基质岩–地球上最早的生命的化石–可能会感染病毒

西澳大利亚鲨鱼湾的Stromatolites。

当火星探测器开始寻找另一颗星球上的生命的证据时，回到地球的科学家们认为，病毒在制造叠层石中起着关键作用，叠层石是地球上最早的生命形式。

研究十亿年前“生命石”的科学家说，在致命的病毒性大流行中听到这一消息可能会让我们感到痛苦，但是，如果不是病毒，那么我们所知道的地球上的生命可能永远不会发生。

在三月份出版的《微生物学趋势》杂志上发表的一篇论文中，来自悉尼新南威尔士大学和美国的一组科学家研究了世界上最古老的生命形态，这些生命形态是化石，即层状石灰岩，它们是在全球浅层水中经常发现的层状石灰岩。他们想了解导致被称为微生物垫的单细胞生物菌落形成这些引人入胜的岩石结构的机制。

他们认为，病毒可能是难题的缺失部分，可以帮助解释柔软的微生物垫如何转变（或结石化）成硬质叠层石特征，这些特征在鲨鱼湾和西澳大利亚州的皮尔巴拉（Pilbara）等地区普遍存在。

该论文的合著者，来自新南威尔士大学澳大利亚天体生物学中心的副教授布伦丹·伯恩斯（Brendan Burns）表示，叠层石是已知的最古老的微生物生态系统之一，距今约37亿年。

他说：“层云母在化石记录中无处不在，是我们地球上生命最早的一些例子。”

“产生它们的微生物垫主要由蓝细菌组成，它们像植物一样通过光合作用将阳光转化为能量，同时随着时间的推移产生大量的氧气，从而改变了地球早期的大气层，使其可居住于复杂的生活中。

“您可以说，我们的生存应归功于这些活石。”

在鲨鱼湾发现的一块叠层石岩石，显示出数十亿年前微生物垫产生的分层沉积物。

A /教授伯恩斯和他的同事们想了解微生物垫石化成叠层石背后的机理，这不仅是因为对该过程了解甚少，而且因为这可以增加我们对地球以及其他行星生命的了解。

他说：“如果我们了解叠层石形成的机制，我们将能够更好地处理这些生态系统对复杂生命演化的影响。”

“这些知识可能有助于我们更好地解释生物特征-您可以将其称为化学或分子化石-为数十亿年前的早期活动提供线索。

“它也有潜力帮助我们寻找其他星球上的生命-2020年火星任务的工作之一就是寻找火星岩石样本中生物特征的证据。”

在论文中，作者推测微生物垫从软细胞到岩石的转变通过与病毒的相互作用而增强。

他说：“我们认为病毒可能对控制从微生物垫到叠层石过渡的微生物代谢有直接或间接的影响。”

在直接影响的情况下，病毒会渗透到蓝细菌的核中并影响宿主的新陈代谢，同时插入和删除基因，从而同时增加病毒和宿主的适应性。

“反过来，这增加了微生物垫的存活力，并选择了可能影响碳酸盐沉淀的基因-基本上是微生物在混凝土中浇筑混凝土的过程，从而形成叠层石公寓楼，” A / Prof。伯恩斯说。

在间接的情况下，科学家们谈论了一个称为病毒裂解的过程，在该过程中，病毒侵入活细胞并触发其细胞膜的分解和内含物的释放，从而有效地导致了细胞死亡。

“我们认为病毒裂解可能会释放出促进生物体代谢的物质，从​​而导致矿物质沉淀并最终形成叠层石。”

病毒是导致微生物垫直接或间接硬化成叠层石，还是两者兼而有之。伯恩斯说，需要更多的研究。

“我们希望在实验室中做更多的研究来测试这一点。

“我们希望能够识别出实际上参与了哪些病毒，然后查看是否可以操纵潜在的病毒-宿主相互作用，以发现它们是否实际上可以改变可能导致叠层石形成的某些新陈代谢，” A /教授伯恩斯说。

参考：“在岩石和柔软的地方之间：病毒在现代微生物垫石化中的作用”，Richard Allen White III，Pieter T. Visscher和Brendan P. Burns，2020年7月9日，微生物学趋势。DOI：
10.1016 / j.tim.2020.06.004