大型安徽丝藻提供生物固氮的最早化石证据

　　近日,中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队庞科博士等,发现了具有多细胞和细胞分化的大型安徽丝藻,认为其是早期生物固氮的最早化石证据,相关成果于2月2日在线发表在《细胞》出版集团《当代生物学》（Current Biology）杂志上。

　　据悉,庞科和唐卿（现为美国弗吉尼亚理工大学博士研究生）等人,在袁训来研究员、肖书海教授（美国弗吉尼亚理工大学）的指导下,自2010年以来,对安徽寿县新元古代早期拉伸纪地层刘老碑组（约8亿年前）中保存的碳质膜化石进行系统地浸泡和挖掘。

　　起初,在浸泡出的碳质膜微体化石中,团队发现了包括多丝藻和管状丝藻在内的丝体化石,但其主要为丝状蓝藻的胶鞘所留存,并没有保存真正的细胞结构,仅极少数丝体保存了细胞隔壁。

　　随着挖掘工作的同步进行,团队在刘老碑组中的岩石手标本上发现碳质膜宏体化石丘尔藻中保存了多细胞结构,受此启发,在挖掘过程中开始关注一种长度通常小于1毫米的丝体化石。

　　庞科告诉《中国科学报》记者：“这种丝体化石因其个体极小,介于多数微体和宏体化石的体型之间,在挖掘过程中容易被忽视,但采用浸泡的方法又获取不到其全貌,因而在前人的研究中认为仅是一种管状化石,没有得到重视。”

　　团队研究人员在多年的挖掘中,累计获得了数百枚丝体化石,通过在高倍实体显微镜下的仔细观察,发现其中绝大多数保存了较好的多细胞和细胞分化的结构,并将其命名为大型安徽丝藻,提供了早期生物固氮的最早化石证据。

　　这里的大型安徽丝藻为单列的丝体化石,并由一层薄的胞外胶鞘包裹。除了单独保存的丝体以外,既能以若干丝体组成聚合体的形式保存,亦能与其他丝状化石一起形成底栖的微生物席。团队通过二分裂、藻殖段、厚壁孢子以及其他形态学、埋藏学等特征共同揭示了大型安徽丝藻是一种具异形胞的蓝藻化石。

　　庞科指出：“虽然大型安徽丝藻的细胞宽度较大,但是现生最大的丝状蓝藻（如巨颤藻和巨大鞘丝藻）以及部分丝状蓝藻化石（如卷曲藻等）的细胞大小与其有所重叠,甚至比其更大。”

　　团队通过对大型安徽丝藻的多细胞结构和细胞分化现象的发现,将最早可靠的具异形胞的蓝藻化石记录由泥盆纪（约4.1亿年前）向前推进到新元古代早期（10～7.2亿年前）,提供了早期生物固氮的最早化石证据,以及念珠藻目和真枝藻目蓝藻从其他蓝藻中分化出来的最小年龄估值。

　　庞科等人推测,在比新元古代更老的古－中元古代地层（25-10亿年前）当中,也保存了大量的丝状蓝藻化石,但是它们都没有可靠的异形胞或厚壁孢子,这意味着具异形胞的蓝藻很可能起源于新元古代早期。

　　蓝藻的异形胞是为了应对氧气浓度上升、保护其中对氧气敏感的固氮酶而产生,“大型安徽丝藻亦能从生物学方面也证实了新元古代早期地球氧化还原环境的转变。”庞科说。