地球上最早的生命, 27亿年前

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人们曾经认为,澳大利亚岩石内的化学生物标志物是地球上已知最早的复杂生物的证据,但最新的分析却显示,那些生物标志物可能是在沉积物形成之后才渗透入岩石里的。

生物标志物是一种特殊的化学合成物,由蓝藻的现代近亲和其他复杂生物产生。1999年,一个研究小组声称,蕴含在一块距今27亿年的化石中的生物标志物,把蓝藻产生的年代至少向前推进了5.5亿年,把真核细胞的最早产生年代向前推进了10亿年,这一发现刊登在当年10月23号的《自然》杂志上。尽管有些科学家认为这一新发现证明了早先的推断年代是错误的,但是另一些科学家则认为,这一研究成果并不能推翻早先推断的这种有机体以及其他相关生物体存在的年代。

作者 海云青飞:哲学家,生命科学家,传统文化第一人,唯一悟道者 《悟道相对论》《中医有毒吗》《黄帝内经是真的吗》《父母怎么教育孩子》

专家们相信,地球上最早的生命是单细胞生物体,叫原核生物,细菌就是这种生命的代表。接着出现了蓝藻,这是能够进行光合作用产生氧气的细菌(光合放氧细菌)。在1999以前,已知最老的蓝藻化石是21.5亿年前的,最早的细胞中包含核子的真核细胞化石大概是17亿年前的。这些有机生物的残余在地球内部高温和高压之下可能转化为石油和油原(油母岩质)—一种含碳丰富的长链复合物的混合体。

贝尔格尔•拉丝姆森(Birger Rasmussen)是澳大利亚肯特里科廷科技大学的地球化学家。他说,最初对于澳大利亚岩石的分析就存在疑点。页岩是27亿万年前的沉积物,它包含了焦沥青的小微粒,这种小微粒是在沉积层受到高温烘烤凝固而成的类似于煤的油滴残余物。焦沥青的存在表明沉积物和其中包含的有机物都经历了长时间的200℃~300℃的高温。这些岩石中还含有大量的油原。

然而,岩石样本里面还含有少量的藿烷和甾烷,藿烷是由蓝藻和其他细菌产生的有机化学物,甾烷只能由真核细胞产生。这些岩石中所含的生物标志物应该在产生焦沥青时的高温和高压条件下就被破坏了。“这是一个疑点,”拉丝姆森说,但是因为澳大利亚岩石并没有显示由高温所产生的降解现象,所以当时科学家基本上没有考虑藿烷和甾烷是在沉积层形成之后才进入到岩石之中的。但是这个解释又产生了另外一个疑点,科学家们所推断的放氧蓝藻出现的时间比空气中氧气大量出现的时间至少还早了3亿5千万年。

这些试验的结论是1999年得出的,随后还陆续进行了一些试验,这些试验把从地层中提取出来的生物标志物里的碳同位素比与残留在岩石中的焦沥青和油原的碳同位素比相比较。这些比较可以使研究人员确认这两种物质是否是产生于同一批有机物。

伊恩•弗利奇(Ian Fletcher)说,对于生物标志物同位素的测量是分散进行的,这样能够把焦沥青中的同位素比同它旁边的油原的同位素比区分开来。弗利奇也来自于科廷科技学院,是新报告的合著者。在新的分析中,他和拉丝姆森以及他们的同事们(其中一位同事还参加1999年的研究小组)使用了一种带有微探针的仪器,这种微探针可以测量完整的岩石块中碳同位素比率,岩石块可以小到直径5微米,几乎相当于一个单独的细菌大小。

弗利奇表示,在油原和其他碳氢化合物中同位素碳13的含量通常为千分之一到三,要小于衍生出这些物质的原始有机物中的含量。但是这个研究小组的新分析却显示,澳大利亚岩石的油原和焦沥青中同位素碳13的含量却达到了千分之十到二十,小于从相同岩石中提取出来的藿烷和甾烷的碳13的含量,藿烷和甾烷被认为是未经任何改变的蓝藻和真核细胞的生物标志物。弗利奇继续说,这样的差别说明油原和焦沥青很有可能跟生物标志物没有关系。还有明显的迹象表明,这些生物标志物是距今22亿年前之后的某个时间,当这些岩石经历一系列的变形产生了焦沥青之后才进入岩石的。“我们不能确认这些生物标志物来自于哪里。”

位于帕萨迪那的加利福尼亚理工学院的地球生物学家伍德沃•菲斯切尔(Woodward Fischer)评价到,能够探测到几十亿分之一那么小的物质的仪器本来也会带来问题,因为这样的元件也有可能沾到微量的污染物,比如由有机物所产生的藿烷和甾烷,在柴油机的排放物中、化石燃料排放物和城市的空气污染中都可以探测到。

马里兰州格瑞贝特NASA(美国国家航天航空局)戈达德空间飞行中心的地球有机化学家,詹尼弗•艾吉伯德(Jennifer Eigenbrode)认为,新发现是“一份非常有趣的报告,但是拉丝姆森和他的同事们只给了这些结果唯一的解释”。

27亿年前的一些微生物群中的有机物从二氧化碳中获取碳,另外一些则从甲烷中获取。在当时没有氧气的大气中,这两种气体都非常充足。“那个时候,我们的星球完全是另外一副样子,”艾吉伯德说道。

因为当时的微生物经常自身反复循环碳,存在于他们的生物标志物之中的碳13的分布量要大大高于今天的微生物群中的分布量。

微生物群可能制造出藿烷和甾烷,当藿烷和甾烷被加热的时候,产生出在澳大利亚岩石中所见到的同位素一般大小的焦沥青和油原。所以这些生物标志物还是可以被看作是早期复杂生物存在的证据。

哈佛大学的地球生物化学家安德鲁说,1999年开始研究有27亿万年历史的澳大利亚岩石后,在世界各地特别是在南非,在其他类似岩石的中也探测到支持蓝藻早期存在的生物标志物。尽管新的研究结果让一些证据站不住脚,但并不是所有的证据都被推翻了。(环球科学 邹蜜)

最早的生命证据遭到质疑 2008-11-07 环球科学编译 邹蜜

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