Eksperimenter viser, at rekorden i det tidlige liv kunne være fuld af falske positive

I det meste af Jordens historie, livet var begrænset til det mikroskopiske område, med bakterier, der indtager næsten enhver mulig niche. Livet menes generelt at have udviklet sig i nogle af de mest ekstreme miljøer, som hydrotermiske ventilationsåbninger dybt i havet eller varme kilder, der stadig ulmer i Yellowstone. Meget af det, vi ved om livets udvikling, stammer fra rockpladen, som bevarer sjældne fossiler af bakterier fra milliarder af år siden. Men den rekord er gennemsyret af kontroverser, med hver ny opdagelse (med rette) kritiseret, stillet spørgsmålstegn ved, og analyseret fra alle vinkler. Selv da, usikkerhed om, hvorvidt en påstået fossil er et spor af liv, kan vedvare, og feltet er plaget af "falske positiver" fra det tidlige liv. For at forstå evolutionen på vores planet - og for at hjælpe med at finde livstegn på andre - må forskere kunne se forskel.

Nye eksperimenter af geobiologer Julie Cosmidis, Christine Nims, og deres kolleger, udgivet i dag i Geologi , kunne hjælpe med at løse argumenter om, hvilke mikrofossiler der er tegn på tidligt liv, og hvilke der ikke er. De har vist, at forstenede kugler og filamenter - to almindelige bakterieformer - lavet af organisk kulstof (typisk forbundet med liv) kan dannes abiotisk (i fravær af levende organismer) og måske endda være lettere at bevare end bakterier.

"Et stort problem er, at fossilerne er en meget enkel morfologi, og der er masser af ikke-biologiske processer, der kan gengive dem, "Cosmidis siger." Hvis du finder et fuldt skelet af en dinosaur, det er en meget kompleks struktur, der er umulig for en kemisk proces at reproducere. "Det er meget sværere at have den sikkerhed med fossile mikrober.

Deres arbejde blev ansporet af en tilfældig opdagelse et par år tilbage, som både Cosmidis og Nims var involveret i, mens de arbejdede i Alexis Templetons laboratorium. Under blanding af organisk kulstof og sulfid, de bemærkede, at kugler og filamenter dannede sig og antog, at de var et resultat af bakteriel aktivitet. Men ved nærmere eftersyn, Cosmidis indså hurtigt, at de blev dannet abiotisk. "Meget tidligt, vi bemærkede, at disse ting lignede meget bakterier, både kemisk og morfologisk, " hun siger.

"De begynder bare at ligne en rest i bunden af ​​forsøgsfartøjet, "siger forsker Christine Nims, "men under mikroskopet, du kunne se disse smukke strukturer, der så mikrobielle ud. Og de dannede sig under disse meget sterile forhold, så disse fantastiske funktioner kom i det væsentlige ud af ingenting. Det var virkelig spændende arbejde. "

"Vi troede, 'Hvad hvis de kunne dannes i et naturligt miljø? Hvad hvis de kunne bevares i klipper? '"Siger Cosmidis." Det måtte vi prøve, for at se, om de kan fossileres. "

Nims gik i gang med at køre de nye eksperimenter, test for at se, om disse abiotiske strukturer, som de kaldte biomorfer, kunne forstenes, som en bakterie ville være. Ved at tilføje biomorfer til en silica -opløsning, de havde til formål at genskabe dannelsen af ​​chert, en silica-rig sten, der normalt bevarer tidlige mikrofossiler. I uger, hun ville nøje følge de små 'fossiliserings' fremskridt under et mikroskop. De fandt ikke kun, at de kunne fossiliseres, men også at disse abiotiske former var meget lettere at bevare end bakterierester. De abiotiske fossiler, 'strukturer bestående af organisk kulstof og svovl var mere modstandsdygtige og mindre tilbøjelige til at flade ud end deres skrøbelige biologiske modstykker.

"Mikrober har ikke knogler, "Cosmidis forklarer." De har ikke skind eller skeletter. De er bare squishy organisk stof. Så for at bevare dem, du skal have meget specifikke betingelser " - ligesom lave fotosyntesehastigheder og hurtig sedimentaflejring -" så det er lidt sjældent, når det sker. "

På et plan, deres opdagelse komplicerer tingene:at vide, at disse former kan formes uden liv og lettere bevares, end bakterier sætter tvivl om, generelt, på vores rekord af tidlige liv. Men et stykke tid, geobiologer har vidst bedre end at stole udelukkende på morfologi for at analysere potentielle mikrofossiler. De bringer kemi ind, også.

De "organiske konvolutter" Nims, der blev oprettet i laboratoriet, blev dannet i et miljø med højt svovlindhold, replikerende forhold på tidlig jord (og varme kilder i dag). Pyrit, eller "fjols guld, "er et jernsulfidmineral, der sandsynligvis ville have dannet sig under sådanne forhold, så dets tilstedeværelse kan bruges som et fyrtårn for potentielt problematiske mikrofossiler. "Hvis du ser på gamle klipper, der indeholder, hvad vi synes er mikrofossiler, de indeholder meget ofte også pyrit, "Cosmidis siger." For mig, det skulle være et rødt flag:'Lad os være mere forsigtige her.' Det er ikke sådan, at vi er dømt til aldrig at kunne fortælle, hvad de rigtige mikrofossiler er. Vi skal bare blive bedre til det. "