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地球早期生命究竟有多早?

已有 3029 次阅读 2008-11-13 10:18 |系统分类:科研笔记

 

其实这个话题在我前面的博文生命起源的地质学与古生物学基础中曾提过,这里再作进一步详细的介绍。

             

早在上世纪80年代初美国科学院院士、著名的古生物学家J.W. Schopf在澳大利亚西部Warrawoona微生物化石群中(古太古代,32-35亿年前)中就发现了最古老的丝状细胞结构,它们与现代的蓝菌丝体十分相似,但究竟是蓝藻还是细菌目前尚难确定Precambrian Res. 1983,54:357Science, 1987,237:70Science, 1993,260:640。这表明在35亿年前该化石群形成之前,已经有生命现象存在。这些生命体已具有一定复杂性,生命的源头必然更早。为了寻找新的证据,世界各地的古地质学家和古生物学家都在努力寻找保存完好的古沉积岩,以期待发现更早生命遗留下来的痕迹。结果,位于丹麦的世界上最大的岛屿、常年处于冰雪覆盖之下且地质运动相对贫乏的格林兰岛被认为是该类发现的最佳场所。

                 

Mojzsis等发现,西南格陵兰岛附近的Akilia岩石中一种由磷灰石颗粒组成的磷酸钙矿物中嵌有石墨的“包体”,并认为这是早期地球上生命活动造成的碳富集,根12C/13C同位素测龄显示这里的岩石形成于38.7亿年前,Mojzsis据此推测地球上生命起源时间为38.7亿年前Nature,1996,384:55。在19967月于法国奥尔良大学召开的第11届国际生命起源大会上,Mojzsis宣读了这一结论。但是Schopf对此表示了怀疑,认为他们测定的12C/13C值的准确度有待验证。

               

3年后,Mojzsis的结论得到了Rosing的印证Science,1999,283:674。丹麦哥本哈根地理博物馆的Rosing西格陵兰岛Isua太古代上地壳沉积岩(>37亿年前)的岩石沉积物中的石墨小球进行碳同位素研究后提出,生命可能在至少37亿年前就出现了,因为该沉积岩中的还原性碳可能来自浮游生物。

             

然而,又过了3年,Mojzsis的观点却再次受到质疑。根据2002FedoWhitehouse的研究,原来被认为包含最古老生命存在证据的岩石可能是个冒名顶替者Science,2002,296:1448。原来从格凌兰发现的一系列被认为是38亿年前的岩石,以前被认定是带状铁成岩banded iron formations),即一种由于海水沉降形成的明暗层次交替的一种沉积岩。在以前的研究中,根据碳同位素的特征,研究人员将岩石内的石墨解释为地球生命的标志。这样,在地球还在受小行星撞击的时期内,即通常认为不利于生命存在的时期,生物可能就存在了。但是,这次Christopher M. FedoMartin J. Whitehouse确定所发现的岩石不是带状铁成岩,而是火山石,其在后来剧烈的变形中形成了有条纹的外表。作者们认为,这火山石里面所包含的石墨可能也是后来形成的,是非生物过程的结果。

               

这样看来,人们将地球生命起源的确切时间向前推进所作的尝试和努力还有待进一步验证。目前得到大多数人认可的时间还是Schopf35亿年前左右。2004年的一项新发现指出,35亿年前当火山岩在海底冷却时,微生物就通过蚀食穿入了火山岩(Science,2004,304:578)。这项研究是对早期生命的时间问题的持续争论。科学家说,出现在保存完好的玻璃质火山岩丘中的密集的细菌般大小的管道,提供了水下微生物在地球历史早期的打洞和咀嚼的证据。Harald Furnes还发现这些管道内部有碳元素,可能代表了微生物留下的有机物质。这种被称为枕状熔岩的岩石有蓬松的外形,来自南非的巴伯顿绿岩带。在以前的研究中,科学家报告说微生物曾在更近期的、玻璃质的、部分冷却的火山岩中钻孔,留下特有的蚀坑、有机物和遗传物质。本文作者推测一个相似的过程在35亿年前也发生过。

               

这一结论无疑也更加证实了海底生命起源说的可靠性。但“地球早期生命究竟有多早”还是个谜。

             

 



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