2011年10月17日 星期一

地球上最早出現的生物 更新版

地球上最早出現的生物?5-8-2012修訂

前幾天突發奇想,想來了解一下為何那麼多人,那麼多資料都說:地球上最早發現的化石是藍綠藻(菌)。經過一段覺得還算相當努力的研讀探討之後,突然發覺自己對這個主題變得蠻心淡的,倒不是因為這個觀念似乎已經根深蒂固的在許多人的思維當中,這應該還不是重點,重點,而是在於提出這個題目的科學家的治學態度,這可能才是誰都改變不了的死結,有興趣的網友請聽我緩緩道來:
故事的緣起是1980年,洛杉磯加州分校(UCLA)的一位古生物學家Dr. J. William Schopf及他的團隊,在澳洲西部一個當地原住民稱為Warrawoona Formation地方的岩層中,發現一些類似藍綠藻的化石,而這些岩層非常古老,估計有35億年的歲月。隔年(1981)十月號的〈科學的美國人〉;〈Scientific American〉David I. Groves 等人就以《一個早期蘊含生命的棲所》《An Early Habitat of Life報導了此一發現,七年後Dr. Schopf 及他的研究生Bonnie M. Packer聯合在著名的綜合科學期刊〈Science〉(Jul 3 1987)上發表了一篇正式的學術論文
《Early Archean(太古宙) (3.3-Billion to 3.5-billion-year-old) Microfossils from Warrawoona group, Australia》
《33億年到35億年前從澳洲Warrawoona group發現的早期太古宙微小化石》
Science 237:70-72,
到1993年 Schopf教授又在〈Science〉( Apr 30 1993)260:640-642f上加強他的理論並附上更多的圖

這些照片以我們外行人來看,看起來真有點像一條條烏漆嘛黑的死蚯蚓,不過實際尺寸比蚯蚓要小非常非常多,長度約20~40μm,寬度約2μm。和大家描述半天之後,結論:包括我們的國中教科書等就以此為定稿了「最早的化石,發現於西澳,是35億年前的藍綠藻。」

可是故事真的就這樣完結了嗎?就在今年March 18 2011號的〈自然 地球科學〉;〈Nature Geoscience〉雜誌美國堪薩斯州立大學(此大學擁有美國最先進,解析力最好的雷尼紹拉曼光譜儀(Renishaw Ramen Spectrometer))
的Alison Olcott Marshall地質學副教授團隊,也來到西澳Schopf同樣的採集地點,Marshall指出,我和同事們來到Warrawoona Formation地方的岩層進行採樣,我們找到了之前Schopf的微生物化石採集點,每間隔10米進行採樣,從而追蹤這些微生物化石的形成。
然後我們將這些岩層樣本運回堪薩斯大學進行分析研究,研究人員

1. 有些燧石樣本切割成300μm薄度的切片,這是之前Schopf研究人員進行實驗的比例大小。
2. 有些燧石樣本切割成  30μm大小的切片,這樣可使更多的光線穿透,之後再通過普通顯微鏡進行觀測。
Marshall說︰「我們能夠看到之前實驗未看到過的多種類型紋理及詳細的結構狀況。」Alison Olcott Marshall說︰「我們並未發現任何微生物化石跡象,我們僅是發現貌似生命跡象的礦石,但之前它卻被科學界視為地球上最古老的生命體。」
接下來,研究人員使用最先進精密的雷尼紹拉曼光譜儀進行分析,該儀器是堪薩斯州大學專門用來從事古生物化石研究的。Marshall說︰「我們用激光轟擊樣本切片,誘導切片中的分子微粒發生震動,同時將該切片用不同波長光線散射照射。這種方法可適用於分析不同的礦物質或者不同的有機物質,同時也可使用該方法鑒別樣本的成份。」
Schopf的研究中聲稱:「藍藻細菌化石中,發現證實生命存在跡象的類碳物質。」,Marshall強調說:「我們的最新研究顯示岩石樣本切片中確含有碳質元素,但並不是之前Schopf研究中具有含碳物質的微生物結構。」

在此之前劍橋大學的Martin Brasier團隊,也用同一地區的岩層化石做過一系列的分析,他們的結論:那些看來像是微小化石(microfossils)的結構,其實只是石墨經長時間變化後的次級產物(secondary artefacts)。
文章發表於Mar 7 2002的〈Nature〉
文章的題目是《對地球上最古老化石的証據之質疑》;
《Questioning the evidence for earth’s oldest fossils.》
Nature 416:76f
科學上有不同意見應該是好事,同行間的爭執往往更是科學進步的原動力。可是當我查到Dr. Schopf當年指導的研究生Bonnie M. Packer,跳出來指責Dr. Schopf說:他當年在〈Science〉發表文章時,蓄意的隱瞞與他結論相反的實驗成果。我終於決定投降了,以前在陽明大學時,有位同事講的一句話,我印象一直非常深刻:「人不要臉,鬼都怕!」。真的 ,科學的基本精神是求「真」。如果一位傑出的科學家不能以誠實的態度發表論文,獲得好名聲,請問他還有甚麼事,是不敢無所不用其極的去做,去瞎掰的呢?老實說這種人我是最怕,也最不願和他沾上任何瓜葛的。

到底誰是地球上最早的化石?到底誰是地球上最早形成的生物?最少到目前為止,必須跟網友們說很抱歉,我失敗了,沒能幫上充滿好奇心的大朋友、小朋友的忙。另外也很痛心,再一次看到了科學界醜陋的一面。

2011年10月3日 星期一

誰是地球演化史上最早出現的光合作用生物9-28-2011教師節

誰是地球演化史上最早出現的光合作用生物?

請網友們先看一段短文摘自:康軒教師網國中館


國一第一章的圖上標明最早發現的生物化石是38億年前與95年度35億年前有異?請問是否有何新的發現?所以做此更改?

在年代的第一章圖1-1並無標明最早發現的生物化石是38億年前,而是約38億年前,地球上出現最早的生物.....,這是因為目前發現最早的生物化石為藍綠菌(35億年前),但是最早生物的出現應該比35億年前更早,藍綠菌並非地球上最早的生物,而是目前發現最早的生物化石,詳細資料可以查閱Campbell Biology。
短文來源:http://www.945enet.com.tw/Main/JuniorHighSchool.asp?U_BC=NA&U_CCG=A&U_CC=01&FILE_ID=907



在此先說明本人無意對任何人任何事,有所批評有所comments。只是剛好最近碰巧看了一篇有關原核細胞光合作用的演化及藍綠藻or菌(cyanobacteria)的英文文章,覺得很有些見地,在此轉訴此高人的一些說法,如此而已。

首先說明為何引用上康軒教師網國中館的短文:因為Campbell等人寫的Biology剛好是我最愛讀的生物學,其書中有些圖之精彩,幾乎可以用「嘆為觀止」來形容。可是可能是考慮到讀此書的是大學生為主,有些事就不可能寫得太詳細了。從Campbell後面的Index查了一下,只查到Campbell書上在原核細胞的分類時,有一個很詳細的表,說明依rRNA的核苷酸序列異同,將原核細胞(Prokaryote)分成五大類,然後表格中有提到藍綠菌(藻)cyanobacteria ; 變形細菌(proteobacteria)而已
所以康軒教師網國中館的敘述說詳細資料可以查閱Campbell Biology。應有誤導大家之嫌。


然而無意間看到的這篇文章首先有一個很詳盡的原核細胞(prokaryotes)光合作用的演化圖,覺得很想推薦給有興趣的網友們參考:

圖片來源http://www.bacterialphylogeny.info/photosynthesis.html

題目叫Evolutionary Relationships Among Photosynthetic Bacteria:Origin of Photosynthesis

首先作者提出能行光合作用的五大類細菌包括:

Within prokaryotes, photosynthetic capability is present within five major groups of bacteria:

1. Firmicutes or the low G+C Gram-positive bacteria (Heliobacterium)厚壁細菌門,
2. Chloroflexi or Green nonsulfur bacteria非綠硫菌,
3. Chlorobi or Greensulfur bacteria綠硫菌,
4. Proteobacteria變形細菌 and,
5. Cyanobacteria藍綠(藻)菌.

然後作者指出,只有藍綠(藻)菌是原核生物中,唯一具有兩個光合系統反應中樞(Reaction Centers即PSI & PSII)的,因此才能光解水產生氧氣。也就是說很顯然演化如果遵循由簡到繁的路徑的話,在原核細胞的演化過程上,不可能驟然就出現藍綠(藻)菌。

接著提出蠻多証據說明,為何厚壁細菌門(Firmicutes)是最早行光合作用的原核生物?然後是非綠硫菌(Chloroflexi),第三名才輪到藍綠菌(Cyanobacteria)的原因。


至於原因為何?請讀者參考在下另一篇BLOGGER文章,或逕看原文。

《地球上最早出現的生命?地球上最早存在的化石?》


  此文讓我感動的是,短短不到千字的短文,確附上了相當有程度的26Selected References
何其有幸能漫遊廣大無邊的網路世界,然後越發覺得自己的渺小,越發覺得「人外有人,天外有天。」
9-28-2011教師節