中美科学家5月13日公布,在中国发现了6亿年前的地衣化石,这是目前已知的最早的原始陆生生物。
此前,被科学界认定的最古老的地衣化石出自苏格兰,距今4亿年。5月13日出版的美国《科学》杂志发表了中国古生物学家袁训来、肖书海和美国科学院院士、古植物学家托马斯·泰勒对这一发现的最新研究成果。“地衣是海洋生命进军陆地的先遣部队,”中国科学院南京地质古生物所研究员袁训来说,“6亿年前,地球表面很可能像现在的火星表面一样,一望无际、毫无生机。在浅海中繁衍的地衣逐渐登上陆地,它们产生的地衣酸腐蚀了岩石中的矿物质,为高等植物在陆地的生长提供了土壤。”
三位科学家对出自贵州省的3块似地衣化石的研究表明,地衣结构出现在6亿年前。这为探索海洋生命向陆地转移提供了重要依据。
在地球46亿年的历史上,已知海洋生命存在了38亿年,高等植物存在了4.3亿年。新的研究成果将地衣出现的时间提前到6亿年前,是地球早期生命研究的一项重大进展。而生命起源和演化一直是当今科学界一大待解之谜。
2003年5月,袁训来与助手在贵州瓮安生物群采集了一批化石,其中3块在生物显微镜下呈现出“令人惊奇”的网格状地衣剖面,许多蝌蚪状真菌丝状体环绕着球状蓝藻,部分丝状体还与梨形的真菌孢子相连,整个形态结构与现代地衣非常类似。
常见于岩石和树皮表面的地衣是最简单的生物之一,为真菌和藻类的共生体,其中藻类利用光合作用为共生体提供营养物质,真菌则为共生体提供水分和无机盐,它们相互支持、密不可分。
“陆地拓荒者”——地衣的生成,使陆生动植物乃至人类的出现成为可能,荒凉的陆地才得以逐渐形成今天生物多样性的景象。
“研究表明,6亿年前海洋中蓝藻与真菌已相互依存,也显示在高等生物登陆前的2亿年间,地衣可能已经开始改造地表岩石圈。由于早期地衣的贡献,地球陆地才象海洋一样,逐渐变成了一个生机盎然、植物繁茂的美丽世界。”袁训来说。
美国科学家正在研究利用地衣改造火星陆面,以期使之适宜未来人类居住。
在地球上有"树"这种植物出现,陆地上到底是什么样子?这是人类长期以来梦寐以求想解开的一个谜。今天,美国《科学》杂志发表了由中美科学家合作完成的重要研究成果:“六亿年前最古老地衣的发现”,标志着人类在地球早期生命研究方面取得重大进展。
这一研究成果由中国年轻古生物学家、中国科学院南京地质古生物研究所研究员袁训来与美国维吉尼亚工学院肖书海博士和堪萨斯大学托马斯.泰勒教授共同合作完成。
“我们对维管植物出现以前的陆地情形知之甚少,也许,当我们透过“勇气”号的照相镜头观察火星表面,就能够想象出早期地球陆地表面的模样:到处是一望无际、毫无生机的荒漠!”袁训来在昨天下午这一研究成果的新闻发布会上介绍说,“也许,在六亿年前,真菌和藻类发展到了共生的关系之后,它们形成的地衣随着潮涨潮落在海边首先登上了陆地,并对陆地进行改造,把坚硬的岩石变成营养丰富的土壤,从而适合陆地高等植物的生长。从此以后,地球的陆地也象海洋一样,渐渐变成了一个充满生机的美丽世界!”
人近十年来,“瓮安生物群”的发现是地球早期生命研究领域的重大事件之一。“瓮安生物群”是一个生活在距今约六亿年前浅海中的、以真核生物为主体的生物群,其中的生物化石都是以立体形式保存在磷块岩之中,该化石生物群是新元古代大冰期之后和寒武纪生物大爆发之前真核生物辐射的典型代表。自二十世纪八十年代发现以来,科学家们先后报道了数量众多且具有细胞结构的红藻和绿藻、单细胞浮游藻类、动物胚胎、腔肠动物和一些其他类型的可疑动物化石。此次袁训来等在《科学》上发表的、新发现的地衣化石也是保存在贵州省瓮安磷矿距今约六亿年的黑色磷块岩中,它们是由球状蓝藻和真菌组成,真菌的丝状体环绕球状蓝藻分布,部分丝状体的一端还与一个梨形的真菌孢子相连。从蓝藻和真菌的保存来看,它们与泥盆纪和现代的地衣具有类似的结构特点。
据论文第一作者袁训来介绍,地衣是改造陆地表面的先驱者,使陆地变成能够适合其他高等植物生长的环境。地衣是真菌和藻类(主要是蓝藻、绿藻)的共生体,在现代地球表面裸露的岩石上、粗糙的树皮表面,常常可以看到颜色各异、形似花瓣的斑痕,这就是地衣。地衣中的藻类能够进行光合作用,为共生的真菌和藻类本身提供营养物质;真菌则吸收土壤中的水分和无机盐,以满足藻类植物生活的需要,同时,真菌的菌丝在环境干燥的时候,还对藻类的细胞起保护作用。地衣能够适应很多极端环境,如,荒漠、高山冰川、裸露的岩石、南极大陆,常常生活着一望无际的广大地衣群落。
此次在贵州省瓮安磷矿距今约六亿年的黑色磷块岩中地衣化石的新发现的意义在于:
(1) 使已知最早的地衣化石的地质记录提前了整整2亿年,地质时代为前震旦纪(埃迪卡拉纪)。在地质记录中,地衣化石非常稀少,以前报道的最早的地衣化石来自苏格兰距今约四亿年前的泥盆纪硅质结核中;真菌化石的报道也很少,最早的、可靠的真菌化石记录是距今约四亿六千万年的奥陶纪。
(2) 证实了分子生物学的推测。 自泥盆纪之后,由子囊菌(或担子菌)与蓝藻(或绿藻)共生形成的地衣对地表岩石进行广泛的改造作用,现代海洋中的真菌,特别是子囊菌与蓝藻、绿藻、褐藻或红藻都有不同程度的寄生和共生关系。从共生真菌的分子系统树的研究来看,不同地衣的起源时间各不相同,而与蓝藻相结合的壶菌或根菌的起源时间可能更早。新发现证实了这一分子生物学的推测。
(3) 表明在六亿年前的海洋中蓝藻与真菌已经发展到了相互依存的共生关系,同时也预示着在维管植物登陆前的两亿年间,地衣可能已经对地表岩石圈进行了改造,并成为陆地生态系统建立的先行者。
5月13日,美国《科学》杂志发表了由我国年轻古生物学家、中国科学院南京地质古生物研究所研究员袁训来与美国维吉尼亚工学院肖书海博士和堪萨斯大学托马斯·泰勒教授合作完成的重要研究成果——“六亿年前最古老地衣的发现”一文,标志着中美科学家在地球早期生命研究方面,取得了重大进展。
近十年来,“瓮安生物群”的发现是地球早期生命研究领域的重大事件之一。“瓮安生物群”是一个生活在距今约六亿年前浅海中的、以真核生物为主体的生物群,其中的生物化石都是以立体形式保存在磷块岩之中,该化石生物群是新元古代大冰期之后和寒武纪生物大爆发之前真核生物辐射的典型代表。自二十世纪80年代发现以来,科学家们先后报道了数量众多且具有细胞结构的红藻和绿藻、单细胞浮游藻类、动物胚胎、腔肠动物和一些其他类型的可疑动物化石。此次袁训来等在《科学》上发表的、新发现的地衣化石也是保存在贵州省瓮安磷矿距今约六亿年的黑色磷块岩中,它们是由球状蓝藻和真菌组成,真菌的丝状体环绕球状蓝藻分布,部分丝状体的一端还与一个梨形的真菌孢子相连。从蓝藻和真菌的保存来看,它们与泥盆纪和现代的地衣具有类似的结构特点。
据论文第一作者袁训来介绍,地衣是改造陆地表面的先驱者,使陆地变成能够适合其他高等植物生长的环境。地衣是真菌和藻类(主要是蓝藻、绿藻)的共生体,在现代地球表面裸露的岩石上、粗糙的树皮表面,常常可以看到颜色各异、形似花瓣的斑痕,这就是地衣。地衣中的藻类能够进行光合作用,为共生的真菌和藻类本身提供营养物质;真菌则吸收土壤中的水分和无机盐,以满足藻类植物生活的需要,同时,真菌的菌丝在环境干燥的时候,还对藻类的细胞起保护作用。地衣能够适应很多极端环境,如,荒漠、高山冰川、裸露的岩石、南极大陆,常常生活着一望无际的广大地衣群落。
此次在贵州省瓮安磷矿距今约六亿年的黑色磷块岩中地衣化石的新发现的意义在于:
使已知最早的地衣化石的地质记录提前了整整2亿年,地质时代为前震旦纪(埃迪卡拉纪)。在地质记录中,地衣化石非常稀少,以前报道的最早的地衣化石来自苏格兰距今约四亿年前的泥盆纪硅质结核中;真菌化石的报道也很少,最早的、可靠的真菌化石记录是距今约四亿六千万年的奥陶纪。
证实了分子生物学的推测。自泥盆纪之后,由子囊菌(或担子菌)与蓝藻(或绿藻)共生形成的地衣对地表岩石进行广泛的改造作用,现代海洋中的真菌,特别是子囊菌与蓝藻、绿藻、褐藻或红藻都有不同程度的寄生和共生关系。从共生真菌的分子系统树的研究来看,不同地衣的起源时间各不相同,而与蓝藻相结合的壶菌或根菌的起源时间可能更早。新发现证实了这一分子生物学的推测。
表明在六亿年前的海洋中蓝藻与真菌已经发展到了相互依存的共生关系,同时也预示着在维管植物登陆前的两亿年间,地衣可能已经对地表岩石圈进行了改造,并成为陆地生态系统建立的先行者。
袁训来说:“我们对维管植物出现以前的陆地情形知之甚少,也许,当我们透过“勇气”号的照相镜头观察火星表面,就能够想象出早期地球陆地表面的模样:到处是一望无际、毫无生机的荒漠! ...... 也许,在六亿年前,真菌和藻类发展到了共生的关系之后,它们形成的地衣随着潮涨潮落在海边首先登上了陆地,并对陆地进行改造,把坚硬的岩石变成营养丰富的土壤,从而适合陆地高等植物的生长。” 从此以后,地球的陆地也象海洋一样,渐渐变成了一个充满生机的美丽世界!
该项研究得到了国际科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的资助。