在地球上,存在着一个非常神秘的生物世界,它们对地球上的生态系统至关重要。生物学家将这个世界称为“隐藏的王国”,而居住在这个王国的生物就是真菌。据估计,真菌的种类可能高达500多万种,可是已被科学家所知道的却只有10万种。在这个王国里,有霉菌、酵母菌、锈菌和蘑菇,它们受到的关注要远远少于植物或动物。而其中大家最为陌生的,可能就是真菌化石了。
变成了化石的真菌是极其罕见的,这主要是因为真菌实在太“脆弱”、太易分解了。多年来,科学家一直希望能将真菌的化石记录与真菌的DNA分析结果进行比较。但它们的一些关键形态特征只能通过显微镜和化学分析才能确定。这其中包括由微观的丝状细丝构成的复杂网络,以及由几丁质构成的细胞壁,这些都是我们无法用肉眼看到的。
在此之前,我们可以确认的最古老的真菌化石大约可以追溯到4.5亿年前,这个时间大约与植物从海洋迁移到陆地上相同。这一时期内的一种著名真菌化石叫巨型蘑菇化石(Prototaxites),它们可以高达8米多,在很长一段时间里,人们曾一直误认为它们是树。
之前,一些科学家用基于DNA的“分子钟”分析方法,发现真菌的进化可能始于比4.5亿年更早的时间,大概在7.6亿到10.6亿年前。
但是一直以来,并没有化石记录可以验证这一观点。最近,在加拿大北极圈内的一个地区,来自比利时和加拿大的研究人员在页岩中发现了一些微生物化石标本,而这些化石大约已经有10亿年历史了。他们从化石中检测到了几丁质,提取出已成为化石的真菌孢子和菌丝,这使得研究人员开始相信,这些在10亿年前变成了化石的微生物就是真菌。
这一发现填补了化石记录的空白,它们的存在表明了真菌可能在植物出现之前就已经占领了陆地。
研究人员将这些真菌命名为Ourasphaira giraldae,并在近期的《自然》期刊上刊登了这一结果。这些真菌化石所在的岩石可能曾经是浅水河口的一部分。这样的环境是非常有利于真菌生长的,因为这里有富含营养的水和被冲刷而来的有机物。古老的沿海栖息地具有高盐度、高矿物质和低含氧量的特点,因此细胞壁不会轻易分解,从而为完美地保存真菌细胞壁内的几丁质分子提供了优异的条件。
从真菌在地球上出现开始,在过去的十亿年间,它们在塑造地球的陆地生物圈中可能扮演了非常重要的角色。在5亿年前,第一批出现在陆地上的植物与真菌形成了亲密的伙伴关系。因为早期的植物没有根,它们需要依靠它们的真菌伙伴向外扩散到原始的矿物土壤中。真菌菌丝会通过分泌有机酸来溶解岩石并从中提取营养物质。作为回报,植物会将通过光合作用产生的营养物质转移给真菌。
这种发生在早期植物和真菌之间的资源交换,大大地促进了地球植物群的生长、进化和多样化,使其转变成越来越复杂的物种、群落和生态系统。这一幕至今仍在发生,超过90%的陆地植物都与这种或那种真菌相互关联,有些植物甚至需要完全依赖于真菌的帮助才能生存。
总的来说,发现这些化石具有两大重要意义。首先,这些化石协调了基于DNA和古生物学对真菌起源的判断,将真菌的起源追溯到了至少10亿年前;其次,从这些化石中,我们可以找到与第一批真菌生存环境有关的线索。目前,科学家面临的主要挑战是要确定这些古代真菌是否起源于陆地,并且还要确定它们在生命进化树上的位置。接下来,研究人员将会把研究重点放在发现更多的真菌化石上,为我们理解对早期生物圈的进化带来飞跃性的进展。