進化雜談
地球生命起源于什么年代，是生命起源探索中的熱點之一。生命的共同祖先究竟出現在太古宙還是更古老的冥古宙，長期以來一直存在爭議。近日，國際科技期刊《自然·生態與進化》發表了英國布里斯托爾大學的一項研究成果，提出生命共同祖先早在42億年前就已出現。這一結論與以往不同的是，它的證據并非來自地質古生物學，而是通過研究今天還存在的生物基因組所得出的結論。
生命起源是地球早期演化的結果，探究生命的起源離不開與之息息相關的早期地球環境。火山噴發、大氣圈產生、地殼冷卻，以及海水形成等都為地球生命的誕生創造了條件。因此，古老巖石、地球化學分析、深海黑暗食物鏈，乃至天外隕石都為探究生命之源開啟了智慧之門。
地球上非常古老的巖石都出現在大陸內部的結晶基底之中。目前在我國發現的最古老巖石是河北省冀東地區35億年前的曹莊群變質雜巖。而在澳大利亞西南部古老巖石中發現的鋯石礦物晶體的同位素年齡竟達44億年左右，是迄今地球上所發現的最古老巖石。科學家在分析鋯石后認為，這是迄今發現的最古老地殼碎片，它可以揭示地球剛形成后冷卻過程中的種種變化，包括從巖漿慢慢變硬，到逐漸形成大陸板塊的過程。科學家發現地球當時的溫度遠低于熔巖的溫度，這意味著43億年前就已存在海洋液態水。
地球上發現的最古老化石來自澳大利亞西部約35億年前的巖石中。2017年，美國科學家使用了復雜的化學分析，確認巖石中這種獨特的圓柱形和絲狀形是一種生物微觀結構，它們的形態與表征生命的化學特征是一種古細菌的微生物。
2017年，國際期刊《自然》發文稱，在加拿大北部古老的地盾上，科學家甚至發現了42.8億-37.7億年前直徑約20微米的赤鐵礦化絲狀管體，疑似鐵細菌化石。
科學家在格陵蘭島距今37億年前的巖石中還發現了一類2厘米至4厘米高的微型穹隆狀結構，被認為是生物參與形成的疊層石。
2016年，美國科學家研究39億年前的大型隕石坑時，發現了石墨中的碳原子。這是一種通常與有機生命有關的輕碳同位素12C，即來源于生物體的有機碳。它暗示陸地生物圈早在41億年前就已在地球出現。
此次，英國布里斯托爾大學國際研究團隊則試圖從生物體基因組和化石記錄中尋找答案。他們采用一種叫作分子鐘的方法研究基因突變速率，并通過計算突變的數量來確定相關生物從共同祖先分化出來的時間。
這個國際研究團隊追蹤了350種細菌和350種古細菌中的57個標記基因，隨后分別追蹤了這些細菌和古細菌的個體基因和基因家族的進化模式。幸運的是，研究人員在多種細菌和古細菌中發現了5組重復的基因，這意味著最近共同祖先分化成這些后代之前就已發生了基因復制。在進一步比較個體基因與物種的進化歷史后，科研人員確定哪些基因被復制、丟失或發生了水平基因轉移，從中推斷出最近共同祖先可能擁有的基因，據此推斷最近共同祖先來自42億年前。
最近共同祖先可能非常類似于原核生物，就是一種沒有細胞核的單細胞生物。它適應當時幾乎沒有氧氣的地球環境，代謝過程可能產生了乙酸鹽，并擁有一個早期的免疫系統。這種對地球生命演化歷史的認知意義重大，將對外星生命的探索產生重要影響。
（作者系中國科學院南京地質古生物研究所研究員、南京古生物博物館名譽館長）
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