人民網(wǎng)西安4月21日電（記者李志強）近日，記者從西北大學獲悉，該校早期生命與環(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)多細胞結構的絲狀硫酸鹽還原細菌化石清江絲菌，并結合分子生物學分析結果，還原了硫酸鹽還原菌與地球環(huán)境協(xié)同演化歷史。

細菌化石是指保存在巖石中的細菌遺體或其活動留下的痕跡。據(jù)專家介紹，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)境變化的關系，科學界也沒有明確的認識。

清江絲菌化石的產(chǎn)地和環(huán)境背景。(a)早寒武紀揚子臺地巖相古地理圖和清江絲菌及所屬清江生物群的化石產(chǎn)地；（b）清江生物群生態(tài)復原圖 西北大學供圖

團隊成員、西北大學教授張興亮介紹，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)領域中都具有極為重要的意義。它們是地球硫循環(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(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。

清江絲菌化石的多細胞絲狀體形態(tài)。西北大學供圖

據(jù)介紹，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果，同時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。

同時，這項研究還能夠為科學家探討“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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