16億年藻類(lèi)化石揭示真核生物起源

紫球藻

關(guān)于多細(xì)胞生物(由此衍生出后來(lái)的植物和動(dòng)物)起源的爭(zhēng)論已經(jīng)持續(xù)了幾十年。為了確定這些“真核生物”是何時(shí)出現(xiàn)的,研究人員需要保存完好的化石,連同一些獨(dú)有的特征,例如被膜包圍的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如今,一組新發(fā)現(xiàn)的16億年前的化石或許有助于揭開(kāi)真相。

紫球藻
紫球藻

主持這項(xiàng)研究的斯德哥爾摩瑞典自然歷史博物館古生物學(xué)家Stefan Bengtson認(rèn)為,這些化石可能代表了最古老的紅藻,因此是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的真核生物標(biāo)本。如果它們確實(shí)是紅藻,則可以將進(jìn)行光合作用的藻類(lèi)和植物的起源時(shí)間向前推進(jìn)幾億年。

研究人員在印度中部的一個(gè)區(qū)域發(fā)現(xiàn)了3組這樣的化石。第一組化石看起來(lái)像是一堆硬幣,研究人員將其命名為Denaricion mendax,或?yàn)橐粋€(gè)細(xì)菌群落。另兩組化石被稱(chēng)為Rafatazmia chitrakootensis和Ramathallus lobatus,看起來(lái)如同由細(xì)長(zhǎng)的纖維分離出的小房間。

研究人員在3月14日出版的《科學(xué)公共圖書(shū)館—生物學(xué)》上描述了這一發(fā)現(xiàn)。

Bengtson表示,人們之前曾發(fā)現(xiàn)了可能是真核生物的更古老化石。然而迄今為止,還沒(méi)有人能夠看到它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)從而確認(rèn)這一點(diǎn)。

基于對(duì)這些化石進(jìn)行的X射線(xiàn)成像分析,研究人員發(fā)現(xiàn)在Rafatazmia內(nèi)部有看起來(lái)復(fù)雜而保存完好的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)包括一個(gè)像植物一樣的細(xì)胞壁,以及被稱(chēng)為隔膜的內(nèi)部分割器。Bengtson認(rèn)為,隔膜結(jié)構(gòu)表明,這些化石絕對(duì)屬于紅藻,因此它是一種真核生物,并且具有光合作用的能力。

美國(guó)新澤西州新布朗斯維克市羅格斯大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家Debashish Bhattacharya表示,如果這是真的,這些化石將有助于研究人員縮小一項(xiàng)重要的進(jìn)化事件的年代范圍。這將是一個(gè)有機(jī)體吞噬光合藍(lán)藻細(xì)菌的時(shí)間點(diǎn)。然而與被破壞不同,這些藍(lán)藻細(xì)菌最終演化為在真核生物中進(jìn)行光合作用的細(xì)胞機(jī)制。科學(xué)家之前估計(jì)這一切最早發(fā)生在距今15億年前至6億年前。

然而B(niǎo)hattacharya并不確定這些化石是否真的像Bengtson和他的同事所說(shuō)的那樣在進(jìn)化樹(shù)上代表了紅藻的祖先。Bhattacharya認(rèn)為這些化石更有可能代表了一個(gè)非常古老的分支。但是Bhattacharya表示,它們當(dāng)然是某一類(lèi)紅藻,并且顯然是真核生物。

另一方面,英國(guó)劍橋大學(xué)古生物學(xué)家Nicholas Butterfield對(duì)此卻提出了質(zhì)疑。Butterfield說(shuō),這些化石可能與紅藻共享了某些特征,但需要有除了隔膜之外的更多特征才能讓他相信這是真正的真核生物。Butterfield表示,也許需要其他類(lèi)似的發(fā)現(xiàn),或者找到?jīng)Q定性的真核生物結(jié)構(gòu),例如一個(gè)不規(guī)則形狀的細(xì)胞壁。

無(wú)論如何,古生物學(xué)家認(rèn)為,這些新化石要強(qiáng)于其他研究人員之前提出的一些最古老真核生物的例子。

研究人員指出,很難精確定位古代化石在進(jìn)化樹(shù)上的位置,因?yàn)樵跀?shù)十億年前,許多生物表面上都是非常相似的?!斑@是該研究領(lǐng)域的一個(gè)問(wèn)題?!盉utterfield說(shuō),“你后退一步,審視一番后說(shuō),‘哇,這塊化石看起來(lái)有點(diǎn)像另一塊化石。’”

Bengtson也承認(rèn),很難搞清這些化石在進(jìn)化樹(shù)上的確切位置?!拔覀冇肋h(yuǎn)無(wú)法證明它們有100%確定的親緣關(guān)系?!彼f(shuō),“但我們非常自信這是最好的推斷?!?/span>

真核生物是其細(xì)胞具有細(xì)胞核的單細(xì)胞生物和多細(xì)胞生物的總稱(chēng),它包括所有動(dòng)物、植物、真菌和其他具有由膜包裹著的復(fù)雜亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物。真核生物與原核生物的根本性區(qū)別是前者的細(xì)胞內(nèi)含有細(xì)胞核,因此以真核來(lái)命名這一類(lèi)細(xì)胞。所有的真核生物都是由一個(gè)類(lèi)似于細(xì)胞核的細(xì)胞(胚、孢子等)發(fā)育出來(lái),包括除病毒和原核生物之外的所有生物。許多真核細(xì)胞中還含有其它細(xì)胞器,如粒線(xiàn)體、葉綠體、高爾基體等。真核生物與古核生物、原核生物并列構(gòu)成現(xiàn)今生物三大進(jìn)化譜系。

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