Ved Hudsonbugten i Canadas østlige Quebec-provins annoncerede forskere i 2008 fundet af den ældste bid af jordoverfladen:
Klipper, som med en alder af mindst 3,77 og måske 4,28 milliarder år er så gamle, at de næsten går tilbage til Solsystemets fødsel for 4,5 milliarder år siden. Et enestående stykke jordskorpe, som har undgået omsmeltning eller pulverisering.
\ Historien kort
- Fossile levn af mikroorganismer er fundet i 3,77 milliarder år gamle canadiske klipper.
- De mikroskopiske rør og filamenter kan være de hidtil tidligste spor af liv og peger på, at livet sandsynlig opstår ret let, hvilket giver håb om at finde liv i universet.
- Dansk topforsker er skeptisk og mener, det er for tidligt at konkludere på fossilernes alder.
Men nu kommer det mest fantastiske: I de selvsamme klipper har forskere netop fundet fossiler af oldgammelt liv – måske det tidligste på Jorden.
»Det rejser spændende spørgsmål om muligheden for at finde liv på overfladen af andre planeter som for eksempel Mars,« siger førsteforfatter, Matthew Dodd ved University College London, England.
»At liv ser ud til begynde, lige så snart det kan få fodfæste, viser måske, at processerne er ret almindelige, og livet ikke er så svært at kickstarte andre steder i universet.«
Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature.
Jagten på ‘livets vugge’
Fossilerne af små, mikroskopiske tråde, korn og rør ligner bakteriesamfund ved såkaldte hydrotermiske væld på havbunden, hvor jordskorpen sprækker, og glohedt, mineralrigt vand sprøjtes ud.
Siden de første væld blev fundet i 1970-80’erne på bunden af Stillehavet og Atlanterhavet, har de været blandt forskernes topkandidater i jagten på ‘livets vugge’.
»Det er først og fremmest et meget grundigt studie, hvor de præsenterer kolossalt meget data, som man må komplementere dem for,« siger professor i geologi Minik Rosing ved Statens Naturhistoriske Museum, Københavns Universitet. Han har ikke deltaget i det nye studie, men selv fundet nogle af de ældste spor af liv i Grønland i 1999.
Men samtidig tvivler han på fossilernes alder og finder, at der skal flere undersøgelser til før man kan sige, at det virkelig er helt tidligt liv. Det vender vi tilbage til.
Ledte efter liv i rustrøde klipper
Samme år, som fundet af verdens ældste klipper blev annonceret i Quebec-provinsen, tog geokemikeren og astrofysikeren Dominic Papineau ved University College London og London Centre for Nanotechnology på ekspedition for at lede efter spor af liv.
Han ankom til den øde, geologiske formation kaldet Nuvvuagittuq Supracrustal Belt (NSB) helt ude ved kysten af Hudsonbugten, hvor kun en smule lav vegetation stikker frem mellem bløde, bulede, rustrøde klipper.
»Da jeg så de klipper, vidste jeg straks, at dér måtte jeg indsamle prøver,« fortæller Dominic Papineau, som er medforfatter på det ny studie.
Den røde farve er tegn på liv
Allerede i 2004 beskrev geologer klipperne som basaltpuder, der dannes ved undersøiske vulkanske udbrud, og de viste, at kemien i basalten svarer til kemien i basalt omkring hydrotermiske væld som f.eks. ved den midtatlantiske ryg.
Den røde farve kommer fra jernmalm eller hæmatit, som er et hårdt mineral med iltet jern – rust – og det er ofte et tegn på liv.
»Man har længe vidst, at jernformationer kan have en biologisk komponent i sig i form af bakterier, som ilter jernet, så det var en ledetråd,« siger Matthew Dodd.
Stenenes indre rummede mikroskopiske strukturer
Det skulle vise sig, at de havde heldet med sig.
Da Matthew Dodd i laboratoriet undersøgte stenenes indre, fandt han mikroskopiske strukturer, som mindede forbløffende meget om strukturer, der er fundet i aflejringer fra mikroorganismer i nutidens hydrotermiske væld, hvor nogle bakterier lever af at ilte jern.
Strukturerne er små, fine rør, korn og filamenttråde, som bakterier i dag opbygger, og derfor kunne forskerne måske have fundet fossilerne af tidlige – måske de tidligste – bakterieceller.
Det fund ville falde godt i tråd med blandt andet Minik Rosings fund i Grønland og et andet muligt fund sidste år fra Grønland af 3,7 milliarder år gamle bakteriedynger kaldet stromatolitter.
Ellers skal man 300 millioner år længere frem i tiden for at finde de næstældste mulige fossiler af tidligt liv fra 3,46 milliarder år gamle klipper i det vestlige Australien.
Finder fingeraftryk for liv
Men fund af det første liv er også altid meget kontroversielle – alle vil gerne finde det tidligste liv, men samtidig gør den høje alder, at rigtig mange ting kan være sket i mellemtiden.
»Kontroverser omgærder mange af de her studier, så vi besluttede os for ikke bare at rapportere strukturerne, men også kemisk evidens,« siger Matthew Dodd.
\ Apatit og fosfor
Apatit er et fosfor-mineral, og fosfor indgår helt centralt i alt levende.
Når organismer dør, frigives fosforet og kan mineralisere som apatit.
Han og kollegaerne præsenterer en vifte af forskellige undersøgelser og kan bl.a. vise to mineraler – apatit og karbonat – som ofte knyttes til biologi (se faktaboks).
Forskerne hæfter sig ikke bare ved tilstedeværelsen af apatit og karbonat, men også den måde, mineralerne ligger indeni de små korn i tæt tilknytning til kulstof, som, de kan sandsynliggøre, har en biologisk oprindelse.
Det viser de ved en isotopanalyse af kulstoffet, som afslører en berigelse kulstof-12 overfor kulstof-13, hvilket er kendetegnende for kulstof, der har været en tur igennem mikroorganismers stofskifte. Altså et fingeraftryk for liv.
De mener, strukturerne er opstået fra jern-oxiderende (iltende) mikroorganismer, hvor jernet er udfældet uden på den oprindelige celle og så at sige har indkapslet bakterien i slags rusten mikrokiste.
\ Læs mere
Ingen alternative muligheder
For yderligere at underbygge ægtheden har de testet alle de scenarier, de kan komme i tanke om for, hvordan den slags rør og filamenter kan være opstået ved alternative ikke-biologiske processer.
For eksempel om kemiske gradienter kan have opbygget strukturerne, eller om filamenttrådene kan være et resultat af strækninger i klipperne.
»Vi kan afvise dem alle gennem observationer, for eksempel passer filamentrådenes form ikke med strækningerne, fordi man ville forvente, at trådene alle blev forlænget i én retning, og vores mikrofossiler forgrenes i alle retninger. Tilbage står et tema, der forener det hele, og det er en biologisk tilstedeværelse omkring hydrotermiske væld,« siger Matthew Dodd.
\ Læs mere
Grønlandsk professor er skeptisk
Men Minik Rosing er stadig i tvivl – ikke om, hvorvidt strukturerne er biologiske, men derimod om alderen på dem.
Han peger på to ting, som vil kræve nærmere studier.
For det første, at formationen allerede er beskrevet af mange andre som oprindelige sedimenter, der siden er omdannet og formet ved meget høje temperaturer på 6-700 C. Men forskerne påstår nu, at der er et lille lag midt i det hele, som ikke har været udsat for de høje temperaturer og derfor har bevaret de biologiske strukturer.
»Det er meget svært at have skarpe temperaturkontraster så dybt nede i jordskorpen, hvor de høje temperaturer er. Forestil dig at have noget liggende ved 300 C i en million år, 1 meter fra noget med 700 C, uden at varmen forplanter sig. Det er meget vanskeligt at forestille sig,« siger Minik Rosing.
Den anden ting, som gør ham mistænksom er, at forskerne sammenligner fossilerne med nutidens jern-oxiderende bakterier omkring hydrotermiske væld. Problemet er, at de bakterier i dag er baseret på, at der er ilt i atmosfæren, og så vidt forskerne ved, var der ikke ilt i atmosfæren før for omkring 2,4 mia år siden.
Fundet er i konflikt med geologisk kontekst
Dertil kommer, at alle teorier om, hvordan livet kan være begyndt ved hydrotermiske væld, forudsætter et meget stærkt reducerende kemisk miljø for at danne livets komplekse kulstofforbindelser.
Altså det stik modsatte af, at bakterier ilter (oxiderer) jernet.
De ting får Minik Rosing til at tvivle på, om fossilerne virkelig er så gamle.
»Deres kompleksitet er meget gammelt, men det betyder ikke, at alt, hvad man finder i det, er samme alder,« siger han.
»Der er ingen tvivl om, at de har observeret noget med de fine strukturer, men det er i konflikt med den geologiske kontekst for området samt med alle forestillinger om, hvordan det tidlige liv har været. Måske har det snit, de ser, været tæt på overfladen meget senere på den mere moderne Jord, hvor man for eksempel har ilt opløst i grundvandet.«
Forsker er uenig i kritik
Matthew Dodd er ikke enig i kritikken og siger, at de hårde kvartskrystaller, som fossilerne er indkapslet i, uden tvivl repræsenterer de oprindelige formationer.
Han siger også, at ingen kender det tidligste livs kemi, men at en jernbaseret kemi er en mulighed, og mikroorganismerne kan have brugt sollys eller nitrat i stedet for ilt til at oxidere jernet.
»Samtidig viser det nylige fund af 3,7 milliarder år gamle stromatolitter i Grønland også, at det bestemt er en mulighed med ilt-producerede organismer på det her tidspunkt,« siger Matthew Dodd.
Liv på Mars?
Den videnskabelig debat vil uden tvivl fortsætte, men hvis forskerne har ret, åbnes nogle virkelig spændende perspektiver.
»Det her flytter livets oprindelse overmådeligt tidligt i Jordens historie, måske kun kort tid efter oceanerne dannedes for 4,4 milliarder år siden. På den tid var der ikke kun flydende vand på Jorden, men også på Mars og måske Venus, så vi kan meget vel have livet under udvikling på alle tre planeter samtidig,« siger Matthew Dodd.
Han siger, at det ultimative svar kan findes i klipper på Mars, og at man oplagt kan lede i gamle hydrotermiske væld.
»Hvis vi finder spor af liv på Mars for 4 milliarder år siden, peger det på livet som en ret almindelig proces, der nemt kickstartes, men omvendt, hvis ikke vi finder liv, har Jorden måske været den særlige undtagelse,« siger Dodd.
