西北大學科研團隊從古老細菌化石中發(fā)現(xiàn)早期生命與環(huán)境協(xié)同演化奧秘

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　　4月19日據(jù)西北大學消息，西北大學早期生命與環(huán)境研究團隊與中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所、上海交通大學等單位科學家合作，在5.18億年前的寒武紀清江生物群中發(fā)現(xiàn)多細胞結(jié)構(gòu)的絲狀硫酸鹽還原細菌化石清江絲菌，并結(jié)合分子生物學分析結(jié)果，還原了硫酸鹽還原菌與地球環(huán)境協(xié)同演化歷史。在此之前，除了少數(shù)有特殊形貌的藍細菌化石和趨磁細菌磁小體化石外，在古老地質(zhì)記錄中還沒有發(fā)現(xiàn)可靠的硫酸鹽還原細菌化石。硫酸鹽還原菌的演化與地球環(huán)境變化的關(guān)系，科學界也沒有明確的認識。

　　相關(guān)研究成果日前發(fā)表在學術(shù)期刊《科學通報》(英文版)上，科技日報4月18日06版對此成果也進行了報道。

　　論文共同通訊作者、西北大學教授張興亮表示，硫酸鹽還原細菌是一類在厭氧條件下生活的微生物，它們利用硫酸鹽氧化有機碳來獲取能量，并在此過程中將硫酸鹽還原產(chǎn)生代謝產(chǎn)物硫化氫。這些細菌在環(huán)境科學、生態(tài)學和工業(yè)領(lǐng)域中都具有極為重要的意義。它們是地球硫循環(huán)的關(guān)鍵推動者，通過還原硫酸鹽參與到硫的生物地球化學循環(huán)中，影響硫在不同價態(tài)和形態(tài)間的轉(zhuǎn)化。同時，它們也參與有機質(zhì)的分解和甲烷氧化等過程，從而調(diào)節(jié)海洋的氧化還原狀態(tài)和溫室氣體排放。

　　研究團隊根據(jù)化石證據(jù)和譜系基因組學分析結(jié)果，提出硫酸鹽還原菌與地球氧化事件協(xié)同演化假說，認為脫硫細菌門首先在24億年前的大氧化事件期間發(fā)生輻射演化，約8.5億年前演化出絲狀多細胞種類;在新元古代末期，地球第二次氧化事件導致海底廣泛氧化，絲狀種類約在5.6億年前獲得傳導電子功能，硫酸鹽還原通路逆轉(zhuǎn)，演化成可以跨越氧化還原界面，一端在還原帶氧化硫，另一端在氧化帶還原氧的電纜細菌。

　　論文共同通訊作者、中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所研究員李金華表示，這項研究是古生物學、地球化學、譜系基因組學交叉合作的結(jié)果，是在多學科交叉背景下探究微生物硫酸鹽還原作用與地球環(huán)境協(xié)同演化的首次嘗試，對融合利用顯微學和基因組學等最新技術(shù)、促進地學與生物學前沿交叉、探索解決地球與生命協(xié)同演化等具有重要意義。

　　“結(jié)合分子生物學對不同譜系微生物起源演化時間預測，在古老地質(zhì)記錄中找到可靠的微生物化石證據(jù)，是當下天體生物學的重要研究課題。”論文的共同通訊作者、上海交通大學副教授王寅炤認為，這項研究能夠為科學家探討“生命在火星等其他行星上的存在、演化的可能性研究”提供參考，為人類尋找地外生命提供了一種可能的途徑。

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