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16亿年藻类化石揭示真核生物起源

2019-06-12 19:00

由法国等多国科学家组成的研究小组在7月1日出版的英国《自然》杂志上称,他们对来自加蓬的化石的最新研究发现,多细胞生物起源于21亿年前,而非此前人们认为的6亿年前。 该研究团队由法国普瓦捷大学的阿伯德拉扎克・阿尔巴尼教授领导。据研究人员介绍,地球上最早的生命迹象出现于35亿年前,主要以原核生物形式存在,原核生物是一种无细胞核的单细胞生物,包括细菌和蓝细菌,是现存生物中最简单的一群。在距今约6亿年前的寒武纪,各种生物以爆炸性的速度涌现,这种现象被古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”。 然而,生命的多样化过程实际上发生于距今35亿年到6亿年前的元古代,在此期间出现了真核生物,它们与原核生物的最大不同是拥有细胞核,而且具有更复杂的组织和新陈代谢形式。不过,此前科学家很少发现中元古代(距今16亿年至10亿年前)之前多细胞生物存在的证据。 该研究团队于2008年在加蓬的弗朗斯维尔意外发现了250多个保存完好的生物化石,并对其中100多个进行了深入细致的研究。科学家对其周围沉积物进行测算,结果表明,这些化石已有21亿年的历史。另外,这些化石标本的长度介于10―12厘米之间,非常大而且结构复杂。科学家表示,它们既不可能是原核生物,也不可能是单细胞真核生物。 在分析中,研究人员采用了很多先进的技术来确定这些化石标本的属性,以及重构当时的生活环境。比如,利用离子探测器对化石中各种硫同位素的成分进行测定,得以精确了解各种有机物的比例。研究人员也借助超复杂的高分辨率3D扫描仪绘制出了这些标本的3D图像,结果显示,这些生物化石正是多种组织的结合体,而且它们也是迄今为止发现的最古老多细胞真核生物。 研究人员还指出,这些多细胞生物可能曾在一个狭窄的海洋环境中过着非常宁静的生活,但也会周期性地遭遇海浪和暴风雨的侵袭。在约24.5亿年前到20亿年前之间,该地区的氧气浓度突然增加,导致这些多细胞生物加速繁殖;但在约19亿年前,该地区的氧气突然减少。为何会出现氧气突然增加的现象,将是这些科学家接下来研究的重点。

《中国科学报》 (2017-03-16 第2版 国际)

16亿年藻类化石揭示真核生物起源 同时为研究光合作用出现提供线索

美国新泽西州新布朗斯维克市罗格斯大学进化生物学家Debashish Bhattacharya表示,如果这是真的,这些化石将有助于研究人员缩小一项重要的进化事件的年代范围。这将是一个有机体吞噬光合蓝藻细菌的时间点。然而与被破坏不同,这些蓝藻细菌最终演化为在真核生物中进行光合作用的细胞机制。科学家之前估计这一切最早发生在距今15亿年前至6亿年前。

真核生物是其细胞具有细胞核的单细胞生物和多细胞生物的总称,它包括所有动物、植物、真菌和其他具有由膜包裹着的复杂亚细胞结构的生物。真核生物与原核生物的根本性区别是前者的细胞内含有细胞核,因此以真核来命名这一类细胞。所有的真核生物都是由一个类似于细胞核的细胞发育出来,包括除病毒和原核生物之外的所有生物。许多真核细胞中还含有其它细胞器,如粒线体、叶绿体、高尔基体等。真核生物与古核生物、原核生物并列构成现今生物三大进化谱系。

基于对这些化石进行的X射线成像分析,研究人员发现在Rafatazmia内部有看起来复杂而保存完好的结构。这些结构包括一个像植物一样的细胞壁,以及被称为隔膜的内部分割器。Bengtson认为,隔膜结构表明,这些化石绝对属于红藻,因此它是一种真核生物,并且具有光合作用的能力。

然而Bhattacharya并不确定这些化石是否真的像Bengtson和他的同事所说的那样在进化树上代表了红藻的祖先。Bhattacharya认为这些化石更有可能代表了一个非常古老的分支。但是Bhattacharya表示,它们当然是某一类红藻,并且显然是真核生物。

本报讯 关于多细胞生物(由此衍生出后来的植物和动物)起源的争论已经持续了几十年。为了确定这些“真核生物”是何时出现的,研究人员需要保存完好的化石,连同一些独有的特征,例如被膜包围的复杂内部结构。如今,一组新发现的16亿年前的化石或许有助于揭开真相。

研究人员指出,很难精确定位古代化石在进化树上的位置,因为在数十亿年前,许多生物表面上都是非常相似的。“这是该研究领域的一个问题。”Butterfield说,“你后退一步,审视一番后说,‘哇,这块化石看起来有点像另一块化石。’”

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