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細(xì)菌不可以保存為化石是錯誤的。科學(xué)家曾在35億年前的古老地層中發(fā)現(xiàn)了類似藍(lán)細(xì)菌的化石。藍(lán)細(xì)菌比大部分細(xì)菌都大，能夠分泌一層薄薄的細(xì)胞壁。最重要的是，藍(lán)細(xì)菌能夠形成大的層狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)被稱為疊層石。如果將這種疊層石磨成薄薄的片，在其中可能發(fā)現(xiàn)保存精細(xì)的藍(lán)細(xì)菌和藻類化石。

除了藍(lán)細(xì)菌以外，化石細(xì)菌的數(shù)量并不多。在特定的化學(xué)條件下，細(xì)菌細(xì)胞被無機(jī)鹽取代后，形成活細(xì)胞的復(fù)制品或者假晶。一些細(xì)菌能夠分泌鐵質(zhì)的外鞘，有時也能形成化石。

有些細(xì)菌可以鉆入動物的外殼或巖石中，在殼內(nèi)或巖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(rèn)識它們。另外，琥珀中通常能保存大量精美的細(xì)菌，有些細(xì)菌甚至經(jīng)過億萬年之后還能存活。