在南非布什維爾德火成岩複合體(Bushveld Igneous Complex,BIC)中發掘的一塊20億年歷史的岩石中,研究人員發現了封存在岩石裂縫中的活微生物。這是目前已知在古老岩石中發現的最古老活微生物,比先前在1億年歷史的海底沉積物中的活微生物群還老19億年,為理解地球早期生命的起源與演化提供了寶貴的資訊。
國際大陸科學鑽探計劃(International Continental Scientific Drilling Program,ICDP)協助了此次地質探索,讓研究團隊得以從地下約15公尺處取出了一個30公分長的岩石樣本。為了確定這些微生物是古老原生的族群,研究團隊使用了新式的紅外線光譜學、電子顯微鏡和螢光顯微鏡的綜合方法來分析。他們發現這些微生物細胞被黏土包裹並封存在岩石裂縫中,形成了天然屏障,使微生物與外界隔絕,創造了一個微小而孤立的世界。
鑽取的岩心樣本。照片攝於清潔並使裂縫破裂後,該樣本被送回日本東京大學分析。來源:Suzuki, Y. et al. Subsurface Microbial Colonization at Mineral-Filled Veins in 2-Billion-Year-Old Mafic Rock from the Bushveld Igneous Complex, South Africa. Microb Ecol 87, 116 (2024)
微生物細胞被染成綠色。這張照片顯示了許多微小的細胞,其中細胞內含有豐富的 DNA。首先,使用稱為O-PTIR光譜的紅外線成像技術在岩石樣本的裂縫中檢測到微生物細胞。之後用綠色溶液染色,並使用掃描電子顯微鏡和螢光顯微鏡進行分析。結合這三種影像技術的讀數,研究人員得以確認 20 億年前岩石裂縫中的原生微生物細胞。來源:Suzuki, Y. et al. Subsurface Microbial Colonization at Mineral-Filled Veins in 2-Billion-Year-Old Mafic Rock from the Bushveld Igneous Complex, South Africa. Microb Ecol 87, 116 (2024)
這一項發現對於理解生命在極端環境中的起源和演化具有重大意義。研究人員希望通過研究這些古老微生物的基因,可以了解早期生命形式的演化過程,並從中獲得尋找其他星球生命的線索。美國航太總署(NASA)的火星探測車「毅力號」(Perseverance)目前正在耶澤羅撞擊坑(Jezero Crater)收集可能達37億年歷史的火星岩石樣本,研究人員認為這項新發現可以為研究火星樣本提供方向。初步的研究成果在今年10月發表於《微生物生態學》(Microbial Ecology)期刊。