32億年前的細(xì)菌
發(fā)現(xiàn)在非洲南部的單獨(dú)曙細(xì)菌化石是迄今為止科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的最古老的細(xì)菌化石，也是所有古生物化石中最古老的代表。單獨(dú)曙細(xì)菌是一種原核生物，年代測(cè)定表明的生活時(shí)代為距今32億年前。由于類似于單獨(dú)曙細(xì)菌這樣的地球上的最早的生物類型都是結(jié)構(gòu)很原始的單細(xì)胞生物，即使形成化石也非常輕散、脆弱、易碎，因此長(zhǎng)期以來，科學(xué)家一直沒有發(fā)現(xiàn)這些原始生命的其它可靠的化石。
后來，一些科學(xué)家在對(duì)水成巖中的風(fēng)化型條帶狀富鐵礦的成因進(jìn)行分析時(shí)，竟然發(fā)現(xiàn)這種富鐵礦是由一種生活在遠(yuǎn)古的微生物--鐵細(xì)菌形成的；而且，形成這些富鐵礦的那些鐵細(xì)菌生存的年代最早也可以上溯到32億年前。
鐵細(xì)菌具有一般細(xì)菌的共同特征，都是直徑只有幾微米到幾十微米的單細(xì)胞生物，而且是細(xì)胞內(nèi)沒有形成細(xì)胞核的原核生物，只有在放大成千倍的顯微鏡下才能發(fā)現(xiàn)它們。有些鐵細(xì)菌細(xì)胞為橢圓形或桿形，相互聯(lián)系起來形成相當(dāng)長(zhǎng)的線體，有的單個(gè)鐵細(xì)菌就是一條細(xì)而長(zhǎng)的線體；有些鐵細(xì)菌呈球形、弧線形或桿形帶柄或分枝的形態(tài)；有的鐵細(xì)菌形成小瘤狀、帶狀或螺旋狀。這些鐵細(xì)菌外面都包裹著一層薄薄的“鐵甲”——皮鞘。
鐵細(xì)菌在生活過程中，攝取鐵質(zhì)和硅酸等無機(jī)物。在沼澤和湖泊中，鐵元素通常以可溶性的氫氧化亞鐵的形式存在，被鐵細(xì)菌懾入后，在菌體內(nèi)經(jīng)過酶的催化作用，把它氧化成不溶性的三氧化二鐵。
這些不溶性的鐵化物和硅化物等無機(jī)物被鐵細(xì)菌分泌到體外，就形成了以鐵為主要成分的皮鞘。十分有趣的是，鐵細(xì)菌的皮鞘往往比其身體大幾倍或幾十倍。鐵細(xì)菌可以在皮鞘中前后移動(dòng)，有時(shí)還可以伸出鞘外，重建新的皮鞘，而脫落的皮鞘就在水中沉淀下來，聚集成鐵礦。你可能不會(huì)想象到，這種生活在億萬前年的鐵細(xì)菌，竟是通過這樣的生活方式，成了造鐵的“能工巧匠”，為今天的人類提供了極為豐富的鐵礦資源。
在美國(guó)、加拿大、蘇聯(lián)、澳大利亞、印度和非洲南部前寒武紀(jì)距今18億年到32億年前的沉積巖中，科學(xué)家都發(fā)現(xiàn)了條帶狀的鐵礦層，其中普遍含有鐵細(xì)菌化石。如果將巖石或礦石磨成薄片，在高倍率的生物顯微鏡或電子顯微鏡下觀察，就可以看到鐵細(xì)菌化石。
由于對(duì)遠(yuǎn)古時(shí)代的鐵細(xì)菌化石的研究還不夠，現(xiàn)在僅發(fā)現(xiàn)十多種。它們和現(xiàn)代的鐵細(xì)菌有些相似，但又有所不同。其中有的種已經(jīng)絕滅。當(dāng)然，那時(shí)候的種絕不等于現(xiàn)代的種，例如，線狀古鐵細(xì)菌與現(xiàn)代線狀鐵細(xì)菌很相像，它們都有皮鞘，但是古代的比現(xiàn)代的大得多。
鐵細(xì)菌大多是好氧微生物，但又需氧不多�？茖W(xué)家推測(cè)，32-34億年前的地球大氣具有高度的還原性。那時(shí)，大氣中幾乎沒有氧氣存在，僅有二氧化碳、甲烷和氫氣。到了32-31億年前，藍(lán)細(xì)菌出現(xiàn)了。在其后直到27億年前的歲月里，這些藍(lán)細(xì)菌攝取原始的還原性大氣中的二氧化碳，通過葉綠素進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生出游離的氧氣并釋放到大氣中，使大氣中的氧氣含量逐漸增加，這就為好氧的鐵細(xì)菌提供了良好的生活條件，從而保障了它們能夠不斷地?cái)z取水中的氫氧化亞鐵并把之氧化成不溶于水的三氧化二鐵沉積到水底。
可見，今天常常引起人們恐慌和誤解的細(xì)菌，它們遙遠(yuǎn)的祖先不僅奠定了整個(gè)生物界在以后的歲月里進(jìn)化發(fā)展的生物學(xué)基礎(chǔ)，而且其中的一些分子還為發(fā)展到今天的智慧生物--人類的進(jìn)步積累了不可或缺的礦物資源。 |
