細菌不可以保存為化石是錯誤的。科學家曾在35億年前的古老地層中發現了類似藍細菌的化石。藍細菌比大部分細菌都大,能夠分泌一層薄薄的細胞壁。最重要的是,藍細菌能夠形成大的層狀結構,這種結構被稱為疊層石。如果将這種疊層石磨成薄薄的片,在其中可能發現保存精細的藍細菌和藻類化石。
除了藍細菌以外,化石細菌的數量并不多。在特定的化學條件下,細菌細胞被無機鹽取代後,形成活細胞的複制品或者假晶。一些細菌能夠分泌鐵質的外鞘,有時也能形成化石。
有些細菌可以鑽入動物的外殼或岩石中,在殼内或岩石中形成微小的管道,因此可以通過分析不同時期動物外殼化石的這些管道間接認識它們。另外,琥珀中通常能保存大量精美的細菌,有些細菌甚至經過億萬年之後還能存活。
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