GPL | C. Truong 等:如何区分生物和非生物黄铁矿?

学术   2024-10-28 08:00   上海  

以下文章来源于EarthScience读书会

生命几乎遍布地球的每一个角落,但在确定超嗜热微生物是否已经定殖于特定的热液环境(如黑烟囱)时仍然面临挑战。一些矿物相,如黄铁矿球粒,被提议可能作为生物标志物。然而,对于在热液条件下通过非生物过程形成的黄铁矿的具体特性知之甚少,这使得这些黄铁矿球粒最多只能被视为潜在的生物标志物。

在这项研究中,研究人员报告了在模拟黑烟囱烟囱内条件下的非生物合成黄铁矿实验结果,包括在有或没有各种有机化合物的情况下进行的实验。实验结果显示,在没有有机物质的情况下,不会产生黄铁矿;而有机化合物的化学性质控制了生成黄铁矿的形状和结晶度。特别是,复杂有机物的存在(本研究中使用的是裂解细胞衍生的化合物)似乎是产生之前描述为生物成因的黄铁矿球粒所必需的。这一发现表明,在自然黑烟囱中检测到的黄铁矿球粒不应严格视为生物成因,而更可能是微生物存在的间接证据。

这项研究的主要意义在于:

  1. 区分生物与非生物过程:研究揭示了黄铁矿球粒的形成不仅可以通过生物过程实现,也可以通过非生物过程实现,但需要特定的有机物质。这强调了在解释地质记录中的矿物特征时,必须谨慎区分生物与非生物来源的重要性。

  2. 生物标志物的有效性:传统的观点认为黄铁矿球粒是生物活动的直接证据,但本研究表明,这些球粒可能是微生物存在的一种间接指示物。这提示科学家们在寻找古代生命痕迹时,需要更加细致地评估矿物特征及其形成机制。

  3. 有机物质的作用:实验结果表明,有机物质在黄铁矿球粒的形成过程中起着关键作用。不同类型的有机化合物会影响黄铁矿的形态和结晶度,这为进一步理解热液环境中矿物-有机物相互作用提供了新的视角。

  4. 热液系统的复杂性:该研究突显了热液系统中矿物形成过程的复杂性。即使是在极端环境下,非生物过程也能产生看似生物成因的矿物结构,这对理解热液生态系统的功能和演化具有重要意义。

  5. 未来研究的方向:这项工作为未来的研究提供了新的方向,特别是在探索深海热液系统中的生命迹象时。科学家们需要结合多种方法和技术,包括矿物学、有机化学和微生物学,来全面解析这些复杂的地质记录。


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