Per la maggior parte della storia della Terra, la vita era limitata al regno microscopico, con i batteri che occupano quasi ogni possibile nicchia. Generalmente si pensa che la vita si sia evoluta in alcuni degli ambienti più estremi, come le sorgenti idrotermali nelle profondità dell'oceano o le sorgenti termali che ancora ribollono a Yellowstone. Molto di ciò che sappiamo sull'evoluzione della vita viene dal disco rock, che conserva rari fossili di batteri di miliardi di anni fa. Ma quel record è intriso di polemiche, ad ogni nuova scoperta (giustamente) criticata, interrogato, e analizzato da ogni angolazione. Anche allora, l'incertezza sul fatto che un presunto fossile sia una traccia di vita può persistere, e il campo è afflitto da "falsi positivi" dei primi anni di vita. Per comprendere l'evoluzione sul nostro pianeta e per aiutare a trovare segni di vita sugli altri, gli scienziati devono essere in grado di distinguere.

Nuovi esperimenti dei geobiologi Julie Cosmidis, Christine Nims, e i loro colleghi, pubblicato oggi in Geologia , potrebbe aiutare a risolvere le discussioni su quali microfossili siano segni di primi anni di vita e quali no. Hanno dimostrato che sfere e filamenti fossilizzati - due forme batteriche comuni - fatti di carbonio organico (tipicamente associati alla vita) possono formarsi abioticamente (in assenza di organismi viventi) e potrebbero anche essere più facili da preservare rispetto ai batteri.

"Un grosso problema è che i fossili hanno una morfologia molto semplice, e ci sono molti processi non biologici che possono riprodurli, " dice Cosmidis. "Se trovi uno scheletro intero di un dinosauro, è una struttura molto complessa che è impossibile riprodurre per un processo chimico." È molto più difficile avere questa certezza con i microbi fossilizzati.

Il loro lavoro è stato stimolato da una scoperta accidentale qualche anno fa, con cui sono stati coinvolti sia Cosmidis che Nims mentre lavoravano nel laboratorio di Alexis Templeton. Mescolando carbonio organico e solfuro, notarono che si stavano formando sfere e filamenti e presumevano che fossero il risultato dell'attività batterica. Ma a ben guardare, Cosmidis si rese presto conto che si erano formati abioticamente. "Molto presto, abbiamo notato che queste cose assomigliavano molto ai batteri, sia chimicamente che morfologicamente, " lei dice.

"Cominciano a sembrare un residuo sul fondo della nave sperimentale, "dice la ricercatrice Christine Nims, "ma al microscopio, potevi vedere queste bellissime strutture che sembravano microbiche. E si formarono in queste condizioni molto sterili, quindi queste straordinarie caratteristiche sono essenzialmente emerse dal nulla. È stato un lavoro davvero entusiasmante".

"Abbiamo pensato, 'E se potessero formarsi in un ambiente naturale? E se potessero essere conservati nelle rocce?'", dice Cosmidis. "Dovevamo provarlo, per vedere se possono essere fossilizzati."

Nims si mise a condurre i nuovi esperimenti, test per vedere se queste strutture abiotiche, che chiamavano biomorfi, potrebbe essere fossilizzato, come sarebbe un batterio. Aggiungendo biomorfi a una soluzione di silice, miravano a ricreare la formazione di selce, una roccia ricca di silice che conserva comunemente i primi microfossili. Per settimane, avrebbe seguito attentamente i progressi della "fossilizzazione" su piccola scala al microscopio. Hanno scoperto non solo che potevano essere fossilizzati, ma anche che queste forme abiotiche erano molto più facili da preservare rispetto ai resti batterici. I fossili abiotici, ' strutture composte da carbonio organico e zolfo, erano più resistenti e meno inclini ad appiattirsi rispetto alle loro fragili controparti biologiche.

"I microbi non hanno ossa, "Spiega Cosmidis. "Non hanno né pelli né scheletri. Sono solo materia organica soffice. Quindi per preservarli, devi avere condizioni molto specifiche"—come bassi tassi di fotosintesi e rapida deposizione di sedimenti—"quindi è piuttosto raro quando ciò accade".

Ad un livello, la loro scoperta complica le cose:sapere che queste forme possono essere formate senza vita e conservate più facilmente dei batteri mette in dubbio, in genere, sul nostro record di primi anni di vita. Ma per un po', i geobiologi hanno saputo meglio che fare affidamento esclusivamente sulla morfologia per analizzare potenziali microfossili. Introducono chimica, pure.

Gli "involucri organici" Nims creati in laboratorio sono stati formati in un ambiente ad alto contenuto di zolfo, replicando le condizioni sulla Terra primordiale (e le sorgenti termali di oggi). Pirite, o "oro degli sciocchi, " è un minerale di solfuro di ferro che si sarebbe probabilmente formato in tali condizioni, quindi la sua presenza potrebbe essere usata come un faro per microfossili potenzialmente problematici. "Se guardi le rocce antiche che contengono quelli che pensiamo siano microfossili, molto spesso contengono anche pirite, " dice Cosmidis. "Per me, dovrebbe essere una bandiera rossa:'Stiamo più attenti qui.' Non siamo condannati a non essere mai in grado di dire quali sono i veri microfossili. Dobbiamo solo migliorarci".