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谁也没有想到,这些看似普通的泥岩里,封存着地球上最古老的一批复杂生命。

一支国际研究团队从这些岩芯中找到了超过一万两千枚微体化石,它们来自17亿年前到14亿年前的古老海底。

这批岩芯保存在澳大利亚北领地地质调查局。其中一部分是泥岩,也就是由海底淤泥压实硬化而成的沉积岩。

十五亿多年前,一片内陆海覆盖了澳大利亚北部的大片地区,无数微小生物死后沉入海底,被泥沙层层掩埋。

当年钻探的公司关心的是矿藏,并不知道自己顺手取出了一部生命演化的“档案馆”。

北领地的这批化石意义非凡,其中最古老的可追溯到17.5亿年前,是目前全球已知最古老的真核生物化石。

要理解它们的分量,先得知道地球生命的一道分水岭。

所有生命可以分成两大阵营。一类是细菌和古菌组成的原核生物,细胞结构简单,大多是单细胞。

另一类是真核生物,从动物、植物到藻类和真菌都属于这一类。它们的细胞拥有细胞核,以及各司其职的细胞器,复杂程度远超原核生物。

根据对现存生物基因的研究,学界普遍认为,所有真核生物的最后共同祖先,源于至少两种原核微生物的共生结合,一方是古菌,另一方是细菌。

这场“联姻”开启了真核革命,最终孕育出动物,也孕育出了人类。

今天细胞里负责产能的线粒体,据信就是当年那位细菌伙伴的后代,它至今仍保留着自己的一小段基因组。

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从全球范围看,真核生物化石在至少15亿年前的岩石中已有发现,但它们生活的古老世界依然笼罩在迷雾之中,许多基本问题至今没有答案。

今天几乎所有真核生物都离不开氧气,因为有氧呼吸能提供复杂生命所需的大量能量。

但近些年,“氧气始终是真核生物好朋友”的观点受到了挑战。

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科学家发现了一些能在无氧条件下繁衍的奇特真核生物。地质记录也显示,在真核生物刚刚登场时,地球上的氧气可能比想象中稀薄得多,无氧海域反而是常态。

于是有人提出疑问:最早的真核生物,会不会原本就是厌氧生活的?

这个问题并非钻牛角尖。如果答案是肯定的,那么教科书里“氧气上升催生复杂生命”的经典叙事就要改写。

研究现存微生物的基因,比如与真核祖先关系最近的阿斯加德古菌,可以追溯真核生物的祖先线索。

但早已灭绝的类群只能靠化石来说话,它们生活的世界是什么样子,也只有地质学能打开这扇窗。

研究团队将岩芯样本粉碎后用酸溶解,再把残留的有机物质放到显微镜下逐一辨认,最终识别出一万两千多枚化石。

这些单细胞化石表面带有突起、板片等复杂结构,这种细胞复杂性在原核生物中从未见过,却是真核生物的典型特征。

他们还分析了保存化石的泥岩本身,重建沉积时的环境。通过测定岩石的化学成分,就能判断当时的海水里是否含有氧气。

结果相当清晰。真核生物化石的分布范围很广,从海岸边的泥滩一直延伸到开阔的外海,说明它们已经适应了多种栖息地。

它们只出现在氧气充足的沉积样品中。来自缺氧环境的样品里,只有简单的原核生物形态。

这一发现为一个由来已久的假说提供了有力支持:氧气在推动早期真核生物演化中扮演了关键角色。

形象地说,氧气就像为复杂生命提供动力的“高能燃料”,只有在燃料充足的地方,这些更精密的细胞才能站稳脚跟。

当然,这项研究并没有完全终结争论。化石记录本身存在保存偏差,某些厌氧真核生物也可能因为结构脆弱而未能留下痕迹。

不过,一万两千多枚化石与环境化学数据的系统对照,已经让“氧气是复杂生命的助推器”这一观点变得更加坚实。

真核生物的诞生,是生命科学中最重大的未解之谜之一。对这些古老微体化石的持续研究,还将帮助我们追问人类自身的起源,以及生命在宇宙中出现的条件。