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1、第53卷第3期地质论评GEOLOGICALREVIEWVol.53No.32007年5月May2007生物标志化合物、早期生命和古环境1)1)1)2)周树青,黄海平,林畅松,李存贵1)中国地质大学能源学院,北京,100083;2)中原油田分公司第四采油厂,河南濮阳,457073内容提要:近年来,早期生命和古环境成为地学研究的热点,生物标志化合物在前寒武纪生命演化和环境研究中发挥着越来越重要的作用。在前寒武系地层中检测到的主要生物标志化合物为:烷烃(包括正构烷烃和异构烷烃、烷基环烷烃)、无环类异戊二烯烃、萜烷(包括三环萜、藿烷、2甲基藿烷和3甲基藿烷、重排藿
2、烷、新藿烷、降新藿烷)、甾烷(包括C26C30甾烷、4甲基甾烷、甲藻甾烷、2甲基甾烷和3甲基甾烷、重排甾烷)、类胡萝卜素等。由于不同生物标志化合物的生物前驱物赋存于不同环境之中,并与环境协同演化,分析地层中生物标志化合物组合不仅可得到其前驱物组成信息,还可以获取古环境判断的重要标志。从已知生物标志化合物分析可以发现,在27Ga以前就存在生氧光合作用的蓝藻或蓝菌,真核生物可能已经存在,但在古、中元古代,海洋仍以缺氧环境为主,而生物仍以原核生物占优势。新太古代蓝藻或蓝菌的出现虽促进了大气圈的氧化,但海洋氧化的滞后明显制约了真核生物的发展,导致在278~06Ga长达20多亿年的时间里
3、,生物演化缓慢。关键词:生物标志化合物;早期生命;古环境;前驱物;细菌;含氧量据报道,地球上最古老的生命记录(化石)出现环境和生命演化研究中发挥着越来越重要的作用。在格陵兰的变质岩(35~38Ga)(Schidlowskiet1生物标志化合物的来源al.,1979;Rosing,1999;Uenoetal.,2002)和澳大利亚西南部的变质沉积岩(35Ga)(Schopf,1993;生物标志化合物为具有特殊生物来源、保存在Schopfetal.,1993,2002)中,而云南梅树村动物群沉积物和沉积岩石中的有机化合物(主要是脂类)。(054Ga)、澄江动物群(053Ga)和B
4、urgess页岩生物遗体在水体中下沉时,大多数蛋白质、核酸和糖动物群(053Ga)的发现,证明寒武纪时包含绝大多类被生物分解成二氧化碳和水。随着沉积物堆积和数现生动物所具有门类的后生动物突然同时大量出还原条件的出现,残余有机质被厌氧微生物进一步现,该现象被称为寒武纪生命大爆发(Cambrian降解(Megonigaletal.,2004),只有很小一部分抗explosion)(Cloud,1948;张文堂,1997;侯先光,降解能力强的分子,如脂类和许多结构大分子免遭1999)。从最早的生命出现,到寒武纪生命大爆发,矿化,并随沉积物一起保存下来(Tegelaaretal.,其间经历了3
5、2亿年。在这段时间内,环境是怎样变1989)。直接从生物体继承下来的有机物被称为生化的,生物又怎样进行演化,生物与环境之间进行着物标志化合物。随沉积物深埋和成岩作用,生物标怎样的相互作用,对这些问题的研究和探索,吸引着志化合物的结构会发生变化,形成稳定的地质构型。生物、地质、化学等许多领域的专家学者。雪球地生物标志化合物的最重要特点是化合物骨架的继承球(Kirschvink,1992;Hoffmanetal.,1998)和成性,裂解、重排、异构化和芳构化等反应都不会改变氧事件(Farquharetal.,2000;Kastingetal.,它们的基本骨架,从而传递了生物先体的组成
6、信息,2001;Bekkeretal.,2004)是其中影响较大、并逐渐成为古环境评价的有效手段。为大家所接受的一些假说。在生命大爆发前的地质2最早生命之争记录中,生物化石相对较少,给研究工作带来了困难。分子化石,也就是生物标志化合物,在前寒武纪地质记录中最古老的生命证据可以追溯到35注:本文为长江学者与创新团队发展计划项目重大地质突变期生物与环境协同演化(编号IRT0546)资助成果。收稿日期:20060710;改回日期:20060825;责任编辑:刘志强,章雨旭。作者简介:周树青,女,1969年生。博士研究生,矿产普查与勘探专业。主要从事石油地质、成藏地球化学研究。通
7、讯地址:100083,北京市学院路29号中国地质大学能源学院;电话:010-82320603;Email:zsqhn@126.com。390地质论评2007年~38Ga,格陵兰西南部Isua上地壳(ISB)高级变3不同时期生物标志化合物特征质的片岩、副片麻岩和磷灰石晶体中的石墨具有较13低的C值,指示了碳的生物分馏作用(Schidlowski寒武纪生命大爆发前的生物标志化合物研etal.,19
