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1982 年，人們在西澳大利亞的一個世界上最古老、儲存最完好的岩石礦床之一——岩層 Apex Chert 中採得一個岩石樣品，並且很快就發現它含有地球早期生命的證據。2017 年，UCLA（加利福尼亞大學洛杉磯分校）和 UW-Madison（威斯康星大學麥迪遜分校）的科學家發表的一項研究使用了複雜的化學分析，用以確認這個岩石中的微觀結構確實是生物學的微觀結構，這使得來自 35 億年前的它們成為最古老的化石。

UCLA 和 UW-Madison 的研究人員已經證實，在位於西澳大利亞的一塊近 35 億年前的岩石中發現的微觀化石是迄今為止發現的最古老的化石，並且也是地球上生命最早存在的直接證據。

研究發表在 12 月 18 日的“美國科學院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences）”上，並由 UCLA 的古生物學教授 J。 William Schopf 和 Wisconsin-Madison 的地球科學教授 John W。 Valley 領導。這項研究依賴於由 UW-Madison WiscSIMS 實驗室研究人員開發的新技術。

這項研究描述了來自五個獨立分類單元的 11 個微生物標本，將它們的形態與表徵生命的化學特徵聯絡起來。這 11 個微生物樣本中的一些代表了來源於稱作古生菌生命域的現在已經滅絕的細菌和微生物，而另一些則類似於今天仍然存在的微生物物種。這些發現還表明每種微生物是如何在無氧地球上生存下來的。

微化石這一稱謂是因為它們不是肉眼可見的。1993 年，Schopf 和他的團隊在“科學”（Science）雜誌中首次描述了微化石，他們在很大程度上是根據這些化石的獨特的、圓柱形和絲狀的形狀來鑑定它們的。2002 年，UCLA 進化與生命起源研究中心的主任 Schopf 發表了他們進行的生物鑑定的進一步的支援性證據。

1982 年，他從西澳大利亞 Apex Chert 礦床中收集到了在其中發現這些化石的岩石。西澳大利亞 Apex Chert 礦床是地球上為數不多的保留地球早期地質證據的地方之一，這在很大程度上是因為它沒有受到可能會改變它的地質作用，比如由於板塊構造活動而造成的埋藏和極熱。

但是 Schopf 的早先解釋富有爭議。評論者認為這些化石只是奇怪的礦物，僅僅看起來像生物標本而已。然而 Valley 說，新的發現讓這些疑慮消散；這些微化石確實是生物化石。

他說：“我認為已經塵埃落定。”

Valley 及其包括地球科學家 Kouki Kitajima 和 Michael Spicuzza 的團隊在 UW-Madison 使用名為 IMS 1280 的全世界僅有的少量這種儀器之一 —— 二次離子質譜儀（SIMS）—— 將組成每個化石的碳分離成其構成性同位素，並衡量它們的比例。

同位素是相同化學元素的不同版本，其質量各不相同。不同的有機物質—無論是岩石、微生物還是動物—都含有它們的穩定碳同位素的特徵性比例。

Valley 的團隊使用 SIMS 能夠在每個化石中將碳-13 與碳-12 分開，並測量兩者的比例，與已知的碳同位素標準和發現它們的岩石的無化石部分進行比較。

Valley 說：“碳同位素比例的差異與這些化石的形狀有關”。“如果它們不是生物化石，就沒有理由有這樣的相關性。它們的 C-13 與 C-12 的比例是生物學和代謝功能的特徵”。

Valley 說，根據這些資訊，研究人員還能夠為鎖在岩石中的這些化石指定身份和可能的生理行為。Schopf 說，結果表明，“這些是一個原始的、但不同的生物群體”。

該團隊鑑定出一組複雜的微生物：可能曾依賴太陽產生能量的光養細菌、產生甲烷的古細菌、以及消耗甲烷的γ-變形菌，甲烷這種氣體被認為是地球早期大氣中在氧氣出現之前的重要組成部分。

Valley 的團隊花費了將近 10 年的時間來開發這個方法以準確地分析這些微化石，之前還從未使用 SIMS 分析過如此古老而稀有化石。此項研究建立在 WiscSIMS 的早期成果上，這些早期成果是改造 SIMS 儀器以制定用於樣品製備和分析的方案，並對必要的標準進行校準以儘可能接近地匹配感興趣樣品中的烴類含量。

圖 | 2010 年 UW-Madison 地球科學研究人員對此地進行實地考察

該團隊在準備進行 SIMS 分析時需要儘可能慢地磨削原始樣本，以便使嬌弱的化石本身暴露而不會實際破壞它們。這些化石都處在岩石中的不同層面並被包裹在堅硬的石英層中。Spicuzza 形容說，我在院系的樓梯跑上跑下無數次，因為地球科學技術員 Brian Hess 研磨並拋光樣品中的每個微化石每次只能進展一微米。

每個微化石約 10 微米寬，其中八個可以跟人的頭髮的寬度相稱。

Schopf 說，像這樣的研究表明，宇宙中的生命可能是普遍的。Schopf 說，但重要的是，由於 35 億年前在地球上已經有若干種不同型別的微生物出現，這就告訴我們“生命早就開始了，沒人知道多早開始的，但原始生命形成並演變成更先進的微生物並不困難”。

Valley 和他的團隊在 2001 年的早期研究表明，早在 43 億年前地球上就有液態水存在，比本研究中的化石曾存活的時間早 8 億多年，並且在地球形成僅 2。5 年後。

Valley 說：“我們沒有直接的證據表明 43 億年前存在生命，但沒有理由說怎麼就不會存在。”

“這是我們都希望找到的東西。”

UW-Madison 所擁有的這筆祖上饋贈推遲了地球上早期存在生命的公認日期。1953 年，1963 年去世享年 57 歲的已故大學地質學家 Stanley Tyler 是第一個在前寒武紀岩石中發現微化石的人。這將生命起源提前了 10 億多年，從 5 億 4 千萬年前推到 18 億年前。

“人們對於地球上何時出現生命真的很感興趣”，Valley 說，“這項研究比我想象耗時多 10 倍多，也比我想象要困難得多，但是最終開花結果，因為許多敬業的人從第一天起就對此感到興奮……我認為將會對地球的和可能來自其他行星體的樣本進行更多微化石分析。”