科學家在研究來自巴西的古代微體化石時，發現了過去曾被認為是微小動物留下的痕跡的結構，實際上是由微生物細菌和藻類群落形成的。這些發現挑戰了關於小型動物最早出現在地球上的先前觀點，並暗示約5.4億年前古老海洋的氧氣含量可能仍太低，無法支持某些形式的動物生命。
這項研究聚焦於在巴西馬托格羅索州發現的化石，並發表在《Gondwana Research》期刊上。早期的研究將這些痕跡解釋為在寒武紀大爆發前夕的埃迪卡拉紀時期，蠕蟲狀生物或其他微小海洋動物在海底沉積物中移動的證據。
「透過微斷層掃描和光譜技術，我們觀察到這些微體化石具有細胞結構——有時還保存有有機物質——這與該時期存在的細菌或藻類一致。這些並非可能經過該區域的動物留下的痕跡。」該研究的第一作者Bruno Becker-Kerber表示。他在聖保羅大學（USP）地質科學研究所和巴西能源與材料研究中心（CNPEM）進行博士後研究期間進行了這項研究，並獲得了FAPESP的支持。
Becker-Kerber目前在哈佛大學進行博士後研究，他解釋說，如果這些痕跡確實是由動物留下的，那麼它們將代表埃迪卡拉紀時期微型動物（meiofauna）存在的證據。微型動物是體長小於一毫米的微小無脊椎動物。在如此古老的岩石中發現它們，將會顯著地將這些生物的化石記錄向前推進。
寒武紀大爆發前的古老海洋
埃迪卡拉紀發生在寒武紀大爆發之前，寒武紀大爆發是一個重大的演化轉捩點，當時氧氣水平的上升幫助複雜生物在地球海洋中迅速多樣化。化石證據清楚顯示微型動物在寒武紀時期就已存在，但新的發現暗示它們可能並不像一些科學家提出的那樣，在更早的時期就已出現。
該項目是FAPESP支持的「拉普拉塔克拉通和西部岡瓦納大陸」研究的一部分，由IGc-USP教授兼論文合著者Miguel Angelo Stipp Basei協調。
另一位合著者，來自里奧克拉羅聖保羅州立大學（IGCE-UNESP）的Lucas Warren也獲得了FAPESP的支持。
研究人員重新檢視了在Corumbá採集的化石，並分析了在Serra da Bodoquena地區的Bonito新研究的材料。這兩個地點都位於馬托格羅索州，屬於Tamengo地質構造。
這些岩石形成於大陸棚沿岸的淺海環境，是在岡瓦納大陸形成晚期，該超級大陸最終分裂形成南美洲和非洲地區之前。
同一研究團隊先前也曾在馬托格羅索州發現了可能是已知最古老的地衣化石，其年代比目前研究中描述的細菌和藻類更年輕。
高解析度化石成像揭示隱藏結構
為了更詳細地研究這些化石，團隊使用了位於坎皮納斯CNPEM粒子加速器設施中的Sirius的MOGNO光束線。該技術使研究人員能夠研究從幾微米到幾毫米不等的化石。
科學家們使用了微斷層掃描和納米斷層掃描技術，這些技術能夠生成極小尺度（包括微米——百萬分之一毫米，以及納米——十億分之一米）的圖像。
「當你有一個大樣本並想成像其中的結構時，獲得的解析度通常不足。MOGNO光束線是世界上少數能夠進行所謂的變焦斷層掃描的設備之一，我們可以聚焦於樣本內的某個部分，並在納米尺度上進行分析，而無需破壞樣本。」Becker-Kerber說。
他指出，早期將這些結構解釋為動物痕跡的研究，並沒有獲得這種成像技術的支援。
研究人員還使用了拉曼光譜技術來檢查化石的化學成分。該技術在化石細胞壁內識別出有機物質，進一步支持了這些結構是保存下來的微生物體，而非經過的動物留下的痕跡的解釋。
一些化石樣本含有黃鐵礦，一種由鐵和硫組成的礦物。根據樣本的形狀和化學成分，研究人員認為其中一些可能代表硫氧化細菌，這是一種在其新陳代謝中使用硫的生物。
「這類細菌令人驚訝。一些有記錄以來最大的細菌就屬於這一類。與我們對微小細菌的普遍印象不同，某些物種的直徑可以超過一根頭髮的粗細，肉眼可見。」Becker-Kerber說。
雖然化石沒有保存足夠的細節來識別確切的物種，但研究人員在多個採集地點發現了保存的細胞、細胞壁內的隔膜以及有機物的痕跡。根據團隊的說法，如果這些結構僅僅是移動動物造成的擾動，那麼這些特徵就不會存在。
這些化石也出現在三種不同的尺寸範圍內，這表明可能有幾個物種生活在微生物群落中。較大的形態類似於綠藻或紅藻，而較小的化石可能代表藻類、藍細菌或硫氧化細菌。
「有凹凸隔膜、捲曲的絲狀結構、沒有沉積物但含有有機物的細胞。這些證據比單純的動物擾動痕跡，更接近細菌或藻類。」研究人員總結道。
這些發現為科學家們提供了對寒武紀大爆發前世界的更清晰的圖像，並可能幫助研究人員更好地理解促成複雜動物生命興起的環境條件。
