艺术家想象的居住在海底细菌垫上的“原甾醇生物群”的原始真核生物集合体。根据分子化石，原甾醇生物群的生物生活在大约16亿至10亿年前的海洋中，是我们已知的最早的祖先。鸣谢:TA 2023中途编排
据德国亥姆霍兹研究中心协会：新发现的生物标记标志指向了大约10亿年前主宰地球上复杂生命的一系列以前未知的生物。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的真核生物，如动物、植物和藻类，它们适应了大气中氧气远少于今天的世界。
包括GFZ地球化学家克里斯蒂安·哈尔曼在内的一个国际研究小组现在在《自然》杂志上报道了这一进化地球生物学领域的突破。
先前未知的“原类固醇”被证明在整个地球中世纪惊人地丰富。原始分子产生于真核生物复杂性的早期阶段——将目前化石类固醇的记录延长到800年以上，直到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，并通过具有包括细胞核在内的复杂细胞结构以及更复杂的分子机器而与细菌区分开来。
“这一发现的亮点不仅仅是扩展了当前真核生物的分子记录，”哈尔曼说，“鉴于所有现代真核生物(包括我们人类)的最后一个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。”
失落世界前所未有的一瞥
这个“茎”代表了共同的祖先血统，是所有仍然活着的真核生物分支的前身。它的代表早已灭绝，然而它们本性的细节可能会对复杂生命进化的环境有更多的了解。
虽然还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记录相一致，而且还提供了一个罕见和前所未有的古代生命失落世界的一瞥。
以大约8亿年前现代化石类固醇的首次出现为标志的干细胞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中最深刻的事件之一。
艺术家对海底“原甾醇生物群”的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16亿至10亿年前的海洋中，是我们已知的最早的祖先。鸣谢:TA 2023中途编排
“几乎所有的真核生物都合成类固醇，例如人类和大多数其他动物产生的胆固醇，”不来梅大学的Benjamin Nettersheim补充道，他是这项研究的第一作者。
“由于人体胆固醇水平升高对健康的潜在不利影响，从医学角度来看，胆固醇的名声并不好。然而，这些脂质分子是真核细胞膜的组成部分，在那里它们有助于多种生理功能。通过在古代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情
诺贝尔奖获得者康拉德·布洛赫在大约30年前的一篇文章中就已经对这种生物标志物进行了推测。布洛赫认为，类固醇现代生物合成中的短命中间体可能并不总是中间体。
他认为，在整个地球历史中，脂质生物合成是与不断变化的环境条件并行进化的。与不相信能够找到这些古代中间体的布洛赫相反，内特海姆开始在古代岩石中寻找原类固醇，这些岩石是在那些中间体实际上可能是最终产物的时候沉积的。
但是如何在古老的岩石中找到这样的分子呢？“我们采用了多种技术，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约亨·布罗克斯说，他与奈特斯海姆是这项新研究的第一作者。
几十年来，科学家们忽略了这些分子，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，我们发现从世界各地数十亿年前的水道中采集的数十种其他岩石也渗出了类似的化石分子。”
具有生物标志物的最古老的样本来自澳大利亚的巴尼克里克地层，有16.4亿年的历史。接下来8亿年的岩石记录只产生了原始真核生物的化石分子，而现代真核生物的分子标记在托尼时期首次出现。
根据Nettersheim的说法，“托尼的转变是地球历史上最深刻的生态转折点之一。”哈尔曼补充说，“原始干细胞群和现代真核生物代表，如红藻，可能已经并肩生活了数亿年。”
然而，在这段时间里，地球的大气层变得越来越富含氧气——这是蓝细菌和第一个真核藻类的代谢产物，对许多其他生物都是有毒的。后来，全球“雪球地球”冰川发生，原甾醇群落大部分灭绝。所有现存真核生物的最后一个共同祖先可能生活在12至18亿年前。它的后代很可能能够更好地适应高温、低温以及紫外线辐射，并取代了它们的原始亲属。
由于所有干细胞类真核生物早已灭绝，我们永远无法确切知道我们大多数早期亲属的长相，但艺术努力已经创造了初步的可视化效果(见附图片)，而原始类固醇可能最终会对他们的生物化学和生活方式有更多的了解。
“地球在其历史的大部分时间里是一个微生物的世界，几乎没有留下什么痕迹，”内特海姆总结道。ANU、马鲁姆和GFZ的研究继续追寻我们存在的根源——原甾醇的发现现在让我们更进一步了解我们最早的祖先是如何生活和进化的。
