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[历史] 地球早期生物固氮的最早化石证据:安徽寿县发现8亿年前蓝藻家族中的“大型安徽丝藻”

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aatest 发表于 3 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 

地球早期生物固氮的最早化石证据:安徽寿县发现8亿年前蓝藻家族中的“大型安徽丝藻”

地球早期生物固氮的最早化石证据:安徽寿县发现8亿年前蓝藻家族中的“大型安徽丝藻”







8亿年前的地球,陆地上光秃秃一片,海洋里则是藻类占主导……经过多年研究,中科院南京地质古生物研究所早期生命研究团队,在安徽寿县发现了8亿年前蓝藻家族中的“大型安徽丝藻”,神奇的是,这些藻具有异形胞,能保护固氮酶不失去活力,“这说明,8亿年前的藻类,已经具有固氮功能了。这把生物固氮证据往前推进了4亿年。”中科院南京地质古生物研究所博士庞科介绍说。这一研究成果,于2月2日在线发表在《细胞》出版集团《当代生物学》杂志上。

为研究蓝藻,科学家先养“藻”

“‘大型安徽丝藻’是在安徽寿县八公山地区发现的。这一带的化石,我们早在上世纪90年代就开始关注了。”中科院南京地质古生物研究所研究员袁训来介绍说,这一地区的化石地层约为8亿年前,曾经发现过大量的丘尔藻和塔乌藻化石。而“大型安徽丝藻”被关注发现则是2013年左右。

眼前,被称为“大型安徽丝藻”的化石,其实只有巴掌大小,仔细看上面有一圈的黑色小细丝,有点凌乱。借助显微镜,现代快报记者发现,那些丝藻就像一团团头发丝。“想要发现这样的化石,得要非常细心,而且得练就火眼金睛才行。因为它们在普通人眼里,就是普通石头。”袁训来说。

庞科是如何发现这些化石的呢?“我专门养过蓝藻,这些蓝藻和现在的蓝藻有差别。”庞科说,他本科的研究课题就是蓝藻,为了研究,曾经养了很多蓝藻。

8亿岁蓝藻,是“微型氮肥加工厂”

8亿年前,地球上一片荒凉,今天寿县所属的华北片区东南部是一片超级海域,在浅海地带,表面漂浮着蓝藻家族……

作为蓝藻家族的一员,“大型安徽丝藻”有什么独特的生活习性?庞科他们通过研究发现,8亿岁的“大型安徽丝藻”虽然细小如发丝,但功能很强大。庞科说,“大型安徽丝藻”具有异形胞,这是一种缺乏光合结构、通常比普通营养细胞大的厚壁细胞,其中含有丰富的固氮酶,是蓝藻进行固氮作用的场所。“具体来说,它们是微型氮肥加工厂。”

庞科说,氮是生命的基本组成元素之一,也是一种很顽固的元素,不溶于水。“氮元素,对于整个生物圈的氮循环是非常重要的,而我们发现的蓝藻在8亿年前,就能通过生物固氮的作用,将空气中的氮气固定到自己体内,从而使氮元素进入生物圈进行循环,以供其他生物利用。这非常了不起。”

这一发现也把生物固氮的证据也往前推进了4亿年。

间接证明8亿年前地球氧含量抬升

“蓝藻从30亿年前就有了,而具有固氮功能的蓝藻,8亿年前才出现。”袁训来说,蓝藻家族从诞生以来,它们的形态在漫长的岁月中并没有太大的变化。

而“大型安徽丝藻”的化石的发现,也间接证明地球在8亿年前地球氧含量呈上升之势。

“8亿年前地球氧含量比我们现在低很多,但那时候没有动物,只有进行光合作用的生物,这样一来地球上的氧含量逐渐攀升。因为氧含量高了,不断发生氧化反应。在这样的环境下,大型安徽丝藻为了防止体内的氮流失,保护其中对氧气敏感的固氮酶,于是出现了异形胞,而细胞膜具有隔离氧的作用。”袁训来对现代快报记者说。

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