在澳大利亚17亿年前泥土中发现的微小化石为复杂生命的进化提供了线索
代表性化石。图片来源：自然（2026）。DOI：10.1038/s41586-026-10533-4
（化石网cnfossil.com）据《对话》（麦克斯韦·莱希特，莉·安妮·里德曼）：在澳大利亚热带达尔文的一个露天仓库中，存放着数十个托盘，内含圆柱形岩芯。这些钻孔来自几十年前矿产勘探公司在地表下数百米钻探的钻孔。
北领地地质调查局的一些岩芯是泥岩——一种由硬化海底泥浆形成的沉积岩。钻探这些岩心的公司大多不知道，在这些泥岩中，埋藏着微观生物的化石，埋藏在15亿多年前覆盖澳大利亚北部大部分地区的古老内陆海的海底。
正如我们发表在《自然》杂志上的新研究所示，这些化石对于解答导致地球上所有复杂生命诞生的重大进化飞跃——真核生物起源——的长期谜题至关重要。
小巧却复杂
地球上的所有生命都可以归类为两种类型，这两种类型在细胞层面上有根本不同。
原核生物（细菌和古菌）细胞结构简单，大多为单细胞。真核生物——包括所有动物、植物、藻类和真菌——则非常不同。它们拥有更复杂的细胞，包括细胞核和其他专门结构，如细胞器，执行特定任务。
真核生物革命改变了地球。这促成了动物的崛起，最终促成了我们。根据对生物体基因的观察，现已广泛认为所有现存真核生物的最后共同祖先是（至少）两种原核微生物的共生结合：一种古菌和一种细菌。
真核生物生命的首批证据来自这些单细胞生物化石。它们表现出原核生物中不存在但真核生物中常见的细胞复杂性。
真核生物化石遍布全球，岩石年代至少可追溯到15亿年前。北领地的化石，最古老的可追溯到17.5亿年前，是目前全球已知最古老的真核生物化石。
但早期真核生物进化的古代世界依然笼罩在神秘之中。而且关于它们的许多根本性质尚不清楚。
氧气——朋友还是敌人？
许多类型的细菌可以在没有氧气的地方生存和生长。但几乎所有现存的真核生物都依赖氧气来生存。这是因为有氧呼吸——利用氧气分解食物——提供了复杂生命所需的大量能量。
但近年来，氧气对所有真核生物都有益的观点受到质疑。这与神秘真核生物的惊人发现相呼应，这些生物能够在无氧环境中生存。
地质记录中也有越来越多的证据表明，真核生物刚进化时，氧气可能更加稀缺。这意味着无氧海洋栖息地将成为常态。这些观察综合起来质疑了真核生物自诞生以来依赖氧气的假设。
对被认为最接近第一只真核生物祖先的活微生物的遗传学研究，可以为真核生物祖先提供关键见解。但只有化石记录才能告诉我们早已灭绝的谱系。只有地质学才能为我们提供一扇窗，了解这些生物所生活的世界。
超过12,000件化石
在我们的新研究中，我们将储存在达尔文的泥岩岩芯样本捣碎，然后将其溶解。通过显微镜分析溶解留下的有机残留物，我们鉴定出了超过12,000件化石。
我们还研究了化石保存的泥岩，以更好地理解沉积物沉积时的环境状况。这为我们提供了关于这些真核生物生活环境的洞见。通过分析这些泥岩的化学成分，我们能够确定古代海水中是否存在氧气。
我们的结果显示，真核生物化石被发现于从沿海泥滩到公海的各种环境中。但它们只存在于含氧环境中沉积的样本中。来自无氧环境的样本仅含有简单的原核生物形式。
这表明，即使是17亿到14亿年前生活在地球上的最古老的真核生物，也依赖于氧气。这些数据支持了一个长期存在的假说：氧气在推动早期真核生物进化中起了关键作用。
解决早期真核生物所代表的重大进化飞跃的驱动因素和背景，是生命科学领域面临的一个重大悬而未决的问题。对这些神秘古老微化石的持续研究无疑将告诉我们更多关于自身起源以及我们在宇宙中的位置。
