也許包含最早生命遺跡的巖石結構是非生物起源的

格陵蘭古太古代上地殼巖石帶包含了地球上最古老的巖石，這是尋找地球上最早生命跡象的主要目標。然而，變質作用在很大程度上破壞了巖石的原始結構和成分，也影響了它們的生物特征。

此前，對37億年前格陵蘭島伊蘇阿上地殼帶巖石的研究描述了一個罕見的變質區(qū)域。在該地區(qū)，變質系統(tǒng)的閉合使其保留了主要的沉積特征，包括假定的錐形和圓頂疊層石。

這些構造的形態(tài)、層結、礦物、化學和地質環(huán)境都被認為是3億年前淺水環(huán)境中形成的微生物沉積物。這個時期也被認為是地球巖石記錄的開始。

最近，《自然》報道了一項新的研究。研究人員分析了化石的三維形狀、方向和化學成分，發(fā)現(xiàn)這些結構與疊層石不同。它們沒有內部分層，缺乏微生物活動的化學標記。

“在尋找包括地外生命在內的過去生命跡象的過程中，對伊蘇薩上地殼巖石帶的研究是一個警示，它強調了在適當規(guī)模上分析形態(tài)學、結構和地球化學的重要性?！痹撜撐牡牡谝蛔髡?、加州理工學院的阿比蓋爾c奧爾伍德說。

不同的結論

2016年，澳大利亞臥龍崗大學的一個研究小組描述了這種有37億年歷史的微生物沉積物，它是在格陵蘭島的伊蘇阿發(fā)現(xiàn)的，是最古老的化石3354。這些化石比當時地球上最早的生命化石證據(jù)早了2.2億年。

來自地球與環(huán)境科學學院地球探索與研究中心的Allen P. Nutman團隊，以及澳大利亞和英國的合作者，在格陵蘭島發(fā)現(xiàn)了這些圓錐形結構，每一個都有1~4厘米高。研究人員認為，這些是微生物逐層生長形成的沉積物，即疊層石。

納特曼告訴記者《中國科學報》，這些化石是在最近常年積雪帶融化后才暴露出來的。巖石的化學特征、沉積結構和礦物組成等多種證據(jù)共同表明疊層石是由生物形成的。

“以前對基因分子鐘的研究表明，地球上生命的起源是在40多億年前，這一發(fā)現(xiàn)與此相符?！彼f。

然而，新的研究顯示了這些結構的非生物和沉積后起源。奧爾伍德及其合作者在巖石組構背景下對化石結構的形態(tài)和方向進行了三維分析，并結合主、微量元素的化學分析，發(fā)現(xiàn)這些疊層石更容易被解釋為長期碳化變質形成的變形結構。

Allwood等人說，通過三維觀察，發(fā)現(xiàn)它們實際上是脊而不是錐。這些特征更適合解釋為非生物源3354海洋沉積物埋藏后長期變質的結果。這也凸顯了綜合3D分析對于在其他地方(比如火星)發(fā)現(xiàn)類似生命的重要性。

“在像伊蘇阿上地殼巖石帶這樣古老的巖石中發(fā)現(xiàn)的任何生命痕跡都是有爭議的，因為這些巖石經歷了如此高的變質作用。Allwood等人的研究表明，在這些古老的巖石中，疊層石結構很容易是變形的結果，因此判斷它們的起源是否是生物性的非常重要?！狈▏屠璧谄叽髮W地球物理學家馬克范祖?zhèn)愒诮邮苡浾摺吨袊茖W報》采訪時表示。

然而，納特曼不同意。

誰的錯？

2016年9月，哥本哈根大學丹麥自然歷史博物館的Allwood和Minik T. Rosing乘坐直升機前往格陵蘭島，實地考察了含有化石的巖層。

“但旅途只有短短的一天?！奔{特曼回憶說，“當時他們只觀測到了位置A，沒有觀測到位置B，那里被一層薄薄的雪覆蓋著。與我們不同，他們沒有廣泛研究化石和周圍裸露巖石之間的關系?！?

納特曼感到困惑的是，奧爾伍德等人只關注了A地點遠端的裸露巖石，因為這些地區(qū)沉積后構造的變形和重結晶作用得到了加強?！斑@是一個經典的無關緊要的場景。這個結論肯定是不確定的

此外，奧爾伍德拒絕了納特曼團隊向其借用樣本的提議，否則他們可以獨立評估“保存最好的原始樣本”。

納特曼認為，網(wǎng)站上的短時間使奧爾伍德和羅辛處于劣勢?！拔覀€人認為，他們無法評估中心的疊層石。這些巖石變質最少，而邊緣的巖石受損更嚴重。此外，在上地殼巖石帶的中心，疊層石不僅是唯一保存下來的原始結構，而且還發(fā)現(xiàn)了碳酸鹽沉積波紋和應時顆粒?！?

無論如何，Nutman認為團隊的分析更加全面，堅持了原來的觀點，即伊蘇阿巖石中存在極其罕見的疊層石。

然而，羅辛反駁道。他告訴記者《中國科學報》，納特曼的觀點是錯誤的。他認為判斷奧爾伍德和他不能正確評估地質情況是武斷的，因為他們只在現(xiàn)場呆了一天?！笆紫?，我們的結論不是基于缺失疊層石的證據(jù)，而是基于它們不是疊層石的積極證據(jù)。再多的時間也無濟于事?！?

此外，根據(jù)Nutman的原始論文《松香》中的數(shù)據(jù)

g認為他們的定位是正確的。“我從1980年開始幾乎整個職業(yè)生涯都在依蘇阿工作。我以前也曾經歷過這種露出的巖石，并且充分意識到其構造變形的極端程度，但Nutman等人認為這是不存在的。”Rosing說。

由于防火墻設置問題，郵件多次被彈回，因此，記者未能聯(lián)系上Allwood。

但Zuilen提到，這兩個研究均存在局限性：它們都必須仔細研究次生蝕變特征。否則，在這些重結晶巖石中，“生命”或“非生命”都無法得到證實。

生命之源紛爭不斷

幾十億年前，地球上的生命只有細菌。它們沒有任何可保存的堅硬部分(如骨頭、貝殼等)，所以只在巖石記錄中留下了微化石。但這些微化石很容易被誤認為是其他的簡單結構，比如氣泡、晶體聚集物等。

不過，也有一些細菌，比如藍藻細菌，可以在能形成有機墊子(微生物墊)的群落中生長。隨著礦物質和沙粒的沉積，最終會出現(xiàn)一種叫做疊層石的生長結構。“所以疊層石讓我們對地球上最早的生命形式有所了解。”Zuilen說。

但由于古代疊層石總是出現(xiàn)在變質巖石中，因此研究難度較大，所受爭議也頗多。

“這意味著保存疊層石的巖石已經完全重新結晶和變形。因此，通常用于分析鑒定的各種細節(jié)，如復雜的疊片結構(由微生物墊產生)、微化石等都被破壞了。我們得到的唯一東西就是疊層石的整體形狀。”Zuilen告訴記者。

但問題是，一些生物過程可以產生相似的形狀。例如，溫泉和間歇泉周圍的二氧化硅沉積物也是層狀結構(有時是圓頂結構)。

因此，人們現(xiàn)在不能僅依靠化石弄清關于生命起源的事情。“但我們沒有其他記錄，只有通過化學實驗才能理解。無論如何，我們可以用化石重建地球上最早的生命歷史。”Zuilen說，“未來的研究可能會讓我們對形成疊層石的一級過程和二級過程有一個較為可靠的理解。”