在澳大利亚达尔文的一个露天仓库中，存放着数十盘圆柱形岩芯，它们来自数十年前矿产勘探公司在地下数百米深处钻取的样本。这些岩芯中的泥岩——一种由硬化海床泥浆形成的沉积岩——保存着超过15亿年前覆盖北澳大利亚大部分地区的内陆海床中埋藏的微生物化石。如今，一项发表于《自然》的新研究揭示了这些化石对理解复杂生命起源的关键意义。

地球上所有生命在细胞层面可分为两大类：原核生物（细菌和古菌）细胞结构简单，多为单细胞；而真核生物（包括所有动物、植物、藻类和真菌）则拥有更复杂的细胞，包含细胞核和专门执行特定功能的细胞器。真核生物的起源被认为是生命演化史上的重大飞跃，最终导致了动物的出现和人类的诞生。基于现存生物基因的研究普遍认为，所有真核生物的共同祖先源自至少两种原核微生物——古菌和细菌——的内共生融合。

目前全球已知最古老的真核生物化石正是来自北领地，其历史可追溯至17.5亿年前。然而，早期真核生物演化的古环境一直笼罩在迷雾中。尽管许多细菌能在无氧环境中生存，但几乎所有现生真核生物都依赖氧气进行有氧呼吸以获取复杂生命所需的大量能量。近年来，一些在无氧条件下繁盛的真核生物的发现，以及地质记录显示早期真核生物演化时氧气可能更稀少的证据，对真核生物自起源以来就依赖氧气的假设提出了质疑。

为解答这一争议，研究团队粉碎并溶解了储存在达尔文的泥岩岩芯样本，通过显微镜分析了溶解后残留的有机质，鉴定出超过1.2万个化石。同时，他们研究了保存化石的泥岩，以了解沉积物沉积时的环境条件，并通过分析泥岩的化学成分判断古海水中是否存在氧气。结果显示，真核生物化石存在于从沿海泥滩到开阔海洋的各种环境中，但仅出现在含氧沉积物样本中；而无氧环境样本中仅发现简单的原核生物形态。

这一发现表明，即使是在17亿至14亿年前地球上最古老的真核生物，也依赖于氧气生存。这些数据支持了长期以来的假说，即氧气在驱动早期真核生物演化中发挥了关键作用。研究指出，解决早期真核生物所代表的重大演化飞跃的驱动因素和背景，是生命科学中未解的重大问题之一。对这些神秘古老微体化石的持续研究，无疑将进一步揭示人类自身的起源及我们在宇宙中的位置。