同位素证据表明生活可能会在地球上蓬勃发展32亿年前

最古老的样品是沉积岩石，在澳大利亚西北部形成了32亿年前。它们含有微生物氮固定的化学证据。

华盛顿大学的新研究发现了生命在空中拉出氮，并将其转化为3.2亿年前可以支持更大社区的形式。

来自闪电螺栓，星际灰尘或海底火山的火花可能会引发地球上的第一寿命。

但接下来发生了什么？生命可以在没有氧气的情况下存在，但没有充分的氮来构建基因 - 对病毒，细菌和所有其他生物 - 早期地球上的生活都会稀缺。

使用大气氮来支持更广泛的生活的能力被认为大约为20亿年前。现在从华盛顿大学看着一些星球最古老的岩石的研究发现了32亿年前的证据，生命已经将氮气从空中拉出并将其转化为可以支持更大社区的形式。

“人们总是有了这个想法，即真正的古代生物圈只是牢固地抓住这种居住的星球，直到氮固定的出现突然，生物圈变得庞大和强大而佩戴，”联合作用的罗杰·别克说，地球和空间科学教授。“我们的工作表明，早期地球上没有氮危机，因此它可以支持相当大而佩戴的生物圈。”

结果是2月16日出版的。

作者分析了52岁的样品，从2.75岁到32亿岁，在南非和澳大利亚西北部收集。这些是地球上最古老而保存的岩石。岩石是由沉积在大陆边缘的沉积物中形成的，因此可以在海底火山附近发生化学违规行为。它们还在大气中获得氧气之前形成，大约2.3至24亿年前，因此保护在现代岩石中消失的化学线索。

即使是最古老的样本，32亿岁 - 返回地球诞生的四分之三 - 显示了生命从空气中拉出氮的化学证据。更较重的更轻的氮原子的比率适合单细胞生物中含有的氮固定酶的模式，并且与在没有生命的情况下发生的任何化学反应不符。

“想象这个真正复杂的过程是如此古老，并且已经以同样的方式运作了32亿年，我认为是令人着迷的，”领先作者EvaStüeken说，作为她的UW博士研究的一部分。“它表明，这些真正复杂的酶显然是完全形成的，因此这些酶不太困难。”

氮固定酶的遗传分析使其起源于1.5和2亿年前。

“这是一个艰难的证据，让它回到亿亿年，”别克说。

固定氮气意味着破坏顽固的三键，其在大气中成对保持氮原子，并将单一氮与更容易用于使用的分子。岩石的化学特征表明，基于钼的酶被酶破裂，最常见的三种类型的氮固定酶中最常见的。钼现在丰富，因为氧气与岩石的反应将其洗到海洋中，但它在古代地球上的来源 - 在大气中含氧到天气岩石 - 更神秘。

作者假设这可能是进一步的证据表明某些早期生命可能存在于陆地上的单纤维层中，呼出少量与岩石反应的氧气，以将钼释放到水中。

“我们永远找不到任何直接证据的土地渣滓一种细胞厚，但这可能会使我们间接的证据表明土地居住，”别克说。“微生物可以爬出海洋，甚至在32亿年前在土地上的岩石上居住在岩石上。”

未来的工作将看看其他可能限制了早期地球上的生命的增长。Stüeken已经开始通过美国宇航局资助的博士后职位，看看鲤鱼，铜和钴等痕量金属，看看其中一个人是否控制了古代生活的增长。

其他共同作者是南非约翰内斯堡大学的布拉德利人，他提供了一些来自金矿和uw研究生Matthew Koehler的样品。该研究由美国宇航局，UW的虚拟行星实验室，美国地质学会和Acouron Institute提供资金。

出版物：EvaE.Stüeken，等人，“来自3.2 Gyr的钼 - 氮酶的生物氮素固定的同位素证据”自然（2015）; DOI：10.1038 / Nature14180

图像：R. Buick / UW