生命在宇宙中是常見的嗎？已知最古老化石微生物提供有力新證據

文：娟娟

最近，科學家對珍貴化石的解碼又給我們帶來了有關古代地球生命的重要信息。到底有多珍貴？科學家從中發現了迄今為止最古老的化石微生物（fossil microorganism）。到底有多古老？這些微生物的年齡已有34億6500萬年。科學家從這些微生物身上獲取了哪些信息呢？我們來簡單了解一下。

這些化石微生物來自西澳大利亞州，加州大學洛杉磯分校和威斯康星大學的科學家們在《美國國家科學研究院學報》上發表了一篇論文，介紹這些34億年前的微生物的相關情況。

圖：這是來自西澳大利亞州的一個年齡為34.65億歲的化石微生物。Credit: J. William Schopf/UCLA Center for the Study of Evolution and the Origin of Life

其中的兩種微生物似乎已經完成了光合作用的原始形式，另一種微生物明顯產生了甲烷氣體，另外兩種微生物看起來有消耗甲烷並用甲烷來建造它們的細胞壁。

加州大學洛杉磯分校的古生物學教授J. William Schopf說：「在34億6500萬年前，地球上的生命已經多種多樣了；這是很明顯的——原始的光合作用微生物，生產甲烷的微生物，消耗甲烷的微生物，這是顯示當時地球歷史上存在非常多樣生物體的第一批數據，而我們此前的研究也已顯示，在34億年前還存在消耗硫的微生物。」

「這些告訴我們，生命必須在比那個時期更早的時候開始，它證明了原始生命形成並進化到更加高級的微生物並不是一件難事。」Schopf教授還表示，科學家們依然不知道生命大約在多早之前就開始形成了。他說，「但是如果條件是對的，似乎宇宙中的生命應該是廣泛存在的。」

Schopf教授等人所進行的是目前為止對保存在如此古老化石中的微生物所進行的最為詳細的研究。Schopf領導的研究人員最初在1993年的《科學》雜誌上描述了這些古老的化石，然後在2002年的《自然》雜誌上證實了它們的生物學來源。但此次發表的研究是第一次確立其中包含的是何種微生物有機體，以及它們到底有多高級或多原始。

為了進行這些研究，Schopf教授等人使用了尖端科技——二次離子質譜儀（SIMS）對這些微生物進行了分析，二次離子質譜儀可以揭示碳-12和碳-13同位素比值，科學家可以用這些信息來確定微生物的生存方式。（例如，光合作用微生物、生產甲烷的微生物和消耗甲烷的微生物分別具有不同的碳特徵。）早在2000年時，Schopf教授就成為第一位使用二次離子質譜儀來分析岩石中微生物化石的科學家。他說這項技術很可能會被用來研究從火星帶回來的樣本以尋找生命跡象。

由地球科學教授John Valley領導的威斯康星大學的研究人員，使用了二次離子質譜儀將每個化石中的碳分離成其組成同位素並確定它們的比例。「碳同位素比率的差異與其形狀有關，」Valley說，「它們的碳13-碳12比率是生物學和代謝功能的特徵。」

Schopf教授說，這些化石是在大氣中氧氣非常少的時候形成的。他認為，高級的光合作用在當時尚未進化出來。在當時，氧氣對於這些微生物來說或許是有毒的，會殺死它們。

今天，在地球上原始的光合作用微生物相當罕見，因為它們僅存在於只有光而沒有氧氣的地方。而科學家們這次所分析的岩石也特別罕見，Schopf教授說，暴露在地球表面岩石的平均壽命約為2億年，當他開始職業生涯時，還沒有任何化石證據證明有存活於5億年前的生物體。

這項新研究強烈地建議（suggest），原始的生命形式遍及宇宙。在地球歷史的極端早期，多樣化的生物體已經開始進化，加上科學家對宇宙中大量恆星的認識，以及對圍繞恆星運行行星越來越多的了解，進一步加強了宇宙中的其他地方也存在生命的理由。因為，生命在地球上迅速形成但在其他任何地方都沒有產生的可能性是極小的。

參考資料：

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171218154925.htm

http://www.pnas.org/content/early/2017/12/12/1718063115

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