雖然在火星或木衛二、土衛二等冰封衛星上尋找生命可能更引人注目，但另一個重大的天體生物學謎團其實離我們更近。科學家仍在試圖了解地球上最早的真核生物何時出現，以及這些生物如何為複雜生命的出現奠定基礎。
這個問題之所以重要，是因為微生物主宰了地球大約90%的歷史。重建從一個幾乎完全由微生物構成的世界，轉變為一個充滿植物、動物和真菌的世界，也有助於科學家理解複雜生命是否可能在宇宙的其他地方發展。
根據英國牛津大學古生物學家羅斯·安德森（Ross Anderson）的說法，生命起源於地球，距今超過35億年前。至少在23億年前就存在藍綠菌和產氧光合作用，而真核生物則至少在17億年前就已出現。
藻類至少在一億年前出現，可能更早。動物至少在5.7億年前出現，可能稍早一些。
安德森表示，要追溯到植物和動物界共同的祖先，研究人員必須回溯到大約16億年前。
冠狀真核生物（Crown eukaryotes）是科學家試圖追溯的最早真核生物形態之一，它們在地球複雜生命的出現中扮演了關鍵角色。安德森認為真核生物代表了地球上最早的複雜生命。
真核細胞包含一個包裹其DNA的細胞核。它們還包含細胞器，這些是細胞內部的特殊結構。例如粒線體，它有助於提供維持更複雜生命形式所需的能量。
真核生物最終演化出複雜的多細胞生物和大型可見生命形式。我們今天周圍的每種動物、植物和真菌都是真核生物。
然而，找到它們最早的祖先極其困難。
超過5億年的生物體尚未演化出殼或骨骼。由於這些堅硬結構尚未演化出來，古生物學家必須依賴能夠保存脆弱細胞和軟組織的稀有環境。
這使得科學家對於生命在涵蓋地球歷史約90%的漫長時期內如何變化，所掌握的資訊相對較少。
尋找轉變為多細胞生命的過程
安德森的研究聚焦於生物學史上最大的轉變之一：地球如何從一個由細菌主導的行星，轉變為一個擁有複雜多細胞生物的行星。
由於這些早期多細胞生物的化石難以尋找，他研究古代岩石的化學成分，以確定最有可能保存它們的環境。
另一個主要障礙是時間本身。真核生物的微體化石已經歷了數十億年的地質變質和降解，使得本已微小的殘骸更難被偵測。
科學家確實知道，從單細胞生命轉變為多細胞生物的過程，在世界不同地區發生過不止一次。安德森特別感興趣的是了解這個過程最終如何產生了今天動物之間令人驚嘆的多樣性。
現代動物多樣性的基礎，很大一部分出現在大約5.4億年前的埃迪卡拉紀/寒武紀過渡時期。這個時期標誌著一個重大的演化轉變，從以軟體生物為主，轉向寒武紀大爆發，當時具有更高移動性、殼和骨骼的動物變得越來越普遍。
科學家在哪裡尋找古代微體化石
尋找更早期時期的化石，需要搜尋那些脆弱的生物材料有異常保存機會的地方。
安德森和他的同事們特別關注挪威斯瓦爾巴特群島附近一個約100平方公里的區域。這個偏遠的島嶼地區位於北緯約80度，曾經被淺海覆蓋。
澳大利亞也提供了重要的證據。就在去年，那裡的科學家發現了一些已知最古老的真核生物微體化石，其年代可追溯到大約17.5億年前。
古代沿海環境是特別有希望的搜尋地點。生活在這些環境中的真核生物，可以獲得豐富的營養和有機物質，這些條件可能支持了更大的多樣性和多細胞化的發展。
研究人員經常將目標鎖定在原始地點或科學採樣相對較少的區域。安德森專門研究那些擁有巨大黏土沉積物，可能幫助保存古代真核生物殘骸的區域。
如今，進行這項工作最好的地點之一是沙漠或北極景觀。由於地表幾乎沒有植被覆蓋，古代岩石保持暴露且易於接觸。
即使在理想的地點，尋找真核生物微體化石也是一項巨大的挑戰。這些生物是微觀的，缺乏保護性的硬組織，並且已經暴露在數十億年的地質降解之下。
根據安德森的說法，最大的問題之一是，這個時期的化石記錄仍然採樣不足。
儘管如此，研究人員仍在取得進展。科學家們越來越擅長識別最有可能含有早期化石的岩石類型，這提供了有助於重建地球最早生命歷史的新證據。
地球最早的生命能告訴我們關於外星生命的什麼
這項研究的意義遠不止於理解地球的生物學過去。
安德森說，他許多關於黏土沉積物的工作，最初的動機是尋找其他行星上的生命。透過了解哪些環境能夠保存地球上的古代生物，科學家們可能更能識別出外星生命可能的跡象。
因此，理解生命如何在我們自己的星球上出現並變得越來越複雜，是天體生物學的重要組成部分。如果科學家想估計生命在其他地方出現和演化的可能性，他們首先需要更清楚地了解這個過程在這裡是如何展開的。