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10亿多年前，古代生命形式可能在岩石中留下了油分子的痕迹，这为胆固醇的进化提供了新的见解。今天在《自然》杂志上描述的分子化石表明，依赖胆固醇前体的早期生物在古代地球上广泛存在。后来，氧气水平的上升使生物能够制造出我们今天所知道的——有时是讨厌的——更复杂的分子。
胆固醇因其在心脏病中的作用而名声不佳，但动物细胞却不能没有它。我们的细胞膜大约有30%是胆固醇;这种分子使细胞膜在一定温度范围内保持弹性，并在接收来自其他细胞的信号方面起着关键作用。胆固醇属于一个叫做固醇的类似分子家族。动物细胞制造胆固醇需要一个复杂的37步过程。其他真核生物——具有复杂细胞的生物体——可以自己产生甾醇，包括植物中的豆甾醇和真菌中的麦角甾醇。
地球化学家和古生物学家将这些甾醇的化石痕迹视为古代生态系统中真核生物存在的证据。研究人员通常在8亿年前的岩石中发现它们。但在更古老的岩石中，固醇的残留物似乎不见了。这令人费解，因为至少有一些化石和遗传证据表明真核生物在16亿年前就已经进化了。
生物化学家康拉德·布洛赫的一个老想法提供了一个可能的解释。布洛赫因破译细胞制造胆固醇和其他甾醇的化学途径而获得1964年诺贝尔奖。他在20世纪90年代推测，随着这一途径随着时间的推移而进化，早期的生命形式可能使用细胞膜中的中间化学产物来代替今天的甾醇。他称这些化合物为“原类固醇”或“熊固醇”，但考虑到当时可用的技术，他认为不可能找到它们的证据。
然而，从那时起，地球化学技术取得了进步。在这项新研究中，澳大利亚国立大学的地球化学家约亨·布罗克斯和他的同事们去寻找这些原类固醇的化石残骸。首先，他们在实验室中合成了羊毛甾醇、环artenol和24-亚甲基环artenol。然后，他们通过将它们暴露在热量和压力下来模拟石化过程。在此过程中，科学家们发现了数十种这些分子的衍生物，这些衍生物可以将它们与胆固醇途径中的其他步骤区分开来。
研究人员随后在古代岩石中寻找这些化合物。在16.4亿年前形成的沉积物中，他们发现了与羊毛甾醇和环artenol衍生物相匹配的化学物质。在13亿年前的岩石中，他们发现了与24-亚甲基环artenol产生的模式相匹配的衍生物，24-亚甲基环artenol比环artenol在甾醇途径上更进一步。布罗克斯说，这些古老的岩石“渗出了这些分子”。“我真希望我能打电话给康拉德·布洛赫，告诉他‘我们找到他们了!(布洛赫于2000年去世，享年88岁。)
在形成于8亿到7.2亿年前的年轻岩石中，研究人员发现了新旧混合的岩石:正如预期的那样，他们发现了胆固醇和其他现代固醇的痕迹。但他们也发现了大量的原类固醇化石，这表明依赖它们的生物还没有灭绝。原类固醇的比例随着时间的推移而下降，现代类固醇在6亿年以下的岩石中占主导地位。
“这些数据很漂亮，”伊利诺伊大学芝加哥分校的有机地球化学家Fabien Kenig说。“我们从原甾醇时代进入了(现代)甾醇时代。”
德累斯顿理工大学的膜生物化学专家詹姆斯Sáenz说，这项工作“提供了(固醇)随时间进化的第一个清晰的例子”。他指出，胆固醇合成的最后一步对细胞来说是昂贵的，需要大量的能量和氧气，但显然是值得的。
布罗克斯和他的同事们提出，在地球早期氧气相对匮乏的时候，真核生物在其膜中使用原甾醇，主宰了我们星球的海洋、河流和湖泊。大约8亿年前，当氧气变得更加丰富时，一些真核生物开始修改这些化合物来制造新的固醇，这使它们的细胞具有进化优势。作者说，最终，依赖原甾醇的生物灭绝了。
这是有可能的，加州大学圣巴巴拉分校研究早期真核生物的古生物学家苏珊娜·波特说。但她说，也有其他的解释，包括是细菌而不是早期的真核生物制造了原甾醇。“得出它一定是真核生物的结论有点草率。”不过，她说:“考虑到这些分子具有进化史，这很好。”“我们可能永远不知道谁制造了什么，但尝试思考这个问题是令人兴奋的。”
