近日，西北大學(xué)早期生命與環(huán)境研究團隊與中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、上海交通大學(xué)等單位的科學(xué)家合作，在5.18億年前的寒武紀(jì)清江生物群中發(fā)現(xiàn)多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的絲狀硫酸鹽還原菌化石——清江絲菌，并結(jié)合分子生物學(xué)分析結(jié)果，還原了硫酸鹽還原菌與地球環(huán)境協(xié)同演化歷史，揭示了早期生命與環(huán)境協(xié)同演化奧秘。這為科學(xué)家探索“生命在火星等其他行星上的存在、演化的可能性研究”提供參考，為人類尋找地外生命提供了新途徑。相關(guān)研究論文日前發(fā)表于《科學(xué)通報》（英文版）。

細(xì)菌化石是指保存在巖石中的古老細(xì)菌遺體或其活動留下的痕跡。據(jù)了解，在此之前，除了少數(shù)有特殊形貌的藍(lán)細(xì)菌化石和趨磁細(xì)菌磁小體化石外，在古老地質(zhì)記錄中并未發(fā)現(xiàn)可靠的硫酸鹽還原菌化石。硫酸鹽還原菌的演化與地球環(huán)境變化的關(guān)系，科學(xué)界也沒有明確的認(rèn)識。

清江絲菌化石的產(chǎn)地和環(huán)境背景。(a)為早寒武紀(jì)揚子臺地巖相古地理圖和清江絲菌及所屬清江生物群的化石產(chǎn)地；(b)為清江生物群生態(tài)復(fù)原圖

團隊成員、西北大學(xué)教授張興亮表示，硫酸鹽還原菌是一類在厭氧條件下生活的微生物，它們利用硫酸鹽氧化有機碳來獲取能量，并在此過程中將硫酸鹽還原為硫化氫。硫酸鹽還原菌在地球硫循環(huán)中起著關(guān)鍵作用，同時參與有機質(zhì)的分解和甲烷氧化等過程，調(diào)節(jié)海洋的氧化還原狀態(tài)和溫室氣體排放。

研究團隊根據(jù)化石證據(jù)和譜系基因組學(xué)分析結(jié)果，提出硫酸鹽還原菌與地球氧化事件協(xié)同演化假說，認(rèn)為脫硫細(xì)菌門首先在24億年前的大氧化事件期間發(fā)生輻射演化，約8.5億年前演化出絲狀種類；在新元古代末期，地球第二次氧化事件導(dǎo)致海底廣泛氧化，絲狀種類約在5.6億年前獲得傳導(dǎo)電子功能，硫酸鹽還原通路逆轉(zhuǎn)，演化成可以跨越氧化還原界面，一端在還原帶氧化硫，另一端在氧化帶還原氧的電纜細(xì)菌。

清江絲菌化石的多細(xì)胞絲狀體形態(tài)

論文共同通訊作者、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員李金華介紹，這項研究借助了多種高分辨率、高精度顯微和微區(qū)原位分析技術(shù)，是國內(nèi)在多學(xué)科交叉背景下探究微生物硫酸鹽還原作用與地球環(huán)境協(xié)同演化的首次嘗試，對融合利用顯微學(xué)和基因組學(xué)等最新技術(shù)、促進(jìn)地學(xué)與生物學(xué)前沿交叉、探索解決地球與生命協(xié)同演化等具有重要意義。

論文共同通訊作者、上海交通大學(xué)副教授王寅炤認(rèn)為，這項研究能夠為科學(xué)家探討“生命在火星等其他行星上的存在、演化的可能性研究”提供參考，為人類尋找地外生命提供一種可能的途徑。

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