进化杂谈

    地球生命起源于什么年代，是生命起源探索中的热点之一。生命的共同祖先究竟出现在太古宙还是更古老的冥古宙，长期以来一直存在争议。近日，国际科技期刊《自然·生态与进化》发表了英国布里斯托尔大学的一项研究成果，提出生命共同祖先早在42亿年前就已出现。这一结论与以往不同的是，它的证据并非来自地质古生物学，而是通过研究今天还存在的生物基因组所得出的结论。

    生命起源是地球早期演化的结果，探究生命的起源离不开与之息息相关的早期地球环境。火山喷发、大气圈产生、地壳冷却，以及海水形成等都为地球生命的诞生创造了条件。因此，古老岩石、地球化学分析、深海黑暗食物链，乃至天外陨石都为探究生命之源开启了智慧之门。

    地球上非常古老的岩石都出现在大陆内部的结晶基底之中。目前在我国发现的最古老岩石是河北省冀东地区35亿年前的曹庄群变质杂岩。而在澳大利亚西南部古老岩石中发现的锆石矿物晶体的同位素年龄竟达44亿年左右，是迄今地球上所发现的最古老岩石。科学家在分析锆石后认为，这是迄今发现的最古老地壳碎片，它可以揭示地球刚形成后冷却过程中的种种变化，包括从岩浆慢慢变硬，到逐渐形成大陆板块的过程。科学家发现地球当时的温度远低于熔岩的温度，这意味着43亿年前就已存在海洋液态水。

    地球上发现的最古老化石来自澳大利亚西部约35亿年前的岩石中。2017年，美国科学家使用了复杂的化学分析，确认岩石中这种独特的圆柱形和丝状形是一种生物微观结构，它们的形态与表征生命的化学特征是一种古细菌的微生物。

    2017年，国际期刊《自然》发文称，在加拿大北部古老的地盾上，科学家甚至发现了42.8亿-37.7亿年前直径约20微米的赤铁矿化丝状管体，疑似铁细菌化石。

    科学家在格陵兰岛距今37亿年前的岩石中还发现了一类2厘米至4厘米高的微型穹隆状结构，被认为是生物参与形成的叠层石。

    2016年，美国科学家研究39亿年前的大型陨石坑时，发现了石墨中的碳原子。这是一种通常与有机生命有关的轻碳同位素12C，即来源于生物体的有机碳。它暗示陆地生物圈早在41亿年前就已在地球出现。

    此次，英国布里斯托尔大学国际研究团队则试图从生物体基因组和化石记录中寻找答案。他们采用一种叫作分子钟的方法研究基因突变速率，并通过计算突变的数量来确定相关生物从共同祖先分化出来的时间。

    这个国际研究团队追踪了350种细菌和350种古细菌中的57个标记基因，随后分别追踪了这些细菌和古细菌的个体基因和基因家族的进化模式。幸运的是，研究人员在多种细菌和古细菌中发现了5组重复的基因，这意味着最近共同祖先分化成这些后代之前就已发生了基因复制。在进一步比较个体基因与物种的进化历史后，科研人员确定哪些基因被复制、丢失或发生了水平基因转移，从中推断出最近共同祖先可能拥有的基因，据此推断最近共同祖先来自42亿年前。

    最近共同祖先可能非常类似于原核生物，就是一种没有细胞核的单细胞生物。它适应当时几乎没有氧气的地球环境，代谢过程可能产生了乙酸盐，并拥有一个早期的免疫系统。这种对地球生命演化历史的认知意义重大，将对外星生命的探索产生重要影响。

    （作者系中国科学院南京地质古生物研究所研究员、南京古生物博物馆名誉馆长）