Under större delen av jordens historia, livet var begränsat till det mikroskopiska riket, med bakterier som upptar nästan alla möjliga nischer. Livet anses allmänt ha utvecklats i några av de mest extrema miljöerna, som hydrotermiska öppningar djupt i havet eller varma källor som fortfarande sjuder i Yellowstone. Mycket av det vi vet om livets utveckling kommer från rockskivan, som bevarar sällsynta fossiler av bakterier från miljarder år sedan. Men det rekordet är genomsyrat av kontroverser, med varje ny upptäckt (med rätta) kritik, frågade, och analyseras från alla vinklar. Även då, osäkerhet om huruvida ett påstått fossil är ett spår av liv kan bestå, och fältet plågas av "falska positiva" från det tidiga livet. För att förstå evolutionen på vår planet – och hjälpa till att hitta tecken på liv på andra – måste forskare kunna se skillnaden.

Nya experiment av geobiologerna Julie Cosmidis, Christine Nims, och deras kollegor, publiceras idag i Geologi , kan hjälpa till att lösa argument om vilka mikrofossiler som är tecken på tidigt liv och vilka som inte är det. De har visat att fossiliserade sfärer och filament - två vanliga bakterieformer - gjorda av organiskt kol (vanligtvis förknippat med liv) kan bildas abiotiskt (i frånvaro av levande organismer) och kan till och med vara lättare att bevara än bakterier.

"Ett stort problem är att fossilerna är en mycket enkel morfologi, och det finns massor av icke-biologiska processer som kan reproducera dem, " säger Cosmidis. "Om du hittar ett helt skelett av en dinosaurie, det är en mycket komplex struktur som är omöjlig för en kemisk process att reproducera." Det är mycket svårare att ha den säkerheten med fossiliserade mikrober.

Deras arbete sporrades av en oavsiktlig upptäckt för några år sedan, som både Cosmidis och Nims var involverade i när de arbetade i Alexis Templetons labb. När man blandar organiskt kol och sulfid, de märkte att sfärer och filament bildades och antog att de var resultatet av bakteriell aktivitet. Men vid närmare eftertanke, Cosmidis insåg snabbt att de bildades abiotiskt. "Väldigt tidigt, vi märkte att dessa saker såg mycket ut som bakterier, både kemiskt och morfologiskt, " hon säger.

"De börjar bara se ut som en rest på botten av experimentkärlet, ", säger forskaren Christine Nims, "men under mikroskopet, man kunde se dessa vackra strukturer som såg mikrobiella ut. Och de bildades under dessa mycket sterila förhållanden, så dessa fantastiska funktioner kom i princip ur ingenting. Det var verkligen spännande arbete."

"Vi trodde, "Tänk om de kunde bildas i en naturlig miljö? Tänk om de kunde bevaras i stenar?'" säger Cosmidis. "Vi var tvungna att prova det, för att se om de kan fossiliseras."

Nims började köra de nya experimenten, testa för att se om dessa abiotiska strukturer, som de kallade biomorfer, kan fossiliseras, som en bakterie skulle vara. Genom att tillsätta biomorfer till en kiseldioxidlösning, de syftade till att återskapa bildningen av chert, en kiselrik bergart som vanligtvis bevarar tidiga mikrofossiler. I veckor, hon skulle noggrant följa den småskaliga "fossiliseringen" under ett mikroskop. De fann inte bara att de kunde fossiliseras, men också att dessa abiotiska former var mycket lättare att bevara än bakterierester. De abiotiska fossilerna, strukturer som består av organiskt kol och svavel, var mer motståndskraftiga och mindre benägna att platta ut än sina ömtåliga biologiska motsvarigheter.

"Mikrober har inga ben, Cosmidis förklarar. "De har inte skinn eller skelett. De är bara squishy organiskt material. Så för att bevara dem, du måste ha mycket specifika förhållanden" - som låga fotosynteshastigheter och snabb sedimentavsättning - "så det är lite ovanligt när det händer."

På en nivå, deras upptäckt komplicerar saker och ting:att veta att dessa former kan formas utan liv och bevaras lättare än bakterier tvivlar, rent generellt, på vår rekord av tidiga liv. Men ett tag, geobiologer har vetat bättre än att enbart förlita sig på morfologi för att analysera potentiella mikrofossiler. De för in kemi, för.

De "organiska kuverten" Nims skapade i labbet bildades i en miljö med hög svavelhalt, replikerande förhållanden på den tidiga jorden (och varma källor idag). Pyrit, eller "dums guld, " är ett järnsulfidmineral som sannolikt skulle ha bildats under sådana förhållanden, så dess närvaro skulle kunna användas som en ledstjärna för potentiellt problematiska mikrofossiler. "Om du tittar på gamla stenar som innehåller vad vi tror är mikrofossiler, de innehåller mycket ofta också pyrit, " säger Cosmidis. "För mig, det borde vara en röd flagga:"Låt oss vara mer försiktiga här." Det är inte så att vi är dömda att aldrig kunna berätta vad de verkliga mikrofossilerna är. Vi måste bara bli bättre på det."