精美的 3D 化石表明植物进化得比我们想象的还要早

这些生物在 5 次大灭绝和 50 亿年中几乎没有变化。

Protocodium sinense 的复合视图,这是一种 5.41 亿年前的新绿藻物种。 左侧是化石的外部视图,然后是外层视图(绿色)和内核图像(金色)。 (图片来源:塞德里克·阿里亚)
Protocodium sinense 的复合视图,这是一种 5.41 亿年前的新绿藻物种。 左侧是化石的外部视图,然后是外层视图(绿色)和内核图像(金色)。 (图片来源:塞德里克·阿里亚)

保存在三个维度上的最古老的绿藻可能暗示植物的起源比以前认为的要早。

这些化石的历史超过 5.41 亿年,处于埃迪卡拉纪晚期(6.35 亿至 5.41 亿年前)。这是在寒武纪时期(5.41 亿至 4.854 亿年前)的风口浪尖,当时生命突然多样化,被称为寒武纪大爆发。这些化石很小——直径只有半毫米——但保存完好,包括排列在其外层的凹凸不平的管状结构和构成其核心的大量精致细丝。他们来自中国中部的陕西省,那里是埃迪卡拉纪晚期的浅海。

绿藻是至少在 10 亿年前出现的植物王国的成员,但这一新发现表明,现代藻类物种的多样性比人们想象的更早存在,这可能会使植物王国的起源再推迟 100 年百万年,研究人员于 9 月 21 日在 BMC 生物学杂志上报道。古老的藻类非常复杂,几乎与现代海藻属Codium相同。

研究合著者、生态学和进化学博士后研究员 Cédric Aria 说:“在埃迪卡拉纪发现如此接近 Codium 的东西可能会推动绿藻的起源,当然还有整个植物界的起源。” 多伦多大学和皇家安大略博物馆的生物学。

现代类似物

这些标本来自被称为高家山生物群的丰富化石沉积物,其中一些化石保存在三个维度上,而不是被压扁。 该研究的合著者来自中国西安的西北大学,要求 Aria 看一看这五种藻类标本,这些标本与世界其他地方晚期埃迪卡拉纪所见的任何其他标本都不匹配。

晚期埃迪卡拉纪绿藻的外部和内部视图。 (图片来源:Shu Chai、Cédric Aria 和洪华)
晚期埃迪卡拉纪绿藻的外部和内部视图。 (图片来源:Shu Chai、Cédric Aria 和洪华)

Aria 和他的同事很快从化石的结构中意识到它们是绿藻,但研究人员在已知的古代藻类物种中找不到任何相似的东西,因此他们开始梳理更新的物种。 就在那时,他们发现古老的藻类看起来几乎与现代的 Codium 完全一样。 (绿藻有多种形式,从单细胞植物到复杂的多细胞海藻。)Aria 说,除了古代藻类的大小约为现代单细胞 Codium 的一半之外,这些藻类是相同的。

“这当然是一个惊喜,”他说。 “这真的是一个尤里卡时刻。”

Aria 说,人们普遍认为寒武纪大爆发之前的物种相对简单。 但是,从 5.41 亿年前发现的这种复杂绿藻的新发现表明,埃迪卡拉纪的多样性比预期的要多。 Aria 说,可能是时候重新评估这个时代的一些二维化石,看看它们是否也可能是 Codium。

坚韧的植物

研究人员将新物种命名为 Protocodium sinese,大致意思是“来自中国的第一个 Codium”。 Aria 说,藻类是幸存者。自埃迪卡拉纪晚期以来它基本保持不变的事实表明,这群绿藻很早就找到了它的进化生态位,并以某种方式设法在五次大规模灭绝和超过 50 亿年的变化中坚持了下来。今天,Codium 物种在许多地方都是侵入性的,超过了本地海藻和藻类。

Aria 说:“它很早就赢了,只是保持了它。”

藻类不是当今陆地植物的直系祖先。到埃迪卡拉纪晚期,绿藻已经从后来长出陆地植物的分支中分离出来。这项新研究确实表明,这种分裂——也许是植物生命的普遍出现——在历史上比以前认为的要深。科学家们试图利用现代物种基因组的推论和古生物学记录中看到的突变率来计算生物体相互分支的时间。 Aria 说,如果早期的绿藻比人们想象的更加多样化,那么整个进化过程的开始也可能比科学家们想象的要早。

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