科學家發現最古老微生物化石 重寫地球生命史第一章 

古老化石的發現也為火星探測指出新方向

文|謝樹寬
赤鐵礦的絲狀體附著在右下方的鐵礦,這些鐵質絲狀和團塊是微生物的細胞,類似於海底熱泉噴口發現的現代微生物。(取自flickr網頁UCL News)

由英國倫敦大學學院領導的國際團隊,發現了可能是地球最古老微生物的化石,不只為地球最古老生命形式提供了直接的證據,同時也可能讓地球的誕生與生命的源起相隔的時間更加拉近。

由倫敦大學學院的帕比諾博士(Dominic Papineau)所領導科學家們,可能剛剛寫下了地球生命史的第一章。

他們在研究網站和《自然》期刊發表了他們的最新發現:可能上推至43億年前的古微生物化石。

在此之前,最古老的微生物化石是在澳洲研究團隊在格林蘭附近發現的疊層石(stromatolite),距今約34億年前。

也因此這項發現,讓生命形成的時間距離地球的形成年代更加接近。

化石哪發現的?

最古老微化石發現地點。

這個微小的生命形式的發現地點,是在加拿大魁北克省努夫亞吉圖克綠岩帶(Nuvvuagittuq Supracrustal Belt)。這裡保存有目前已知世界最古老的沉積岩,根據放射性碳定年法,大約形成在37.7億年前到43億年前之間。當時這個地區是一片富含鐵質的海洋。

科學家從岩石結構判斷,當初它應該是海底熱泉噴口。由海床的裂縫所形成,這些直通地幔的裂縫從海底噴發大量的高溫熱水和化學物質,溫度超過攝氏60度。

化石發現地點加拿大魁北克省努夫亞吉圖克綠岩帶的地貌。(取自flickr網頁UCL News)

過去許多科學家就相信,海底的熱泉噴口是地球孕育最初生命的所在。隨著地殼板塊運動,當初在海底熱泉噴口的岩石如今已上升到海面以上。

古化石長什麼樣子?

研究團隊從一公分大小、稱為結核(concretion)或團塊(nodule)的積聚構造中,發現絲狀和管狀的結構。

據他們的研判,這些微生物的形狀應該像個小管子,有個球狀的基部黏著於海洋的礁岩,藉由懸浮水中的柄狀延伸收集水中的鐵質做為養分。

圖中管狀結構可能是地球最古老微生物化石。(取自flickr網頁UCL News)

它們的構造,和現今附近海底熱泉噴口發現的鐵細菌(iron-oxidizing bacteria)類似。

可以確定它們是生物嗎?

不過有些專家對於這個發現仍心存懷疑。美國麻省理工學院的地質生物學家珀薩克(Tanja Bosak)就認為,說化石裡面有「地球最古老生物」,實在言之過早。因為化石的結構有可能純粹是沈積的礦物質排列而成。

這裡討論是非常非常簡單的形狀。有些像水珠和凸點的形狀,還有一些他們認為是絲狀體的東西,但實際上看來只是厚度不勻的線。這裡討論的並不是一片美麗的骨頭化石這類的東西。
麻省理工學院(MIT)地質生物學家珀薩克

珀薩克對於化石的年代,也抱持保留的態度。一方面,形成超過三、四十億年的岩石,往往已經嚴重變形,難以判斷裡面含藏的物質是否是生物。另一方面,地球不斷經歷地址的劇烈變化,較後期的微生物也可能隨著液體進入較古老沈積岩的裂縫之中。

碳同位素比例的證據

這次的發現,是否是微生物的化石,研究團隊的黎特(Crispin Little)也承認是個棘手的問題,但是他說自己「有九成的把握」。他主要的證據是化石裡同位素碳12和碳13的比例。有機生物往往有清除體內碳13化學物質的傾向,因此有機體的碳12相對碳13的比例,會比自然界高出許多,這或許可以支持他們微化石不是一般礦物的說法。

生命源自外太空?

研究團隊認為,古老化石的發現,對未來火星的探測任務也提供了新的方向。

對於生命起源一向有一派說法主張「胚種論」(panspermia),也就是認為生命存在於宇宙之間,隨著彗星、隕石撞擊散播到各個星球。

而在45億年前行星形成的初期,火星比地球還要濕熱,隕石「轟炸」地球的形況也比如今猛烈許多。有可能這些隕石夾帶著生命的原初形式來到地球,在地球適合的環境條件下演化繁衍到今天的模樣。

研究團隊的主要作者多德(Matthew Dodd)就認為,在火星上尋找類似的化石,將是找到生命來自外太空的最好機會。

歐洲太空總署的火星任務Exomars計劃在2020年代展開採集火星標本的任務。(取自ESA網站)

即使地球生物不是來自火星,兩個星球的生命也可能是在同時間各自演化。只是火星的生命在後期逐漸消失,但我們未來的火星探測中,仍可以找到它們曾留下的一些痕跡。

科學家說,古老微生物化石是令人振奮的發現。它展示了在適當條件下,生命在行星或衛星形成的初期,就可以快速就形成。

參考資料:

Tiny Fossils Could Be Oldest Evidence Of Life On Earth(NPR)

Everything you need to know about the discovery of the oldest evidence of life on Earth(Quartz)

Oldest fossil ever found on Earth dating back 4.2bn years shows alien life on Mars is likely(The Telegraph)

更新時間|2017.03.03 04:52

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