細菌化石是指保存在巖石中的古老細菌遺體或其活動留下的痕跡。4月15日，記者從西北大學早期生命與環(huán)境研究團隊獲悉，該團隊與中國科學院地質與地球物理研究所、上海交通大學等單位的科學家合作，在5.18億年前的寒武紀清江生物群中發(fā)現(xiàn)了多細胞結構的清江絲菌化石，該化石是絲狀硫酸鹽還原菌化石。研究人員結合分子生物學分析結果，重現(xiàn)了硫酸鹽還原菌與地球環(huán)境協(xié)同演化歷史。相關研究論文日前發(fā)表于《科學通報》（英文版）。
此前，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，在古老地質記錄中還沒有發(fā)現(xiàn)可靠的硫酸鹽還原菌化石?？茖W界對硫酸鹽還原菌的演化與地球環(huán)境變化的關系也沒有明確認識。
“硫酸鹽還原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，產生代謝產物硫化氫。”論文共同通訊作者、西北大學教授張興亮告訴記者。這些細菌是地球硫循環(huán)的關鍵推動者，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)間的轉化。同時，它們也參與有機質的分解和甲烷氧化等過程，從而調節(jié)海洋的氧化還原狀態(tài)和海洋內部的溫室氣體排放。
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，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、中國科學院地質與地球物理研究所研究員李金華介紹，這項研究借助了多種高分辨率、高精度顯微和微區(qū)原位分析技術，是國內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、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。
論文共同通訊作者、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一種可能的途徑。
細菌化石是指保存在巖石中的古老細菌遺體或其活動留下的痕跡。4月15日，記者從西北大學早期生命與環(huán)境研究團隊獲悉，該團隊與中國科學院地質與地球物理研究所、上海交通大學等單位的科學家合作，在5.18億年前的寒武紀清江生物群中發(fā)現(xiàn)了多細胞結構的清江絲菌化石，該化石是絲狀硫酸鹽還原菌化石。研究人員結合分子生物學分析結果，重現(xiàn)了硫酸鹽還原菌與地球環(huán)境協(xié)同演化歷史。相關研究論文日前發(fā)表于《科學通報》（英文版）。
此前，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，在古老地質記錄中還沒有發(fā)現(xiàn)可靠的硫酸鹽還原菌化石。科學界對硫酸鹽還原菌的演化與地球環(huán)境變化的關系也沒有明確認識。
“硫酸鹽還原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，產生代謝產物硫化氫。”論文共同通訊作者、西北大學教授張興亮告訴記者。這些細菌是地球硫循環(huán)的關鍵推動者，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)間的轉化。同時，它們也參與有機質的分解和甲烷氧化等過程，從而調節(jié)海洋的氧化還原狀態(tài)和海洋內部的溫室氣體排放。
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，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、中國科學院地質與地球物理研究所研究員李金華介紹，這項研究借助了多種高分辨率、高精度顯微和微區(qū)原位分析技術，是國內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、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。
論文共同通訊作者、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一種可能的途徑。
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