近日，西北大學早期生命與環境研究團隊與中國科學院地質與地球物理研究所、上海交通大學等單位的科學家合作，在5.18億年前的寒武紀清江生物群中發現多細胞結構的絲狀硫酸鹽還原菌化石——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境協同演化歷史，揭示了早期生命與環境協同演化奧秘。這為科學家探索“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新途徑。相關研究論文日前發表于《科學通報》（英文版）。

細菌化石是指保存在巖石中的古老細菌遺體或其活動留下的痕跡。據了解，在此之前，除了少數有特殊形貌的藍細菌化石和趨磁細菌磁小體化石外，在古老地質記錄中并未發現可靠的硫酸鹽還原菌化石。硫酸鹽還原菌的演化與地球環境變化的關系，科學界也沒有明確的認識。

清江絲菌化石的產地和環境背景。(a)為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地；(b)為清江生物群生態復原圖

團隊成員、西北大學教授張興亮表示，硫酸鹽還原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為硫化氫。硫酸鹽還原菌在地球硫循環中起著關鍵作用，同時參與有機質的分解和甲烷氧化等過程，調節海洋的氧化還原狀態和溫室氣體排放。

研究團隊根據化石證據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生輻射演化，約8.5億年前演化出絲狀種類；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，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

論文共同通訊作者、中國科學院地質與地球物理研究所研究員李金華介紹，這項研究借助了多種高分辨率、高精度顯微和微區原位分析技術，是國內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境協同演化的首次嘗試，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同演化等具有重要意義。

論文共同通訊作者、上海交通大學副教授王寅炤認為，這項研究能夠為科學家探討“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一種可能的途徑。

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