新发现的生物标志物指向大约10亿年前主导地球上复杂生命的一系列以前未知的生物体。它们在细胞结构和可能的新陈代谢方面不同于我们所知的复杂真核生物，例如动物、植物和藻类，它们适应了一个大气中氧气含量远低于今天的世界。

包括GFZ地球化学家ChristianHallmann在内的一个国际研究团队现在在《自然》杂志上报道了进化地球生物学领域的这一突破。

以前不为人知的“原类固醇”在整个地球的中世纪被证明出奇地丰富。原始分子是在真核生物复杂性的早期阶段产生的——将目前的类固醇化石记录延长到800年以上，最高可达16亿年前。真核生物是一个生命王国的术语，包括所有动物、植物和藻类，并且通过具有包括细胞核的复杂细胞结构以及更复杂的分子机制而与细菌区分开来。

“这一发现的亮点不仅仅是对真核生物当前分子记录的扩展，”Hallmann说，“鉴于包括我们人类在内的所有现代真核生物的最后共同祖先可能能够产生‘常规’现代甾醇，负责这些罕见特征的真核生物很有可能属于系统发育树的主干。”

前所未有地瞥见失落的世界

这个“干”代表了共同的祖先谱系，它是真核生物所有现存分支的前身。它的代表早已灭绝，但它们的性质细节可能会更多地揭示复杂生命进化的条件。

尽管需要更多的研究来评估有多少比例的原类固醇可能具有罕见的细菌来源，但这些新分子的发现不仅使传统化石的地质记录与化石脂质分子的地质记录相吻合，而且还使我们得以罕见且前所未有地一瞥失落的古代生活世界。

以大约8亿年前现代类固醇化石的首次出现为标志的干群真核生物的竞争性消亡可能反映了日益复杂的生命进化过程中最深刻的事件之一。

艺术家对海底“原甾醇生物群”中两种原始真核生物的想象。根据分子化石，原甾醇生物群的生物生活在大约1.6至10亿年前的海洋中，是我们已知最早的祖先。图片来源：由TA2023在MidJourney中精心策划

“几乎所有真核生物都生物合成类固醇，例如人类和大多数其他动物产生的胆固醇，”该研究的第一作者、不来梅大学的BenjaminNettersheim补充道。

“由于人体胆固醇水平升高可能对健康产生不利影响，从医学角度来看，胆固醇并不享有盛誉。然而，这些脂质分子是真核细胞膜的组成部分，它们有助于实现多种生理功能。通过在古老的岩石中寻找类固醇化石，我们可以追溯日益复杂的生命的进化。”

诺贝尔奖获得者认为不可能的事

大约30年前，诺贝尔奖获得者康拉德·布洛赫(KonradBloch)在一篇文章中就已经推测了这种生物标志物。Bloch认为，现代类固醇生物合成中的短寿命中间体可能并不总是中间体。

他认为，在整个地球历史上，脂质生物合成与不断变化的环境条件同步进化。与Bloch不同，他认为这些古老的中间体永远不会被发现，Nettersheim开始在古老的岩石中寻找原类固醇，而这些岩石是在这些中间体实际上可能是最终产品的时候沉积的。

但是如何在古代岩石中找到这样的分子呢?“我们采用了多种技术组合，首先将各种现代类固醇转化为它们的化石等价物;否则我们甚至不知道要寻找什么，”澳大利亚国立大学教授JochenBrocks说，他是该论文的第一作者。与Nettersheim的新研究。

几十年来，科学家们一直忽视这些分子，因为它们不符合典型的分子搜索图像。“一旦我们知道了我们的目标，我们就会发现从世界各地拥有10亿年历史的水道中取出的数十块其他岩石正在渗出类似的化石分子。”

带有生物标志物的最古老样本来自澳大利亚的巴尼溪地层，距今已有16.4亿年。在现代真核生物的分子特征首次出现在托尼安时期之前，接下来8亿年的岩石记录仅产生了原始真核生物的化石分子。

根据Nettersheim的说法，“Tonian转型是我们星球历史上最深刻的生态转折点之一。”Hallmann补充说，“原始茎类群和现代真核生物代表(例如红藻)可能已经共存了数亿年。”

然而，在这段时间里，地球大气层中的氧气越来越丰富——这是蓝细菌和第一批真核藻类的代谢产物，对许多其他生物体来说是有毒的。后来，全球“雪球地球”发生了冰川作用，原甾醇群落大部分消失了。所有现存真核生物的最后一个共同祖先可能生活在1.2到18亿年前。它的后代可能更能经受住高温和寒冷以及紫外线辐射，并取代了它们的原始亲属。

由于所有干群真核生物早已灭绝，我们永远无法确定我们的大多数早期亲属长什么样，但艺术努力创造了初步的可视化效果(见附图)，而原始类固醇最终可能会更多地揭示它们的生物化学和生活方式。

“地球在其历史的大部分时间里都是一个微生物世界，几乎没有留下任何痕迹，”Nettersheim总结道。ANU、MARUM和GFZ的研究继续追寻我们存在的根源——原甾醇的发现现在使我们离了解我们最早的祖先如何生活和进化更近了一步。

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