加州大學河濱分校的新研究透過將古代地質數據與現代遺傳學和環境研究相結合，對地球最早的生命形式提出了突破性的見解，揭示了它們的長期進化影響以及與氣候變遷和太空探索的相關性。

加州大學洛杉磯分校的一項研究可能會對尋找其他星球上的生命產生影響。儘管經過多年的廣泛研究，但生命起源和早期進化的許多方面對研究人員來說仍然是一個謎。加州大學河濱分校最近發表的一篇論文提出了新的見解，為進一步研究鋪平了道路，這可能對預測氣候變遷和尋找外星生命產生影響。

研究期間的UCR 博士生、第一作者克里斯托弗-蒂諾（Christopher Tino）說：”這篇論文旨在告知地球科學界下一步研究的方向。”

許多研究都探索了保存在古代岩石中的早期生命跡象，而最近發表在《自然-微生物學評論》（Nature Reviews Microbiology）雜誌上的這篇論文，則將這些數據與現代生物的基因組研究以及有關早期海洋、大氣和大陸化學演變的最新突破結合在一起。

論文展示了地球最早的生命形式–微生物，如產生氧氣的細菌和產生甲烷的古細菌–是如何塑造海洋、大陸和大氣層的變化，以及如何被這些變化所塑造的。

UCR 生物地球化學傑出教授兼共同第一作者蒂莫西-里昂斯（Timothy Lyons）說：”這一切的核心信息是，你不能孤立地看待記錄的任何部分。這是首次將這些領域的研究如此全面地拼接在一起，以揭示一個總體敘事。

土耳其薩爾達湖岸邊的許多微生物結構隨著水位下降而暴露出來，讓科學家得以研究生命與周圍環境之間的關係。圖片來源：Tim Lyons/UCR

這篇論文匯集了生物學、地質學、地球化學和基因組學的專家，詳細描述了地球早期生命形式從首次出現到崛起為生態學中的佼佼者的歷程。隨著微生物數量的增加，它們開始影響周圍的世界，例如開始透過光合作用產生氧氣。

現任卡加利大學博士後的蒂諾說，每個領域的研究結果往往”驚人地一致”。

具體來說，這項研究追蹤了微生物生命如何消耗、轉化和散佈地球上含有氮、鐵、錳、硫和甲烷的關鍵營養物質。當地球表面發生巨大變化時，這些生物途徑也隨之演化，有時甚至是因為新生命的出現。大陸出現了，太陽變得更明亮，世界變得富含氧氣。

由於新生物途徑的演化影響了這些元素循環，它們的軌跡告訴我們早期生命形式何時出現，它們如何影響和應對環境，以及它們何時形成了全球規模的生態足跡。

數十億年前的岩石往往缺乏講述整個故事所需的可見化石，但這項研究結合了這些岩石的化學成分和活體近親的基因組，形成了對古代生命的全面認識。

里昂斯同時也是地球和行星科學系替代地球天體生物學中心的主任，他說：”從本質上講，我們正在描述地球與能夠改變全球環境的微生物的第一次調情。需要了解全局，才能完全掌握微生物從單純存在到對環境產生重大影響的時間、地點和人物。

許多學者都認為，一種生命形式一旦出現在地球上，很快就會大量繁殖。只有像里昂斯、蒂諾和他們的同事在這篇論文中所做的那樣，將數十年的跨學科研究匯集在一起，科學家們才能看到某些微生物僅僅存在與佔據主導地位之間的區別。從存在到崛起往往需要數億年的時間。起初在狹小的壁龕中生存的微生物，後來輪到它們成為街區中的大人物。

這一切都歸結為一個讓UCR 團隊徹夜難眠的基本問題：我們從哪裡來？

但是，從這項研究中獲得的答案也有更實際的應用價值，包括洞察生命和環境在短期和遠期如何應對氣候變遷。

這項研究也有助於尋找其他星球上的生命。蒂諾說：”如果我們能找到地球以外生命的證據，那麼很可能是基於微生物的過程和產物，如甲烷和氧氣。”

里昂斯指出：「我們的動機是為NASA的使命服務，特別是幫助了解系外行星如何維持生命」。

編譯自/ ScitechDaily