中国科学家在长城脚下发现生命演化新秘密

作者: 盛捷、苗兰云等

来源: 科学大院

发布日期: 2024-01-27 07:26:14

中国科学家在长城脚下发现16.3亿年前的多细胞真核生物化石,这是迄今全球发现最早的多细胞真核生物化石记录,表明真核生物出现之后便迅速发生了复杂的多细胞化演化,为揭示复杂生命的起源和早期演化过程提供了新的思考。

很多人都了解地球上漫长的生命演化史:在38亿年的时光中,生物从原核生物到真核生物,从单细胞真核生物到多细胞真核生物,逐步从简单生命演化成复杂生命。在现在的地球上,包括人类在内的动物、陆生植物、真菌和宏体藻类等,都是复杂生命,也都是多细胞真核生物。生命系统发生树(图片来源:维基百科)那么,多细胞真核生物是何时在地球上出现的呢?这可是生命演化史上的重大关键事件之一。

之前的研究证明,这个时间是距今15.6亿年前。会不会更早呢?2024年1月25日,中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员领导的“地球-生命系统早期演化”团队回答了这个问题。团队成员中国科学院南京地质古生物研究所博士苗兰云在华北燕山地区16.3亿年前地层中发现多细胞真核生物化石,这些保存精美细胞结构的微体化石被认为是迄今全球发现最早的多细胞真核生物化石记录。

该科研成果发表在最新一期的《科学进展》(Science Advances)杂志上(点击文末“阅读原文”直达论文)。

研究团队为什么要把目光锁定在这里?大家不了解的是,对于地质古生物学来说,燕山山脉有着更加非凡的意义。

长城脚下,是一套被称为“长城系”和“蓟县系”的岩石,为距今18亿年到13亿年前的寒武纪沉积地层,近万米厚,是全球开展地球早期地质历史和生命演化的最好、最经典的地区之一,以天津蓟县(现称蓟州)地区为代表。1984年我国在天津蓟县成立第一个国家级自然保护区,2001年天津蓟县国家地质公园成立,这里记录着燕山的自然风光、文化古迹和独特的地质记录。

研究团队采用激光拉曼光谱仪对壮丽青山藻和同一个页岩样品中提取到的3种蓝细菌(多细胞原核生物)化石的有机质成分进行谱学对比分析。拉曼光谱特征表明,与同层位的多细胞原核生物相比,壮丽青山藻经历了低级变质作用,不可能是现代生物污染。而且化石的有机质组成明显不同于蓝细菌化石,进一步支持了多细胞真核生物属性的解释。

本次发现的含化石地层的顶部有一层火山凝灰岩,前人曾通过锆石铀-铅同位素定年结果为16.35亿,这为新发现的化石提供了直接的年龄约束。因此,“壮丽青山藻”被认为是迄今全球发现最早的多细胞真核生物化石记录。距今16.3亿年前!

根据以上“证明题”的论证过程,研究人员可以确定,壮丽青山藻是目前最早的具细胞结构的多细胞真核化石(距今16.3亿年前),且可能是已经灭绝了的真核藻类(具体亲缘关系未知)。

由于真核藻类(泛色素体植物)属于冠群真核生物(现代真核生物)的一个支系,如果壮丽青山藻可以确认为是营光合作用的真核藻类,那么真核生物最后共同祖先(LECA)应不晚于16.3亿年前,比当前学界普遍接受的时间提前了近6亿年之久。这为进一步揭示复杂生命的起源和早期演化过程的奥秘以及元古宙地球环境演变提供了新的思考。

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