地球上最早的生命出現(xiàn)于何時

卡洛琳·格拉姆林

科學(xué)家認(rèn)為，地球上的生命很可能起源于不見天日的深海，而非淺海。在一項最新的研究中，有科學(xué)家對37.7億歲“高齡”的巖石進(jìn)行了分析，從中發(fā)現(xiàn)了管狀化石，這種化石的結(jié)構(gòu)與在深海熱液噴口周圍發(fā)現(xiàn)的化石相似，而深海熱液噴口是孕育生物群落的理想場所。這比目前地球上已知最早的生命跡象——生長在淺海的微生物疊藻層化石，還要早3億年。

也有科學(xué)家對此持懷疑態(tài)度。“研究者提供了一系列表明存在生命跡象的觀察結(jié)果，這些結(jié)果很有說服力?！睅鞝柼亍た乒蔂柸缡钦f。庫爾特·科哈澤爾是加拿大艾伯塔大學(xué)（位于埃德蒙頓市）的地球微生物學(xué)家，他并未參與此項研究，但是他認(rèn)為：“目前，這項研究仍然不能讓我們確信38億年前存在古老的生命?！?/p>

生命何時第一次出現(xiàn)在地球上，這一謎題一直困擾著人類。地球已有45.5億年的歷史，但是由于板塊構(gòu)造和地殼循環(huán)運動，只有少數(shù)露出地面的巖層被保留下來，其中就有格陵蘭島蘇阿綠巖帶中的37億歲的巖石。這些巖石在溫度和壓力的作用下往往扭曲變形，發(fā)生化學(xué)變化，因此很難從中發(fā)現(xiàn)確鑿的生命痕跡。

“巖石內(nèi)部發(fā)生了巨大變化，這對發(fā)現(xiàn)生命跡象來說是一個挑戰(zhàn)，但我們也只能面對這個事實?！泵绹刭|(zhì)學(xué)家阿比格爾·阿爾伍德認(rèn)為。阿比格爾·阿爾伍德在加利福尼亞州帕薩迪納市的美國航空航天局噴氣推進(jìn)實驗室工作，也未參與這項研究。

不管怎樣，研究人員對這些最古老的巖石進(jìn)行了研究，以期發(fā)現(xiàn)其中可能含有的結(jié)構(gòu)殘留物或化學(xué)殘留物。例如，2016年有科學(xué)家宣布，在格陵蘭島上的3 7億年前的巖石中發(fā)現(xiàn)了奇異的紅色突起物，這些突起物可能是疊藻層的產(chǎn)物，但是很多人對這種解釋持懷疑態(tài)度。這種化石類藻群的最佳證據(jù)來自澳大利亞的3 4億年前的巖石，通常被認(rèn)為是地球上最古老生命的強(qiáng)有力證據(jù)。

但有些科學(xué)家認(rèn)為，海洋生物可能出現(xiàn)的時間更早，生活的海域更深。在現(xiàn)代海洋中，有生命出現(xiàn)在海底山脊或俯沖帶附近的噴口或噴口周圍，這些區(qū)域是地球的構(gòu)造板塊不斷拉伸或擠壓的地帶。噴口向外噴出海水，海洋地殼中的巖漿產(chǎn)生超高溫，并使噴口處布滿金屬礦物，如硫化鐵。隨著海水冷卻，金屬物逐漸沉淀，形成尖頂和煙囪狀的堆積物。在如此暗無天日的惡劣環(huán)境中生存的神秘生態(tài)系統(tǒng)包括細(xì)菌和巨管蠕蟲，它們無須通過光合作用獲得能量?？茖W(xué)家認(rèn)為，這樣一個強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)可能不僅在早期地球上生息發(fā)展，也可能和其他星球上的生命相近。

目前，由倫敦大學(xué)學(xué)院的地球化學(xué)家多米尼克·帕皮諾及其博士生馬修·多德帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊宣稱，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這類古老噴口生命的確鑿證據(jù)。線索來自加拿大魁北克北部的古代巖石中，這些巖石的歷史至少有37.7億年之久，甚至可能超過40億年。多德檢測了地層中的薄層巖，發(fā)現(xiàn)一個有趣的特征：由一種被稱為赤鐵石的氧化鐵組成的微型管，以及向外伸出的赤鐵石細(xì)絲，細(xì)絲有時會伸入到巨大的突起內(nèi)。

細(xì)絲和微型管是近期發(fā)現(xiàn)的化石中常見的特征，表明了海底熱液噴口氧化鐵細(xì)菌的活性。起初，帕皮諾對此持懷疑的態(tài)度，但之后他表示：“多德在1年內(nèi)竟然發(fā)現(xiàn)了這么多的有力證據(jù)，實在令我信服?！?/p>

該團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)了碳酸鹽“玫瑰花”，這是一種由微小的同心環(huán)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，上面帶有碳、鈣、磷等生命痕跡，以及微小的圓形顆粒狀石墨——碳的一種形式。這類“玫瑰花”結(jié)構(gòu)和顆粒狀物以前在相同年齡的巖石中也曾被觀察到過，但是對于它們是否具有生物學(xué)特征的激烈爭論屢見不鮮?！懊倒寤ā苯Y(jié)構(gòu)通過化學(xué)反應(yīng)可以形成非生物物質(zhì)，但帕皮諾認(rèn)為，這項研究中發(fā)現(xiàn)的“玫瑰花”結(jié)構(gòu)中含有磷酸鈣礦物，名為磷灰石，這清楚地表明微生物的存在。他認(rèn)為，石墨顆?？赡苁菑?fù)雜的化學(xué)鏈反應(yīng)的一部分，由細(xì)菌介導(dǎo)。綜合考慮各種因素后，該團(tuán)隊隨后在《自然》雜志網(wǎng)站上發(fā)布了其研究成果，認(rèn)為深海熱液噴口周圍存在的巖石結(jié)構(gòu)及其化學(xué)性指向生物的起源。這一發(fā)現(xiàn)將使這些巖石成為地球上最早的生命痕跡，而且根據(jù)巖石的真正年齡，有可能還會更早。

帕皮諾指出，這并不一定意味著生命只起源于深海而不起源于淺海。他說：“如果我們準(zhǔn)備接受生命在早期已呈多樣性這一事實的話，生命起源于淺?；蛏詈５挠^點不一定相互排斥?！彼J(rèn)為，氧化鐵細(xì)菌和構(gòu)成疊藻層的光合藍(lán)藻細(xì)菌可能都是從上一代進(jìn)化而來的。

但有些研究人員，如科哈澤爾，對這篇論文的結(jié)論表示懷疑。他說，雖然觀察到的氧化鐵細(xì)管和細(xì)絲的結(jié)構(gòu)與氧化鐵細(xì)菌的結(jié)構(gòu)相似，“但是，這當(dāng)然并不代表有著37.7億年歷史的結(jié)構(gòu)就是細(xì)胞”。此外，他指出，如果氧化鐵細(xì)管結(jié)構(gòu)由氧化鐵細(xì)菌構(gòu)成，那么氧氣必不可少，而在地球早期氧氣較為短缺。這表明光合細(xì)菌已經(jīng)開始制造氧氣了。但是，氧氣是如何進(jìn)入早期地球海洋深處的？這一問題仍未可知。

阿爾伍德說，這篇論文“與早前發(fā)表的文章相比，細(xì)節(jié)更為突出”。以往大多數(shù)關(guān)于35億年前的生命痕跡的報道都曾遭到質(zhì)疑。她補(bǔ)充說，質(zhì)疑的原因不是因為生命不存在，而是因為在巖石記錄中時間越往前追溯，就越難證明?！坝写倘兜牡胤竭€有很多?！?