Ichnofossiler i vulkaniskt glas från paleoproterozoiska hydrotermala källor grävdes ut av mikroorganismer som sannolikt sökte fosfat

Fornliga ledtrådar dolda i vulkaniskt glas

För miljarder år sedan var jordens havsbotten ett omvälvande landskap av lava och varma källor. I denna studie visar forskare att även i den främmande miljön grävde troligen små livsformer tunnlar genom färskt vulkaniskt glas i jakt på livsviktiga näringsämnen. Genom att läsa den kemiska och minerala "graffitin" de lämnade efter sig hjälper arbetet att förklara hur tidiga mikrober överlevde i hårda miljöer och pekar på nya sätt att söka efter livsspår på andra världar.

Ett fossilarkiv skrivet i glas

Forskningen fokuserar på 1,87 miljarder år gamla bergarter från Flaherty Formation i Belcheröarna i norra Kanada. Dessa bergarter bildades där lava sprutade ut i grunt havsvatten och byggde upp buktiga "pillow"-basalter och glashaltigt grus som kallas hyaloclastit. Mellan dessa vulkaniska enheter finns tecken på forna hydrotermala källor—skorstenslika pelare, rostiga järnrika noduler och karbonatrika konkresioner—vilket visar att varma, mineralrika vätskor en gång sipprade genom havsbotten. Sådana ventssystem anses ofta vara gynnsamma habitat för tidigt liv eftersom de skapar starka kemiska gradienter som mikrober kan utnyttja för energi.

Microskopiska spår av dolt liv

I det altererade vulkaniska glaset hittar författaren nätverk av små sfäriska och rörformiga strukturer som kallas ichnofossiler—spårfossil som registrerar aktivitet snarare än bevarade kroppar. Sfärerna är anmärkningsvärt jämna i storlek, vanligtvis omkring 14 mikrometer i diameter, och förekommer i pärlbandsliknande spår länkade av en tråd av organiskt material. Detaljerad avbildning och mikrospektroskopi visar att dessa sfärer mestadels består av mineralet titanite blandat med kolrikt organiskt material, medan närliggande zoner innehåller nanoskaliga korn av apatite (ett fosfatmineral) och lepidokrocit (en järnoxid). Den nära samlokaliseringen av dessa mineral, tillsammans med sfärernas konsekventa former och storlekar, pekar på ett ursprung där mikrober grävde genom glaset och senare blev mineraliserade.

Grävande efter näringsämnen i het berggrund

Förekomsten av fosfat- och järnhaltiga mineral tyder på en specifik anledning till varför mikrober skulle borra in i vulkaniskt glas: för att utvinna fosfor, en avgörande beståndsdel i DNA, cellmembran och energibärande molekyler. Många apatitekorn klustrar sig nära, men inte inne i, de sfäriska ichnofossilerna och är sammanväxta med organiskt material och järnoxider. Detta mönster förklaras bäst om tidiga mikrober använde organiska syror för att lösa upp glaset, vilket frigjorde små mängder fosfat och järn. En del av det fosforn användes troligen för tillväxt, medan en del återutfälldes som apatite tillsammans med järn som bildade lepidokrocit. Rörformiga titanitestrukturer rika på organiskt material, ordnade i parallella grupper, utgör en andra typ av spårfossil som liknar mikrobiska rör vid moderna och forna hydrotermala miljöer, vilket ytterligare stöder ett biologiskt ursprung.

Kol- och svavelfingeravtryck från forna mikrober

Förutom former och mineral bär bergarterna starka kemiska signaturer av liv. Kolisotoper i både det organiska materialet och den omgivande kalkspaten är ovanligt "lätta", och matchar de värden man förväntar sig när mikrober använder oorganiska föreningar som energikälla och deras biomassa sedan oxideras under begravning. Samtidigt visar svavelisotoper i pyrit från närliggande svarta skiffermönster som stämmer överens med mikrobiell sulfatreduktion snarare än enbart kemiska reaktioner. Tillsammans visar dessa isotopdata att kemolitoautotrofa mikrober—organismer som lever på energi från berg- och ventkemikalier snarare än solljus—var aktiva i denna forna havsbottenmiljö, och att deras kvarlevor senare återanvändes i nya mineralbildningar.

Vad dessa forntida spår berättar för oss idag

Separat skulle vilken som helst av dessa bevislinjer—udda mineralformer, ovanligt kol eller specifika järn- och fosfatmineral—kunna förklaras utan liv. Men i Flaherty Formation förekommer de tillsammans, på rätt platser och i rätt relationer till varandra. Studien drar slutsatsen att små organismer en gång grävde in i varmt vulkaniskt glas nära grunda hydrotermala källor, sannolikt i jakt på fosfat och järn för att driva bergdrivna metabolismer. Deras aktivitet ristade ett bestående avtryck i havsbotten, bevarat idag som mineraltäta tunnlar och sfärer. Genom att visa hur sådana subtila spår kan kännas igen och korskontrolleras stärker arbetet argumentet för att använda liknande strukturer i vulkaniskt glas som ledtrådar till livets djupa förflutna på jorden—och som potentiella riktmärken i sökandet efter liv på andra steniga planeter.

Citering: Papineau, D. Ichnofossils in volcanic glass from palaeoproterozoic hydrothermal vents were burrowed by microorganisms probably seeking phosphate. Commun Earth Environ 7, 361 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03359-5

Nyckelord: forntida hydrotermala källor, mikrobiella spårfossil, alteration av vulkaniskt glas, jordens tidiga liv, fosfatsökande mikrober