研究人员在35亿年前的岩石中发现微生物生命的成分

2022-02-24 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:26 /
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一组来自德国的地球生物学家在澳大利亚大理石吧德莱赛矿35亿年前的重晶石中发现了流体包裹体中与生物相关的原始有机分子和气体。西澳大利亚Dresser矿的位置(a)和在采样点(b)和工作区(c)与原始硫化叠层石相关的黑色重晶石。含包裹体的黑色重晶石和叠层石之间的密切联系表明热液可能影......

一组来自德国的地球生物学家在澳大利亚大理石吧德莱赛矿35亿年前的重晶石中发现了流体包裹体中与生物相关的原始有机分子和气体。

Location of the Dresser mine in Western Australia (a) and black barite associated with originally sulfidic stromatolites at the sampling site (b) and in the working area (c). The close association between the inclusion-bearing black barites and stromatolites suggests that hydrothermal fluids might have influenced ancient microbial communities. Image credit: Mißbach et al., doi: 10.1038/s41467-021-21323-z.

西澳大利亚Dresser矿的位置(a)和在采样点(b)和工作区(c)与原始硫化叠层石相关的黑色重晶石。含包裹体的黑色重晶石和叠层石之间的密切联系表明热液可能影响了古代微生物群落。影像学分:Mibach等,doi:10.1038/s 1467-021-21323-z。

“人们普遍假设原始生命利用有机小分子作为碳和能量的来源,”第一作者、科隆大学的胡庆炉·米巴赫博士和他的同事说。

“这些化合物的一个潜在来源包括来自先前存在的生物质的再循环和再分配的有机物。”

“然而,迄今为止,还没有在岩石中发现直接证明我们星球上出现生命的原始成分。”

在新的研究中,米巴赫博士和合著者检查了西澳大利亚德莱赛地层中35亿年前的重晶石中的原始流体包裹体。

他们解释说:“在野外,重晶石与微生物垫化石直接相关,刚抓破时闻起来像臭鸡蛋。

Fluid inclusions in representative black barites from the Dresser mine: (a, b) thin section images (reflected light) showing primary fluid inclusion trails parallel to barite crystal growth bands (marked by black arrows); (c) thin section image (transmitted light) showing primary fluid inclusions which are dispersed or oriented parallel to barite crystal growth bands (exemplified by dashed line); the image also shows a minor secondary inclusion trail (marked by black arrow); (d) thick section image (transmitted light) of an aqueous carbonic-sulfuric fluid inclusion containing three volatile phases (including H2S), plus pyrite, native sulfur, and strontianite as solid phases; (e) thick section image (transmitted light) of a non-aqueous fluid inclusion bearing a vapor phase, native sulfur, and kerogen; these fluid inclusions are usually rich in H2S. Abbreviations: V - vapor/gas, Lw - liquid H2O, L - other liquid (e.g. CO2). Image credit: Mißbach et al., doi: 10.1038/s41467-021-21323-z.

Dresser矿代表性黑色重晶石中的流体包裹体:(a,b)薄片图像(反射光),显示与重晶石晶体生长带平行的原生流体包裹体轨迹(用黑色箭头标记);(c)显示分散或平行于重晶石晶体生长带定向的原生流体包裹体的薄片图像(透射光)(以虚线为例);图像还显示了次要的次要夹杂物痕迹(用黑色箭头标记);(d)含水碳-硫流体包裹体的厚切片图像(透射光),包含三个挥发性相(包括H2S),外加作为固相的黄铁矿、天然硫和菱沸石;(e)含有气相、天然硫和干酪根的非水流体包裹体的厚切片图像(透射光);这些流体包裹体通常富含于H2S。缩写:V & # 8211蒸汽/气体,Lw & # 8211液体H2O,洛杉矶;其他液体(如二氧化碳)。影像学分:Mibach等,doi:10.1038/s 1467-021-21323-z。

为了探索重晶石包裹体中的所有挥发物,研究人员结合了气相色谱-质谱、低温测量、流体包裹体岩相学和稳定同位素分析。

他们检测了各种化合物,如硫化氢(H2S)、羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)、甲烷(CH4)、乙酸、有机(聚)磺酰胺和硫醇。

“虽然观察到的许多化合物与非生物起源一致,但德莱赛地层也包含各种生命证据。因此,生物学是观察到的化合物的另一个潜在来源,”他们说。

“事实上,生物合成了现代地球上的大多数脂质,黑色重晶石中干酪根的碳13特征与生物固碳非常一致。”

“此外,像H2S、COS、CS2、(甲基磺酰基)甲烷、(甲基二磺酰基)甲烷和硫醇等化合物通常是在现代环境中的微生物硫循环过程中形成的,并且有同位素证据表明在Dresser时期存在硫加工代谢。”

"综合来看,重晶石包裹体很可能包含各种生物和非生物化合物的混合物."

科学家们还检测到了硫代乙酸甲酯(甲硫醇,乙酸)的稳定结构单元,硫代乙酸甲酯被认为是原始能量代谢和生命出现的关键因素。

他们说:“除了潜在的营养物质和/或基质之外,Dresser流体包裹体中捕获的热液还含有与生命出现中假定的关键因子密切相关的分子。

"有人提出一氧化碳和甲硫醇可以在催化金属硫化物的存在下反应生成硫代乙酸甲酯."

“这种化合物也被称为活化乙酸,被认为对原始条件下脂质的形成很重要,也是早期微生物代谢的能量来源。”

这些结果揭示了具有已知或推断代谢相关性的有机分子的有趣多样性,并为35亿年前热液如何维持微生物生命提供了强有力的线索。

“从地下出现的原始分子和微生物之间的直接联系& # 8212;35亿年前& # 8212;不知何故让我们感到惊讶,”米巴赫博士说。

“这一发现决定性地有助于我们理解地球上仍不清楚的最早生命进化史。”

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

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H.mibach等人,2021年。保存在35亿年前的流体包裹体中的微生物生命成分。国家通信12,1101;doi:10.1038/s 14467-021-21323-z


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