有机生物形态：实验表明，早期生活的记录可能充满“假阳性”

与早期的单细胞生物相比，更复杂的化石（例如这些海百合）更容易准确区分。

在地球的大部分历史中，生命都局限于微观领域，细菌几乎占据了所有可能的生态位。人们普遍认为生命是在某些最极端的环境中进化的，例如深海中的热液喷口或仍在黄石中s的温泉。我们对生命进化的大部分了解都来自岩石记录，该记录保存了数十亿年前的稀有细菌化石。但是该记录充满争议，每个新发现（理所当然）都会从各个角度进行批评，质疑和分析。即使到那时，关于声称的化石是否是生命痕迹的不确定性仍然会存在，并且该领域仍被早期生命的“假阳性”所困扰。为了了解我们星球上的进化，并帮助寻找他人的生命迹象，科学家必须能够分辨出差异。

地质学家朱莉·科斯米迪斯（Julie Cosmidis），克里斯汀·尼姆斯（Christine Nims）及其同事于2021年1月28日在《地质》杂志上发表了新的实验，这可能有助于解决哪些微化石是早期生命的征兆而哪些不是化石的争论。他们已经证明，由有机碳（通常与生命相关）制成的化石球形和细丝（两种常见的细菌形状）可以非生物形式（在没有生物存在的情况下）形成，甚至比细菌更容易保存。

在硅化前的条件下（A），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），在实验硅化两周后，具有保留的原始结构/形态/形状的生物形态的扫描电子显微镜图像。

“一个大问题是化石是非常简单的形态，并且有许多非生物过程可以复制它们，”科斯米迪斯说。“如果您发现恐龙的完整骨架，那是一个非常复杂的结构，化学过程无法复制。”对化石微生物的确定要困难得多。

几年前的一次偶然发现激发了他们的工作，在亚历克西斯·邓普顿（Alexis Templeton）的实验室工作时，科斯密迪斯（Cosmidis）和尼姆斯（Nims）都参与其中。当混合有机碳和硫化物时，他们注意到球形和细丝正在形成，并认为它们是细菌活动的结果。但是经过仔细检查，Cosmidis很快意识到它们是非生物形成的。她说：“很早，我们注意到这些东西在化学和形态上都非常像细菌。”

研究人员克里斯汀·尼姆斯（Christine Nims）说：“它们开始看起来像是实验容器底部的残留物，但是在显微镜下，您可以看到这些看起来像微生物的美丽结构。它们是在非常无菌的条件下形成的，因此这些惊人的功能从一无所有。这确实是令人兴奋的工作。”

“我们认为，‘如果它们可以在自然环境中形成怎么办？如果可以将它们保存在岩石中怎么办？’”科斯米迪斯说。“我们必须尝试一下，看看它们是否可以被石化。”

尼姆开始进行新的实验，测试这些非生物结构（他们称为生物形态）是否可以像细菌一样被化石。通过将生物形态添加到二氧化硅溶液中，他们的目标是重塑of石的形成，t石是富含二氧化硅的岩石，通常保存着早期的微化石。在数周的时间里，她将在显微镜下仔细追踪小规模的“化石”进程。他们发现，不仅它们可以被化石，而且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”结构比其脆弱的生物同类物更具弹性，并且不太可能变平。

“微生物没有骨头，” Cosmidis解释说。“它们没有皮肤或骨骼。他们只是黏糊糊的有机物。因此，要保护它们，您必须具有非常特殊的条件”，例如光合作用的速率低和沉积物的快速沉积，“因此在这种情况下这种情况很少见。”

一方面，他们的发现使事情变得复杂：知道这些形状可以无生命地形成并且比细菌更容易保存，这通常使我们对早期生命的记录产生怀疑。但是有一段时间，地球生物学家比仅仅依靠形态学来分析潜在的微化石要了解的多。他们也引入化学。

Nims在实验室中创建的“有机包裹体”是在高硫环境中形成的，复制了地球早期（以及今天的温泉）的条件。硫铁矿或“傻瓜的黄金”是一种可能在这种条件下形成的硫化铁矿物，因此其存在可用作潜在有问题的微化石的灯塔。“如果您看的是含有我们认为是微化石的古老岩石，它们通常也含有黄铁矿，”科斯米迪斯说。“对我来说，那应该是一个危险信号：‘让我们在这里更加小心。’好像我们注定永远无法分辨出真正的微化石是什么。我们只需要变得更好。”

参考：克里斯汀·尼姆斯（Christine Nims）：“在地球早期沉积物中，有机生物形态可能比微生物更好地保存”；朱莉娅·拉方（Julia Lafond）；朱利安·艾伦（Julien Alleon）；亚历克西斯·邓普顿（Alexis S.Templeton）和朱莉·科斯米迪斯（Julie Cosmidis），2021年1月28日，地质学。
10.1130 / G48152.12222