意外发现的稀有藻类化石填补了进化的空白

时间:2021年3月24日
来源:Geological Society of America

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当一名地球生物学研究生徒步进入加拿大偏远育空地区的山区时,她希望能找到早期生命的显微化石。即使有详细的野外计划,找到合适岩石的几率也很低。不过,她非但没有空手而归,反而带着当时最重要的一些化石徒步返回。

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当地球生物学研究生凯蒂·马洛尼徒步进入加拿大偏远育空地区的山区时,她希望能找到早期生命的显微化石。即使有详细的野外计划,找到合适岩石的几率也很低。然而,她非但没有空手而归,反而带着当时最重要的一些化石走了回来。

真核生物(含细胞核的DNA细胞)在20亿年前进化,几亿年来,随着氧气在地球大气层中的积累,光合藻类一直占据着比赛场地。地球生物学家认为藻类首先在陆地淡水环境中进化,然后转移到海洋。但这种进化转变的时间仍然是个谜,部分原因是早期地球的化石记录很少。她和她的合作者发现了大约9.5亿年前在海底共同繁衍的多种藻类的宏观化石,这些藻类栖息在浅海的细菌丘之间。这一发现在一定程度上填补了藻类与更复杂生命之间的进化鸿沟,为真核生物进化提供了关键的时间限制。

尽管马龙尼的现场小组组长、沉积学专家加伦·哈尔弗森(Galen Halverson)在该地区工作多年,他仔细选择了现场地点,马洛尼说:“我在想,也许我们会发现一些微体化石。”。她没有想到找到更大的化石的可能性。”所以当我们开始寻找保存完好的标本时,我们停止了一切,整个团队聚集起来收集更多的化石。然后我们开始发现这些巨大复杂的石板,上面有数百个标本。那真是令人兴奋!”

确定像马洛尼发现的那些遗迹是否是生物成因的(由活的有机体形成的)是古生物学中必要的一步。虽然这个决定最终是在实验室里做出的,但有几件事让她在实地有所收获。这些痕迹非常弯曲,是生命的一个很好的指示器,而且里面有可见的结构。事实上,成百上千的化石缠绕在一起为她敲定了交易。

很少有人会注意到那天的化石。

“我们真的很幸运,凯蒂在那里找到了它们,因为乍一看,它们其实什么都不像,”马洛尼的顾问马克·拉弗拉姆(Marc Laflamme)说凯蒂习惯于看那些看起来很奇怪的化石,所以她有一点眼光说,“这是值得一看的东西。”

马龙尼和她的同事们在现场把沉重的石板扔进他们的直升机里,以便安全地运回多伦多密西索加大学(University of Toronto Mississauga)的实验室。她、拉弗拉姆和他们的合作者利用显微镜和地球化学技术证实这些化石确实是早期的真核生物。然后,他们详细地绘制了标本的细胞特征,使他们能够识别出群落中的多种物种。

当马洛尼和她的合著者在写他们的结果时,他们确信他们已经找到了这个关键时期的第一批宏观标本。不过,在同行评议过程中,他们收到一位合作者的消息,称中国的另一个研究小组差不多在同一时间发现了类似的发现——类似时期的大型化石。这并没有阻止他们。

“朋友之间的几亿年是什么?”拉弗拉姆笑了。”我认为我们的化石有更多的细节,这使它们更容易解释。。。它们很漂亮。它们很大,很详细,有解剖学。你的眼睛只会被它们吸引。”

最终,拥有两组几乎同时出现的大型化石只能改善真核生物进化的时间轴,作为基于DNA的生物测年技术的关键校准点。这些新化石还将藻类生活在海洋环境中的时间推后,表明陆地湖泊已经发生了进化。但对于沉积学专家马洛尼来说,他们也提出了关于岩石记录中保存了什么以及为什么的问题。“藻类在早期变得非常重要,因为它们在氧化和生物地球化学循环中的作用,”马洛尼说那么,为什么它们要花这么长时间才能可靠地出现在化石记录中呢?这无疑让我们更多地思考动物生态系统,以及我们是否看到了全貌,或者我们是否因为缺乏保护而错过了很多东西。”

整个项目一直在为马龙尼服务,马龙尼的研究重点是最近生物群中的藻类。”她说:“我从没想过会对藻类着迷。”但当我开始研究现代藻类,发现它们在可持续发展和气候变化中扮演着多么重要的角色时,我惊喜不已——所有这些我们今天要处理的重大问题。因此,这对藻类起源的故事做出了惊人的贡献。”

这项实地调查是在第一民族纳秋尼亚克敦的传统土地上获得许可证并征得他们的同意进行的

Journal Reference:

  1. Katie M. Maloney, Galen P. Halverson, James D. Schiffbauer, Shuhai Xiao, Timothy M. Gibson, Maxwell A. Lechte, Vivien M. Cumming, Alexie E.G. Millikin, Jack G. Murphy, Malcolm W. Wallace, David Selby, Marc Laflamme. New multicellular marine macroalgae from the early Tonian ofnorthwestern Canada. Geology, 2021; DOI: 10.1130/G48508.1

Geological Society of America. "Rare fossilized algae, discovered unexpectedly, fill in evolutionary gaps." ScienceDaily. ScienceDaily, 23 March 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210323150719.htm>.
Geological Society of America. (2021, March 23). Rare fossilized algae, discovered unexpectedly, fill in evolutionary gaps. ScienceDaily. Retrieved March 23, 2021 from www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210323150719.htm
Geological Society of America. "Rare fossilized algae, discovered unexpectedly, fill in evolutionary gaps." ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210323150719.htm (accessed March 23, 2021).

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