大型安徽絲藻提供生物固氮的最早化石證據

　　近日,中國科學院南京地質古生物研究所早期生命研究團隊龐科博士等,發現了具有多細胞和細胞分化的大型安徽絲藻,認為其是早期生物固氮的最早化石證據,相關成果于2月2日在線發表在《細胞》出版集團《當代生物學》（Current Biology）雜志上。

　　據悉,龐科和唐卿（現為美國弗吉尼亞理工大學博士研究生）等人,在袁訓來研究員、肖書海教授（美國弗吉尼亞理工大學）的指導下,自2010年以來,對安徽壽縣新元古代早期拉伸紀地層劉老碑組（約8億年前）中保存的碳質膜化石進行系統地浸泡和挖掘。

　　起初,在浸泡出的碳質膜微體化石中,團隊發現了包括多絲藻和管狀絲藻在內的絲體化石,但其主要為絲狀藍藻的膠鞘所留存,并沒有保存真正的細胞結構,僅極少數絲體保存了細胞隔壁。

　　隨著挖掘工作的同步進行,團隊在劉老碑組中的巖石手標本上發現碳質膜宏體化石丘爾藻中保存了多細胞結構,受此啟發,在挖掘過程中開始關注一種長度通常小于1毫米的絲體化石。

　　龐科告訴《中國科學報》記者：“這種絲體化石因其個體極小,介于多數微體和宏體化石的體型之間,在挖掘過程中容易被忽視,但采用浸泡的方法又獲取不到其全貌,因而在前人的研究中認為僅是一種管狀化石,沒有得到重視。”

　　團隊研究人員在多年的挖掘中,累計獲得了數百枚絲體化石,通過在高倍實體顯微鏡下的仔細觀察,發現其中絕大多數保存了較好的多細胞和細胞分化的結構,并將其命名為大型安徽絲藻,提供了早期生物固氮的最早化石證據。

　　這里的大型安徽絲藻為單列的絲體化石,并由一層薄的胞外膠鞘包裹。除了單獨保存的絲體以外,既能以若干絲體組成聚合體的形式保存,亦能與其他絲狀化石一起形成底棲的微生物席。團隊通過二分裂、藻殖段、厚壁孢子以及其他形態學、埋藏學等特征共同揭示了大型安徽絲藻是一種具異形胞的藍藻化石。

　　龐科指出：“雖然大型安徽絲藻的細胞寬度較大,但是現生最大的絲狀藍藻（如巨顫藻和巨大鞘絲藻）以及部分絲狀藍藻化石（如卷曲藻等）的細胞大小與其有所重疊,甚至比其更大。”

　　團隊通過對大型安徽絲藻的多細胞結構和細胞分化現象的發現,將最早可靠的具異形胞的藍藻化石記錄由泥盆紀（約4.1億年前）向前推進到新元古代早期（10～7.2億年前）,提供了早期生物固氮的最早化石證據,以及念珠藻目和真枝藻目藍藻從其他藍藻中分化出來的最小年齡估值。

　　龐科等人推測,在比新元古代更老的古－中元古代地層（25-10億年前）當中,也保存了大量的絲狀藍藻化石,但是它們都沒有可靠的異形胞或厚壁孢子,這意味著具異形胞的藍藻很可能起源于新元古代早期。

　　藍藻的異形胞是為了應對氧氣濃度上升、保護其中對氧氣敏感的固氮酶而產生,“大型安徽絲藻亦能從生物學方面也證實了新元古代早期地球氧化還原環境的轉變。”龐科說。