀分枝,以及共生的大量橢球體(圖1)。由于目前還沒有發(fā)現(xiàn)任何非生物的純化學(xué)過程能產(chǎn)生類似的結(jié)構(gòu),這個(gè)“樹枝”狀結(jié)構(gòu)最有可能是由古老細(xì)菌形成的微生物群落。同時(shí),研究人員發(fā)現(xiàn)樣品中保留了一些被礦化的生物化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)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(jìn)行不產(chǎn)氧的光合作用。
論文第一作者多米尼克·帕皮諾說,“我們的研究結(jié)果表明,在37.5億年到42.8億年前,地球上就已經(jīng)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后僅三億年就開始出現(xiàn)了,從地質(zhì)學(xué)的角度來分析,生命的出現(xiàn)是非常迅速的,時(shí)間約等同于太陽繞銀河系旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間。”
“這些發(fā)現(xiàn)對(duì)地外生命出現(xiàn)的可能性有重要啟示。如果在合適的外界環(huán)境條件下,生命可以在地球上很快地出現(xiàn),那么其他行星上演化出生命的幾率就會(huì)大大增加。”參與這項(xiàng)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(jù)之一來自于樣品的光譜分析,它們是揭示礦物中生命化學(xué)信息的‘指紋’。”
“運(yùn)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布情況。如果在礦物中發(fā)現(xiàn)了碳和磷的化合物,表明這些礦物可能是早期生物經(jīng)過降解后殘留下來的產(chǎn)物”。
這項(xiàng)研究的樣品來自于加拿大魁北克省Nuvvuagittuq 表殼巖帶(NSB)(圖2)。該地區(qū)含有地球上已知的最古老的沉積巖,在海底熱液系統(tǒng)附近,由巖漿加熱產(chǎn)生的富鐵海水通過海底裂隙上升,沉積后形成這些含鐵的巖石。研究人員將巖石切成大約A4紙厚度(100微米)的切片(圖2),以便用光學(xué)顯微鏡、拉曼光譜儀和電子顯微鏡來觀察微小的化石結(jié)構(gòu)。
此外,研究團(tuán)隊(duì)還使用顯微CT、聚焦離子束—掃描電子顯微鏡系統(tǒng)對(duì)樣品內(nèi)部進(jìn)行逐層高分辨率成像,并用一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)3D數(shù)字重建(圖3)。通過上述分析,研究人員確認(rèn)了NSB赤鐵礦絲狀體具有現(xiàn)代鐵代謝微生物的特征,尤其是與現(xiàn)代海底熱液噴口系統(tǒng)中的鐵細(xì)菌很相似。
參與這項(xiàng)研究的高校和研究機(jī)構(gòu)包括:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)、倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)、倫敦納米技術(shù)中心(LCN)、美國地質(zhì)調(diào)查局、加拿大紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)、卡內(nèi)基研究所和利茲大學(xué)等。
該研究得到了中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)、國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)創(chuàng)新引智基地(111計(jì)劃)、倫敦大學(xué)學(xué)院、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和加拿大卡內(nèi)基研究所的支持。(編輯 程曉龍 審稿 陳華文)
論文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm2296
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研究團(tuán)隊(duì)分析了來自加拿大魁北克省的一塊拳頭大小的巖石,之前的研究已經(jīng)通過同位素定年方法,判斷其年齡約至少為37.5億年前,最老可達(dá)42.8億年前。在對(duì)這些巖石進(jìn)行了更全面深入的分析之后,研究人員新發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更大更復(fù)雜的“樹枝”狀結(jié)構(gòu)——近1厘米長的主干莖和單側(cè)生長的平行管狀分枝,以及共生的大量橢球體。
由于目前還沒有發(fā)現(xiàn)任何非生物的純化學(xué)過程能產(chǎn)生類似的結(jié)構(gòu),這個(gè)“樹枝”狀結(jié)構(gòu)最有可能是由古老細(xì)菌形成的微生物群落。同時(shí),研究人員發(fā)現(xiàn)樣品中保留了一些被礦化的生物化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物,表明這些不同類型的古老微生物可能以鐵、硫、二氧化碳和海底的紅外輻射能量為生,進(jìn)行不產(chǎn)氧的光合作用。
論文第一作者、地大博士后多米尼克·帕皮諾說,“在37.5億年到42.8億年前,地球上就已經(jīng)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后僅三億年就開始出現(xiàn)了,從地質(zhì)學(xué)的角度來分析,生命的出現(xiàn)是非常迅速的,時(shí)間約等同于太陽繞銀河系旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間。”
“這些發(fā)現(xiàn)對(duì)外星生命出現(xiàn)的可能性有重要啟示。如果在合適的外界環(huán)境條件下,生命可以在地球上很快地出現(xiàn),這將增加其他行星上存在生命的可能性。”該研究共同作者、地大教授佘振兵說。佘振兵、博士后馬特·多德、“地大學(xué)者”領(lǐng)軍人才多米尼克·帕皮諾共同參與這項(xiàng)研究。
證明這種古老生命存在的主要證據(jù)之一來自于樣品的光譜分析,它們是揭示礦物中生命化學(xué)信息的‘指紋’。“運(yùn)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布情況。如果在礦物中發(fā)現(xiàn)了碳和磷的化合物,表明這些礦物可能是早期生物經(jīng)過降解后殘留下來的產(chǎn)物”。佘振兵表示。
這項(xiàng)研究的樣品來自于魁北克省努瓦瓦吉圖克表殼巖帶,是帕皮諾2008年在一次野外科考中采集的。該地區(qū)含有地球上已知的最古老的沉積巖,在海底熱液系統(tǒng)附近,由巖漿加熱產(chǎn)生的富鐵海水通過海底裂隙上升,沉積后形成這些含鐵的巖石。研究人員將巖石切成大約100微米的切片,以便用光學(xué)顯微鏡、拉曼光譜儀和電子顯微鏡來觀察微小的化石結(jié)構(gòu)。
此外,研究團(tuán)隊(duì)還使用顯微CT、聚焦離子束—掃描電子顯微鏡系統(tǒng)對(duì)樣品內(nèi)部進(jìn)行逐層高分辨率成像,并用一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)3D數(shù)字重建。通過上述分析,研究人員確認(rèn)了NSB赤鐵礦絲狀體具有現(xiàn)代鐵代謝微生物的特征,尤其是與現(xiàn)代海底熱液噴口系統(tǒng)中的鐵細(xì)菌很相似。
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