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地质地球所发现海底热液系统硅质脉里的丝状铁氧化细菌化石

生物技术 时间:2020-11-21 18:21:26 作者:莫敖坤
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地质地球所发现海底热液系统硅质脉里的丝状铁氧化细菌化石


奇格布拉克组硅质脉里FeOB的海底热液系统栖息模式

极端环境里的微生物有助于认识早期地球生命演化。地质历史时期多种环境里时有报道形态独特、易于识别的丝状微结构。这些丝状体通常被认为与微生物(如铁氧化细菌、古菌、真菌或其它未知生物)有成因联系。迄今为止,由于热液脉形式产出的微生物鲜有报道,因此人们对其生存条件、矿化过程等知之甚少。

中国科学院地质与地球物理研究所油气资源研究室博士后周锡强在其合作导师陈代钊的指导下,发现了塔里木盆地阿克苏地区早寒武世发育海底低温富硅热液系统。该热液系统由海底面之下的富硅热液通道(上埃迪卡拉统奇格布拉克组岩溶白云岩里的硅质脉)(图1)和海底面之上的硅质沉积(上覆下寒武统玉尔吐斯组层状硅质岩)构成。硅质脉主要填充各类硅质矿物(非晶质硅、玉髓、硅质球粒、微晶至粗晶石英)和少量非晶质Fe-(氢)氧化物、黄铁矿和重晶石等,类似于古今海底低温富硅热液喷流系统。

此外,他们在奇格布拉克组硅质脉里发现大量铁质丝状微结构(图2),为研究极端环境里的微生物提供了宝贵的机遇。这些丝状体被针铁矿和赤铁矿所矿化(图3),并被各种硅质充填物包埋。显微镜下,它们具有生物成因丝状体的典型形态和结构(弯曲、管鞘状、链状和席状)特征,可类比古今海底热液喷流系统相关的微好氧铁氧化细菌(FeOB)。对此,他们重建了其生存过程(图4):海底下的流体通道里低温热液与海水相互混合,形成富Fe(II)、微氧流体环境,为FeOB的生存创造了条件,随后在富硅热液活动强盛时期被快速硅化、包埋而保存。

值得注意的是,奇格布拉克组硅质脉里的FeOB发育于陆架环境的海底热液系统,不同于传统的海底热液喷流区栖息环境(如洋脊扩张中心等),因此可能代表了一种重要的地质生境。该研究可为探索地球及其它星球“嗜极生物”的生物标志物、栖息地多样性以及早期生物圈演化提供有益的借鉴。

以上研究成果近期发表在国际SCI期刊Astrobiology 上(Zhou et al. Biogenic Iron-Rich Filaments in the Quartz Veins in the Uppermost Ediacaran Qigebulake Formation, Aksu Area, Northwestern Tarim Basin, China: Implications for Iron Oxidizers in Subseafloor Hydrothermal Systems. Astrobiology, 2015, 15(7): 523-537)。

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