对地球上最早生物的新认识可能会改变我们搜寻地外生命的方式

加州大学洛杉矶分校的一项研究可能会对寻找其他星球上的生命产生影响。尽管经过多年的广泛研究，但生命起源和早期进化的许多方面对研究人员来说仍然是一个谜。加州大学河滨分校最近发表的一篇论文提出了新的见解，为进一步研究铺平了道路，这可能对预测气候变化和寻找外星生命产生影响。

研究期间的 UCR 博士生、第一作者克里斯托弗-蒂诺（Christopher Tino）说："这篇论文旨在告知地球科学界下一步研究的方向。"

许多研究都探索了保存在古代岩石中的早期生命迹象，而最近发表在《自然-微生物学评论》（Nature Reviews Microbiology）杂志上的这篇论文，则将这些数据与现代生物的基因组研究以及有关早期海洋、大气和大陆化学演变的最新突破结合在一起。

论文展示了地球最早的生命形式--微生物，如产生氧气的细菌和产生甲烷的古细菌--是如何塑造海洋、大陆和大气层的变化，以及如何被这些变化所塑造的。

UCR 生物地球化学杰出教授兼共同第一作者蒂莫西-里昂斯（Timothy Lyons）说："这一切的核心信息是，你不能孤立地看待记录的任何部分。这是首次将这些领域的研究如此全面地拼接在一起，以揭示一个总体叙事。"

土耳其萨尔达湖岸边的许多微生物结构随着水位下降而暴露出来，让科学家得以研究生命与周围环境之间的关系。图片来源：Tim Lyons/UCR

这篇论文汇集了生物学、地质学、地球化学和基因组学方面的专家，详细描述了地球早期生命形式从首次出现到崛起为生态学中的佼佼者的历程。随着微生物数量的增加，它们开始影响周围的世界，例如开始通过光合作用产生氧气。

现任卡尔加里大学博士后的蒂诺说，每个领域的研究结果往往"惊人地一致"。

具体来说，这项研究追踪了微生物生命如何消耗、转化和散布地球上含有氮、铁、锰、硫和甲烷的关键营养物质。在地球表面发生巨大变化时，这些生物途径也随之进化，有时甚至是因为新生命的出现。大陆出现了，太阳变得更加明亮，世界变得富含氧气。

由于新生物途径的进化影响了这些元素循环，它们的轨迹告诉我们早期生命形式何时出现，它们如何影响和应对环境，以及它们何时形成了全球规模的生态足迹。

数十亿年前的岩石往往缺乏讲述整个故事所需的可见化石，但这项研究结合了这些岩石的化学成分和活体近亲的基因组，形成了对远古生命的全面认识。

里昂斯同时也是地球和行星科学系替代地球天体生物学中心的主任，他说："从本质上讲，我们正在描述地球与能够改变全球环境的微生物的第一次调情。需要了解全局，才能完全掌握微生物从单纯存在到对环境产生重大影响的时间、地点和人物。"

许多学者都认为，一种生命形式一旦出现在地球上，很快就会大量繁殖。只有像里昂斯、蒂诺和他们的同事在这篇论文中所做的那样，将数十年的跨学科研究汇集在一起，科学家们才能看到某些微生物仅仅存在与占据主导地位之间的区别。从存在到崛起往往需要数亿年的时间。起初在狭小的壁龛中生存的微生物，后来会轮到它们成为街区中的大人物。

所有这些都归结为一个让 UCR 团队彻夜难眠的基本问题：我们从哪里来？

但是，从这项研究中获得的答案也有更实际的应用价值，包括洞察生命和环境在短期和远期如何应对气候变化。

这项研究还有助于寻找其他星球上的生命。蒂诺说："如果我们能找到地球以外生命的证据，那很可能是基于微生物的过程和产物，如甲烷和氧气。"

里昂斯指出："我们的动机是为NASA的使命服务，特别是帮助了解系外行星如何维持生命"。

编译自/ScitechDaily