从古代细菌化石中,西北大学科研团队发现了早期生命与环境协同演变的奥秘。

04-28 15:01

4月19日,据西北大学消息,西北大学早期生命与环境研究团队与中国科学院地质与地球物理研究所、上海交通大学等单位科学家合作,在5.18亿年前的寒武纪清江生物群中发现多细胞结构的丝状硫酸盐复原细菌化石清江丝菌,结合生物学分析数据,再现了硫酸盐还原细菌与地球环境的合作演变历史。在此之前,古代地质记录中没有发现可靠的硫酸盐恢复细菌化石,除了少数具有特殊形状的蓝细菌化石和趋磁细菌磁小体化石。科学界对硫酸盐还原菌的演变与地球环境变化的关系并不清楚。


在学术期刊《科学通报》(英文版)上发表了相关研究成果,4月18日06版《科技日报》也报道了这一成果。


西北大学教授张兴亮表示,硫酸盐复原细菌是一种生活在厌氧条件下的微生物,它们利用硫酸盐氧化有机碳来获取能量,并在此过程中将硫酸盐复原产生代谢物硫化氢。在环境科学、生物学和工业领域,这些细菌具有重要意义。它们是地球硫循环的关键驱动者。硫的生物地球化学循环通过硫酸盐的复原参与,影响了硫在不同价格和形态之间的转换。与此同时,它们还参与了有机物的分解和甲烷氧化等过程,从而调节了海洋的氧化还原状态和温室气体的排放。


根据化石证据和谱系基因组学分析数据,研究小组提出了硫酸盐还原菌与地球氧化事件协同演变的假设,认为脱硫细菌门在24亿年前的大氧化事件中首先发生辐射演变,大约8.5亿年前演变成丝状多细胞类型。在新元古代末期,地球第二次氧化事件导致海底普遍氧化,约5.6亿年前,丝状类型获得了传导电子功能,硫酸盐恢复通道逆转。变成能够跨越氧化还原界面的电缆细菌,一端是带氧化硫的恢复,另一端是带氧化带的恢复。



中国科学院地质与地球物理研究所研究员李金华表示,这项研究是古生物学、地球化学和谱系基因组学交叉合作的结果,也是探索微生物硫酸盐在多学科交叉背景下与地球环境协同进化的第一次尝试。对于结合最新技术,如显微学和基因组学,促进地学和生物学的前沿交叉,探索和处理地球和生命的协同演变,具有重要意义。


“在古代地质记录中找到可靠的微生物化石证据,结合生物学对不同谱系微生物发源演变时间的预测,是当前天体生物学的重要研究课题。”论文的共同通信作者、上海交通大学副教授王寅邈认为,这项研究可以为科学家探讨“生命在火星等其他行星上的存在和演变的概率研究”提供参考,为人们寻找地外生命提供了可能的途径。


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