也许含有最早生命痕迹的岩石结构是非生物的

格陵兰岛的太古代地壳带含有地球上最古老的岩石，这是寻找地球上最早生命迹象的主要目标。然而，变质作用在很大程度上破坏了岩石原有的结构和成分，也影响了它们的生物学特性。

此前，一项对格陵兰岛伊苏阿上地壳带37亿年前岩石的研究描述了一个罕见的变质区。在该地区，变质系统的闭合使其保留了主要的沉积特征，包括推测的圆锥形和圆顶状叠层石。

这些构造的形态、层理、矿物、化学和地质环境都被认为是3亿年前浅水环境中形成的微生物沉积。这个时期也被认为是地球岩石记录的开始。

最近《自然》报道了一项新的研究。研究人员分析了化石的三维形状、方位和化学成分，发现这些结构与叠层石不同。它们没有内部分层，也缺乏微生物活动的化学标记。

“在寻找包括外星生命在内的过去生命迹象的过程中，对伊苏阿上地壳岩石带的研究是一个警示，它强调了在适当规模上分析形态、结构和地球化学的重要性。”论文第一作者、加州理工学院的阿比盖尔c奥尔伍德(Abigail C. Allwood)说。

不同的结论

2016年，澳大利亚卧龙岗大学的一个研究小组描述了最古老的化石——，这是在格陵兰岛伊苏阿发现的具有37亿年历史的微生物沉积物。这些化石比当时地球上最早的生命化石证据要早2.2亿年。

地球与环境科学学院地球探索研究中心的Allen P. Nutman团队，以及澳大利亚和英国的合作者，在格陵兰岛发现了这些圆锥形结构，每个高1 ~ 4cm。研究人员认为，这些是微生物逐层生长形成的沉积物，即叠层石。

纳特曼告诉《中国科学报》记者，这些化石是在常年积雪带最近融化后才暴露出来的。岩石的化学特征、沉积结构和矿物组成等各种证据表明叠层石是由生物形成的。

“此前对遗传分子钟的研究提出地球生命起源时间在40多亿年前，这一发现与之相符。”他说。

然而，新的研究显示了这些结构的非生物和沉积后成因。Allwood和他的合作者在岩石组构的背景下对化石结构的形状和方向进行了三维分析，并结合主量和微量元素的化学分析，发现这些叠层石更有可能被解释为长期碳化、变质和沉积作用形成的变形结构。

Allwood等人说，通过三维观察，它们实际上是脊形的，而不是锥形的。这些特征更适合解释为非生物海相沉积物3354埋藏后长期变质的结果。这也凸显了全面的3D分析对于在其他地方寻找类似生命的重要性，例如火星。

“在像伊苏阿上地壳带这样的古老岩石中发现的任何生命痕迹都是有争议的，因为这些岩石经历了如此高的变质作用。Allwood等人的研究表明，在这些古老的岩石中，叠层石结构很容易是变形的结果，因此判断它们的起源是否是生物的非常重要。”巴黎七大的地球生物学家马克范祖伦在接受《中国科学报》采访时说。

然而，纳特曼不同意。

谁的错？

2016年9月，哥本哈根大学丹麦自然历史博物馆的Allwood和Minik T. Rosing乘坐直升机前往格陵兰岛，实地考察了含有化石的岩层。

“但这次旅行只有短短的一天。”纳特曼回忆道，“当时他们只观测了A地点，没有去B地点，那里被薄薄的一层雪覆盖着。与我们不同，他们没有广泛研究化石与周围裸露岩石之间的关系。”

令Nutman困惑的是，Allwood等人只关注了A站点远端的裸露岩石，因为这些区域的沉积后构造变形和重结晶作用已经加强。“这是一个无关紧要的经典场景。这个结论必然与我们的不同。”纳特曼说。

而且，Allwood拒绝了Nutman团队向其借用样本的提议，否则他们可以独立评估“保存最好的原始样本”。

纳特曼认为，由于上场时间短，奥尔伍德和罗辛处于劣势。“我个人认为他们无法评价中心的叠层石。这些岩石的变质作用最小，而边缘的岩石则受到更严重的破坏。而且在上地壳带中心，叠层石并不是唯一保存下来的原始构造，还发现了碳酸盐沉积波纹和应时颗粒。”

无论如何，纳特曼认为团队的分析更加全面，坚持原来的观点，认为伊苏亚岩石中存在极其罕见的叠层石。

但罗辛反驳，告诉《中国科学报》记者，纳特曼的观点是错误的。他认为判断Allwood和他不能正确评估地质情况是武断的，因为他们只调查了现场一天。“首先，我们的结论不是基于缺失叠层石结构的证据，而是基于它们不是叠层石的积极证据。再多的时间也无济于事。”

而且，根据纳特曼等人原始论文中的数据，罗辛认为他们的定位是正确的。“自1980年以来，我几乎一直在伊苏阿工作。我以前经历过这种裸露的岩石，我完全清楚它的结构变形的极端程度，但纳特曼等人认为这是不存在的。”罗辛说。

但Zuilen提到，这两个研究均存在局限性：它们都必须仔细研究次生蚀变特征。否则，在这些重结晶岩石中，“生命”或“非生命”都无法得到证实。

生命之源纷争不断

几十亿年前，地球上的生命只有细菌。它们没有任何可保存的坚硬部分(如骨头、贝壳等)，所以只在岩石记录中留下了微化石。但这些微化石很容易被误认为是其他的简单结构，比如气泡、晶体聚集物等。

不过，也有一些细菌，比如蓝藻细菌，可以在能形成有机垫子(微生物垫)的群落中生长。随着矿物质和沙粒的沉积，最终会出现一种叫做叠层石的生长结构。“所以叠层石让我们对地球上最早的生命形式有所了解。”Zuilen说。

但由于古代叠层石总是出现在变质岩石中，因此研究难度较大，所受争议也颇多。

“这意味着保存叠层石的岩石已经完全重新结晶和变形。因此，通常用于分析鉴定的各种细节，如复杂的叠片结构(由微生物垫产生)、微化石等都被破坏了。我们得到的唯一东西就是叠层石的整体形状。”Zuilen告诉记者。

但问题是，一些生物过程可以产生相似的形状。例如，温泉和间歇泉周围的二氧化硅沉积物也是层状结构(有时是圆顶结构)。

因此，人们现在不能仅依靠化石弄清关于生命起源的事情。“但我们没有其他记录，只有通过化学实验才能理解。无论如何，我们可以用化石重建地球上最早的生命历史。”Zuilen说，“未来的研究可能会让我们对形成叠层石的一级过程和二级过程有一个较为可靠的理解。”

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