早在陆地动物出现之前，我们就知道地球上的大部分生命都生活在海洋中。鱼类可能从珊瑚进化而来，而珊瑚和大多数生物一样，可能起源于微生物。最初，生命可能始于细菌等单细胞生物。
不幸的是，大多数早期生命形式太小，无法保存在化石记录中。而且它们太古老了——地球上只有少数几个地方的岩石足够古老，能够保存那种化石证据。
因此，我们星球上发现的一些最早的生命痕迹是如此微弱，以至于残留的化石证据只揭示了这些微生物的运动。
“这是一个真实的侦探故事，”加州大学洛杉矶分校的古生物学家 William Schopf 说。
罕见的古老岩石
生命被认为至少可以追溯到几十亿年前——在那段时间里，我们星球的地质循环发生了很大变化，甚至对岩石也是如此。岩石及其所含的化石通常被埋在沉积物中。随着时间的推移，构造运动将这些岩石推回到地表，在那里潮汐、风和其他过程将其侵蚀掉。因此，大多数曾经保存下来的早期生命化石会随着时间的推移因侵蚀而消失。Schopf 说，岩石越古老，化石不再存在的可能性就越大。
此外，地质循环常常会对岩石进行高压加热，在此过程中会抹去其中保存的化石。地球上只有少数几个地方可以找到超过35亿年历史且仍带有化石证据的岩石。澳大利亚西部、格陵兰和南非的部分地区暴露着这样的古老岩石。
澳大利亚燧石
Schopf 和他的同事在 Apex 燧石中发现了蠕虫状的图案——这是澳大利亚一处岩石地层，可追溯到大约34.65亿年前。他们于1993年首次发现这些所谓的生物，但这些图案代表古代生命的想法曾备受争议。2018年，Schopf 在《美国国家科学院院刊》上发表了一项后续研究，该研究使用二次离子质谱技术揭示了碳-12和碳-13同位素的比例。这个比例表明燧石中保存的形状是生物物质的特征。
Schopf 说，当时地球还没有氧气。直到大约30亿年前，古老的铁才开始显示出锈迹——大气中氧气的标志性迹象。大约28亿年前，氧气变得更加丰富，大约23亿到25亿年前变得普遍。
“我不认为产氧生物在大约30亿年前才进化出来，”Schopf 说。
因此，30亿年前的微生物可能使用了产生甲烷而不是氧气的简化光合作用。
叠层石
然而，Schopf 在西澳大利亚燧石中发现的微生物可能不是地球上最古老的生命化石证据。这一荣誉属于叠层石，它们有时是蘑菇状的地层。其中一些可能比 Schopf 发现的 Apex 燧石化石早数亿年。
叠层石并非古老生命形式本身的化石遗骸。研究人员认为，通常被错误地称为蓝绿藻（它实际上不是藻类）的蓝细菌，会像今天的生物一样，散布在水面上吸收阳光。研究人员认为，叠层石的奇特形状是由蓝细菌在沉积物表面移动形成的。
“它看起来就像一块地毯，但只有1-2毫米厚，”Schopf 说。
沉积物有时会落在这些蓝细菌垫上，然后蓝细菌会向上生长，超出沉积物。随着这些过程的反复进行，形成了这些奇怪的土丘或蘑菇状的形状，至今仍存在于澳大利亚鲨鱼湾等地方的景观中。
一些研究人员认为，在格陵兰发现的追溯到37亿年前的叠层石代表了生命的痕迹，尽管这项研究受到其他研究人员的质疑，他们认为地质过程可能导致了这些奇怪的形状在这种情况下出现。
由于其本质，今天保留下来的大部分古老生命化石很可能是间接的，或者是类似于古老足迹的运动痕迹。问题是我们最初并不知道“脚”是什么样子。日本研究人员最近在《自然》杂志上发表了一项研究，称加拿大拉布拉多地区的岩石中含有追溯到39.5亿年前的微化石，尽管这些说法也受到研究人员的质疑，称无法确定。
即使是 Schopf 也对一些所谓的古老生命痕迹持怀疑态度，他认为这些痕迹可能是潮汐或风形成的涟漪痕迹。但在格陵兰，气候变化导致覆盖许多古老岩石的冰川冰盖正在退缩。他说，更多古老岩石的暴露可能会揭示更多古老生命的证据。
“还有很多东西需要学习，”他说。“这不仅仅是生物本身。这是整个星球的历史。”
