地球上最早的生命出现于何时

卡洛琳·格拉姆林

科学家认为，地球上的生命很可能起源于不见天日的深海，而非浅海。在一项最新的研究中，有科学家对37.7亿岁“高龄”的岩石进行了分析，从中发现了管状化石，这种化石的结构与在深海热液喷口周围发现的化石相似，而深海热液喷口是孕育生物群落的理想场所。这比目前地球上已知最早的生命迹象——生长在浅海的微生物叠藻层化石，还要早3亿年。

也有科学家对此持怀疑态度。“研究者提供了一系列表明存在生命迹象的观察结果，这些结果很有说服力。”库尔特·科哈泽尔如是说。库尔特·科哈泽尔是加拿大艾伯塔大学（位于埃德蒙顿市）的地球微生物学家，他并未参与此项研究，但是他认为：“目前，这项研究仍然不能让我们确信38亿年前存在古老的生命。”

生命何时第一次出现在地球上，这一谜题一直困扰着人类。地球已有45.5亿年的历史，但是由于板块构造和地壳循环运动，只有少数露出地面的岩层被保留下来，其中就有格陵兰岛苏阿绿岩带中的37亿岁的岩石。这些岩石在温度和压力的作用下往往扭曲变形，发生化学变化，因此很难从中发现确凿的生命痕迹。

“岩石内部发生了巨大变化，这对发现生命迹象来说是一个挑战，但我们也只能面对这个事实。”美国地质学家阿比格尔·阿尔伍德认为。阿比格尔·阿尔伍德在加利福尼亚州帕萨迪纳市的美国航空航天局喷气推进实验室工作，也未参与这项研究。

不管怎样，研究人员对这些最古老的岩石进行了研究，以期发现其中可能含有的结构残留物或化学残留物。例如，2016年有科学家宣布，在格陵兰岛上的3 7亿年前的岩石中发现了奇异的红色突起物，这些突起物可能是叠藻层的产物，但是很多人对这种解释持怀疑态度。这种化石类藻群的最佳证据来自澳大利亚的3 4亿年前的巖石，通常被认为是地球上最古老生命的强有力证据。

但有些科学家认为，海洋生物可能出现的时间更早，生活的海域更深。在现代海洋中，有生命出现在海底山脊或俯冲带附近的喷口或喷口周围，这些区域是地球的构造板块不断拉伸或挤压的地带。喷口向外喷出海水，海洋地壳中的岩浆产生超高温，并使喷口处布满金属矿物，如硫化铁。随着海水冷却，金属物逐渐沉淀，形成尖顶和烟囱状的堆积物。在如此暗无天日的恶劣环境中生存的神秘生态系统包括细菌和巨管蠕虫，它们无须通过光合作用获得能量。科学家认为，这样一个强大的生态系统可能不仅在早期地球上生息发展，也可能和其他星球上的生命相近。

目前，由伦敦大学学院的地球化学家多米尼克·帕皮诺及其博士生马修·多德带领的研究团队宣称，他们已经发现了这类古老喷口生命的确凿证据。线索来自加拿大魁北克北部的古代岩石中，这些岩石的历史至少有37.7亿年之久，甚至可能超过40亿年。多德检测了地层中的薄层岩，发现一个有趣的特征：由一种被称为赤铁石的氧化铁组成的微型管，以及向外伸出的赤铁石细丝，细丝有时会伸入到巨大的突起内。

细丝和微型管是近期发现的化石中常见的特征，表明了海底热液喷口氧化铁细菌的活性。起初，帕皮诺对此持怀疑的态度，但之后他表示：“多德在1年内竟然发现了这么多的有力证据，实在令我信服。”

该团队还发现了碳酸盐“玫瑰花”，这是一种由微小的同心环构成的结构，上面带有碳、钙、磷等生命痕迹，以及微小的圆形颗粒状石墨——碳的一种形式。这类“玫瑰花”结构和颗粒状物以前在相同年龄的岩石中也曾被观察到过，但是对于它们是否具有生物学特征的激烈争论屡见不鲜。“玫瑰花”结构通过化学反应可以形成非生物物质，但帕皮诺认为，这项研究中发现的“玫瑰花”结构中含有磷酸钙矿物，名为磷灰石，这清楚地表明微生物的存在。他认为，石墨颗粒可能是复杂的化学链反应的一部分，由细菌介导。综合考虑各种因素后，该团队随后在《自然》杂志网站上发布了其研究成果，认为深海热液喷口周围存在的岩石结构及其化学性指向生物的起源。这一发现将使这些岩石成为地球上最早的生命痕迹，而且根据岩石的真正年龄，有可能还会更早。

帕皮诺指出，这并不一定意味着生命只起源于深海而不起源于浅海。他说：“如果我们准备接受生命在早期已呈多样性这一事实的话，生命起源于浅海或深海的观点不一定相互排斥。”他认为，氧化铁细菌和构成叠藻层的光合蓝藻细菌可能都是从上一代进化而来的。

但有些研究人员，如科哈泽尔，对这篇论文的结论表示怀疑。他说，虽然观察到的氧化铁细管和细丝的结构与氧化铁细菌的结构相似，“但是，这当然并不代表有着37.7亿年历史的结构就是细胞”。此外，他指出，如果氧化铁细管结构由氧化铁细菌构成，那么氧气必不可少，而在地球早期氧气较为短缺。这表明光合细菌已经开始制造氧气了。但是，氧气是如何进入早期地球海洋深处的？这一问题仍未可知。

阿尔伍德说，这篇论文“与早前发表的文章相比，细节更为突出”。以往大多数关于35亿年前的生命痕迹的报道都曾遭到质疑。她补充说，质疑的原因不是因为生命不存在，而是因为在岩石记录中时间越往前追溯，就越难证明。“有待商榷的地方还有很多。”