你見過以吃鐵、硫、二氧化碳和紅外光為生的生命嗎?近日，由中國地質大學(武漢)的科學家聯合多家研究機構取得的一項最新研究結果表明：早在42.8億年前，地球上就已經存在這樣的微生物生命活動。相較于之前證實的34.5億年，它使地球生命起源時間至少提前3億年。該研究對地球生命起源時間的傳統認識提出了挑戰，相關結果近日發表于《科學進展》。

研究團隊分析了來自加拿大魁北克省的一塊拳頭大小的巖石，之前的研究已經通過同位素定年方法，判斷其年齡約至少為37.5億年前，最老可達42.8億年前。在對這些巖石進行了更全面深入的分析之后，研究人員新發現了一個更大更復雜的“樹枝”狀結構——近1厘米長的主干莖和單側生長的平行管狀分枝，以及共生的大量橢球體。

由于目前還沒有發現任何非生物的純化學過程能產生類似的結構，這個“樹枝”狀結構最有可能是由古老細菌形成的微生物群落。同時，研究人員發現樣品中保留了一些被礦化的生物化學反應副產物，表明這些不同類型的古老微生物可能以鐵、硫、二氧化碳和海底的紅外輻射能量為生，進行不產氧的光合作用。

論文第一作者、地大博士后多米尼克·帕皮諾說，“在37.5億年到42.8億年前，地球上就已經存在著多種多樣的微生物生命。這意味著生命可能在地球形成后僅三億年就開始出現了，從地質學的角度來分析，生命的出現是非常迅速的，時間約等同于太陽繞銀河系旋轉一圈的時間。”

“這些發現對外星生命出現的可能性有重要啟示。如果在合適的外界環境條件下，生命可以在地球上很快地出現，這將增加其他行星上存在生命的可能性。”該研究共同作者、地大教授佘振兵說。佘振兵、博士后馬特·多德、“地大學者”領軍人才多米尼克·帕皮諾共同參與這項研究。

證明這種古老生命存在的主要證據之一來自于樣品的光譜分析，它們是揭示礦物中生命化學信息的‘指紋’。“運用光譜成像分析，我們就能夠看到樣品中各種化合物的空間分布情況。如果在礦物中發現了碳和磷的化合物，表明這些礦物可能是早期生物經過降解后殘留下來的產物”。佘振兵表示。

這項研究的樣品來自于魁北克省努瓦瓦吉圖克表殼巖帶，是帕皮諾2008年在一次野外科考中采集的。該地區含有地球上已知的最古老的沉積巖，在海底熱液系統附近，由巖漿加熱產生的富鐵海水通過海底裂隙上升，沉積后形成這些含鐵的巖石。研究人員將巖石切成大約100微米的切片，以便用光學顯微鏡、拉曼光譜儀和電子顯微鏡來觀察微小的化石結構。

新發現的NSB赤鐵礦化樹枝狀化石與局部放大圖 作者供圖

此外，研究團隊還使用顯微CT、聚焦離子束—掃描電子顯微鏡系統對樣品內部進行逐層高分辨率成像，并用一臺超級計算機3D數字重建。通過上述分析，研究人員確認了NSB赤鐵礦絲狀體具有現代鐵代謝微生物的特征，尤其是與現代海底熱液噴口系統中的鐵細菌很相似。