澳大利亞內陸數百米以下的岩石提供了關於一個失落的原始微生物世界的線索，這些微生物曾經居住在世界海洋中，並可能最終孕育了現代植物和動物。
對從岩石中分離出來的類脂肪分子的分析表明，它們是由先前未被發現的、古老的生物種群產生的，該種群被稱為真核生物，這是一類活物，它們的細胞通常包含細胞核和其他內部區室。 這些分子有 16 億年的歷史，暗示真核生物比早期生化證據表明的更早、更廣泛地存在。
“之前的說法是，直到 8 億年前，真核生物才極其稀有，”馬薩諸塞州威廉姆斯敦威廉姆斯學院的古生物學家菲比·科恩說，她沒有參與這項研究。“古生物學家對此感到非常惱火，因為那不是我們在化石記錄中看到的情況。” 她說，這些發現有助於彌合這兩種證據之間的差距。
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新的研究結果於 6 月 7 日發表在《自然》雜誌上。
化學指紋
大多數現代真核生物依賴於稱為甾醇的類脂肪化合物，例如膽固醇，來構建細胞膜並執行其他細胞功能。 由於甾醇存在於整個真核生物家族樹中，因此人們認為它們存在於所有現代真核生物的最後共同祖先中。 因此，古生物學家已將這些化合物用作古代岩石中存在真核生物的生物標誌物。
但是，如果將時間追溯到 8 億年前，甾醇蹤跡就會消失。 儘管存在紅色和綠色藻類的化石（均為真核生物），其歷史可追溯到約 10 億年前，但研究人員尚未能在比這更古老的岩石中找到該化合物的痕跡。
這種缺失導致人們猜測，在 8 億年前，真核生物的數量不足以留下可檢測到的甾醇痕跡。
然而，另一種可能性是研究人員找錯了分子。 德國不來梅大學的地質生物學家本傑明·內特舍姆、澳大利亞國立大學堪培拉分校的古生物生物地球化學家約亨·布羅克斯及其同事決定關注現代真核生物在合成甾醇時產生的短壽命分子。 這種現代中間體可能是原始真核生物的最終產物。
狂野的海洋
該團隊梳理了來自世界各地的岩石，發現了這些“原生甾醇”的廣泛痕跡——這證明產生它們的真核生物在 8 億至 16 億年前的水環境中大量存在。
內特舍姆說，這與之前的想法相矛盾。 一種可能性是，產生更現代甾醇的真核生物在 10 億至 8 億年前獲得了選擇優勢，最終取代了它們產生原生甾醇的同類。
馬薩諸塞州北安普頓史密斯學院研究微生物真核生物的生物學家勞拉·卡茨說，這項工作可以解釋為什麼科學家找不到生化痕跡來證實化石記錄。“我們只是找錯了東西。”
但是，加拿大哈利法克斯達爾豪西大學研究比較基因組學和真核生物進化的安德魯·羅傑指出，可追溯到 10 億年前的紅色和綠色藻類化石看起來與活藻非常相似，並且可能產生了現代甾醇。 這表明現代甾醇——而不僅僅是它們的前體——也應該存在於超過 8 億年的岩石中。 “這一發現提出的問題與它回答的問題一樣多，”他說。
加利福尼亞大學聖巴巴拉分校專注於早期真核生物進化的古生物學家蘇珊娜·波特說，儘管有理由懷疑原生甾醇是由真核生物產生的，但研究人員尚未能夠排除它們是由古代細菌產生的可能性。
但她補充說，該團隊的方法——使用關於生物合成途徑進化的假設來指導尋找古代生命——可能會揭示更多關於早期生命的資訊。 “這是從進化的角度思考生物標誌物的記錄，”波特說。 “我認為這是必要的。”
本文經許可轉載，並於 2023 年 6 月 7 日首次發表。