大型安徽丝藻提供生物固氮的最早化石证据

最近，中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究小组的庞克博士等人发现了一种具有多细胞和细胞分化的大型安徽丝状藻类，认为这是早期生物固氮的最早化石证据。相关结果于2月2日在线发表在细胞出版集团《当代生物学》杂志上。

据悉，2010年以来，庞克和(现为美国弗吉尼亚理工大学博士生)等人在袁训来研究员和肖(美国弗吉尼亚理工大学)教授的指导下，对安徽寿县新元古代早期伸展地层——刘老北组(约8亿年前)保存的炭质膜化石进行了系统的浸泡和发掘。

起初，在浸泡过的碳质膜微体化石中，研究小组发现了丝状化石，包括多硅藻类和管状丝状藻类，但它们主要被丝状蓝藻的橡胶鞘所保留，并没有保存真正的细胞结构。只有几根细丝保留了细胞壁。

在同时进行的挖掘工作中，研究小组发现了一种碳质膜大型聚集体化石，即境内藻类，它在刘老北组的岩石标本上保存了一种多细胞结构。受此启发，研究小组开始关注挖掘过程中长度通常小于1毫米的丝状化石。

庞克告诉《中国科学报》记者:“这种丝状化石在挖掘过程中很容易被忽略，因为它的个体大小非常小，介于大多数微体化石和大型化石之间。然而，不能通过浸泡获得整个画面。因此，在以前的研究中，它被认为只是一个管状化石，没有受到重视

在多年的挖掘过程中，团队研究人员已经积累了数百个丝状化石。通过在高倍固体显微镜下仔细观察，他们发现其中绝大多数具有保存完好的多细胞和细胞分化结构，并将其命名为大型安徽丝状藻类，为早期生物固氮提供了最早的化石证据。

这里的大型安徽丝状藻类是单行丝状化石，被一层薄薄的橡胶外壳覆盖。除了单独保存的丝状体外，它们还可以以由多条丝状体组成的聚集体的形式保存，也可以与其他丝状化石一起形成底栖微生物垫。该团队通过二元裂变、藻类定殖切片、厚垣孢子等形态和埋藏特征揭示了安徽大型丝状藻类是一种具有异形细胞的蓝藻化石。

庞丘指出:“虽然安徽大型丝状藻类的细胞宽度较大，但最大的丝状蓝藻(如大银耳和鞘氨醇囊藻)和一些丝状蓝藻化石(如卷曲藻等)的细胞大小不同。)与它们重叠，甚至比它们大。”

通过在安徽发现大型丝状藻类的多细胞结构和细胞分化，该团队将泥盆纪(约4.1亿年前)至新元古代早期(17-7.2亿年前)最早的具有异形细胞的蓝藻化石记录向前推进，提供了早期生物固氮的最早化石证据以及念珠藻和真核藻蓝藻与其他蓝藻分化的最小年龄估计。

Ponco等人推测，在比新元古代(25-10亿年前)更古老的古-中元古代地层中也保存了大量丝状蓝藻化石，但它们都没有可靠的异常细胞或厚壁孢子，这意味着具有异常细胞的蓝藻可能起源于新元古代早期。

蓝藻的异形细胞是为了应对氧浓度的上升和保护对氧敏感的固氮酶而产生的，“大型安徽丝状藻类也能从生物学上证明新元古代早期地球氧化还原环境的变化。”庞塞说。(沈春雷、陈)