要闻：科学家利用岩石中微生物微量元素揭示地球生命起源

来源：环境与发展智库时间：2023-04-06 05:39:51

(资料图片仅供参考)

2022年9月8日，美国阿拉巴马大学（The University of Alabama）公布研究进展称，由该校研究人员领衔的团队提出了一种直接区分由趋磁细菌（MTB）生物矿化的磁铁矿纳米晶体生物成因的新方法，并提出了生物矿物模型，用于探测纳米级矿物的生物起源，这对未来探索地球地质记录和地外物质中是否存在生命至关重要。相关成果以《趋磁细菌磁铁矿的生物地球化学指纹图谱》（Biogeochemical fingerprinting of magnetotactic bacterial magnetite）为题发表于近期出版的美国国家科学院院刊（ PNAS ）。

生物矿物是地质记录中生命和环境过程存在的重要档案。然而，将明确的生物性质归因于纳米尺寸的矿物已被证明具有挑战性。确定生物控制的矿化的标志特征对于磁铁矿晶体的情况尤其重要，一些磁铁矿晶体，类似于MTB产生的晶体，已被用作地球上和陨石中早期原核生物生命的证据。这种细菌会在自身内部形成磁性晶体，以与地球磁场对齐，基本上创造了一个用于导航的指南针。当它们死亡时，晶体会被留下来，但很难确定岩石中的古老微小晶体是由细菌还是通过无机矿物形成的。为此，研究人员使用原子探针断层扫描识别细菌留下的纳米级化学印记，这些印记将晶体与地质过程中形成的晶体区分开来。研究人员发现，MTB产生的磁铁矿显示出清晰的偶联C-N信号，这是在非生物源性和/或仿生（蛋白质介导）纳米磁铁矿中所没有的。因此，研究人员将该信号的存在归因于与MTB磁小体形成相关的蛋白质相关的晶体内有机成分。这些结果表明，可以利用在纳米尺度上直接测量的独特的地球化学特征，为纳米级磁铁矿晶体和其他类似尺寸的潜在生物矿物指定生物起源。这一发现对于寻找地球地质记录中最早存在的生命和其他星球上的原核生命具有重要意义。例如，可以用该方法来分析来自其他行星的样本，例如陨石或航天器从火星返回的样本，以判断样本中是否曾经存在细菌。该研究使用了阿拉巴马分析研究中心提供的仪器，这是一个致力于纳米级表征的重大研究设施，可以分析比人类头发直径的1/1000还小的材料。此外，它包括原子探针，可揭示材料的详细3D原子图。

研究人员表示，该研究证明了在这种小规模尺度上，可以找到生命存在的关键信息，拥有这种能力将使得未来能够进一步了解原始生命的形成与进化形式。

转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2022年第18期，刘文浩编译。

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