美国地质学会 在硅化前条件下由细丝和球体组成的有机生物形态的扫描电子显微镜图像(A)和在实验性硅化两周之后具有保留的原始结构/形态/形状的生物形态(B)
信用:Nims等
在地球历史的大部分时间里，生命被限制在微观领域，细菌几乎占据了所有可能的位置
人们普遍认为生命是在一些最极端的环境中进化而来的，比如海洋深处的热液喷口或黄石公园仍在沸腾的温泉
我们对生命进化的了解大多来自岩石记录，它保存了数十亿年前的稀有细菌化石
但是这份记录充满了争议，每一个新发现都(理所当然地)受到了来自各个角度的批评、质疑和分析
即便如此，所谓的化石是否是生命痕迹的不确定性仍然存在，该领域被早期生命的“假阳性”所困扰
为了理解我们星球上的进化——并帮助发现其他星球上的生命迹象——科学家必须能够分辨出不同之处
地球生物学家朱莉·科斯米迪斯、克里斯汀·尼姆和他们的同事们的新实验今天发表在《地质学》杂志上，这些实验可能有助于解决关于哪些微体化石是早期生命的迹象，哪些不是的争论
他们已经表明，由有机碳(通常与生命有关)制成的球状和丝状化石——两种常见的细菌形状——可以无意识地形成(在没有活生物体的情况下)，甚至可能比细菌更容易保存
“一个大问题是，化石是一种非常简单的形态，有许多非生物过程可以复制它们，”科斯米迪斯说
“如果你发现了一具完整的恐龙骨骼，这是一个非常复杂的结构，化学过程不可能复制
“对于微生物化石来说，这种确定性要难得多
几年前，在亚历克西斯·邓普顿的实验室工作时，科米迪斯和尼姆都参与了一项偶然的发现，这刺激了他们的工作
当混合有机碳和硫化物时，他们注意到球体和细丝正在形成，并认为它们是细菌活动的结果
但是仔细观察，科米迪斯很快意识到它们是无意识形成的
“很早，我们就注意到这些东西在化学和形态学上都很像细菌，”她说
“它们开始看起来就像实验容器底部的残留物，”研究员克里斯汀·尼姆说，“但是在显微镜下，你可以看到这些看起来像微生物的美丽结构
它们是在非常贫瘠的条件下形成的，所以这些惊人的特征基本上是凭空而来的
这真是令人兴奋的工作
" “我们想，‘如果它们能在自然环境中形成呢？“如果它们能保存在岩石里呢，””科斯米迪斯说
“我们必须尝试一下，看看它们是否能变成化石
" Nims开始进行新的实验，测试这些他们称之为生物形态的非生物结构是否会像细菌一样变成化石
通过在二氧化硅溶液中添加生物形态，他们旨在重现燧石的形成，这是一种富含二氧化硅的岩石，通常保存早期微体化石
几个星期以来，她会在显微镜下仔细跟踪小规模的“石化”过程
他们不仅发现它们可能变成化石，而且发现这些非生物形状比细菌遗骸更容易保存
由有机碳和硫组成的非生物“化石”结构比脆弱的生物化石更有弹性，更不容易变平
“微生物没有骨头，”科米迪斯解释道
“他们没有皮肤或骨骼
它们只是粘稠的有机物
因此，为了保护它们，你必须有非常特殊的条件——“比如低速率的光合作用和快速的沉积物沉积”——所以这种情况很少发生
" 在某种程度上，他们的发现使事情变得复杂:知道这些形状可以在没有生命的情况下形成，并且比细菌更容易保存，通常会对我们早期生命的记录产生怀疑
但是一段时间以来，地球生物学家已经知道不能仅仅依靠形态学来分析潜在的微体化石
他们也引入了化学
实验室创造的“有机外壳”Nims是在高硫环境中形成的，复制了早期地球(和今天的温泉)的条件
黄铁矿，或“愚人金”，是一种可能在这种条件下形成的硫化铁矿物，因此它的存在可以作为潜在有问题的微体化石的灯塔
“如果你观察含有我们认为是微体化石的古代岩石，它们通常也含有黄铁矿，”科斯米迪斯说
“对我来说，这应该是一个警告:‘让我们在这里更加小心
这并不是说我们注定永远无法分辨什么是真正的微体化石
我们只需要做得更好
"
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