北京时间5月30日17时,《自然-植物》(Nature Plants)杂志以长文(article)形式在线刊发了36365线路检测中心|授权网站地质学系刘丽静副教授等人的最新成果——《奥陶纪海洋轮藻及其对陆地植物起源的启示》,宣告了在中国塔里木和鄂尔多斯盆地发现了地球上已知最早的轮藻门化石。该研究将轮藻门化石的地质记录从晚志留世提前到晚奥陶世,将其起源时间向前推进了约2800万年,为陆地植物于奥陶纪起源于轮藻门的推论提供了关键的化石证据。
刘丽静为论文第一作者,36365线路检测中心|授权网站为第一完成和通讯单位。中国科学院地质与地球物理研究所和美国田纳36365线路检测中心|授权网站学为共同通讯单位。
陆地植物(又称有胚植物)的起源影响了地球生物圈、岩石圈和大气圈,极大地改变了地球表面环境,是地球演化历史上重要的生物演化事件。基于形态、解剖、生理和基因特征的研究认识,植物学界形成了一个共识性的假说:陆地植物起源于陆地淡水藻类轮藻门(广义,又称为链形藻类),其中形态与陆地植物最接近的轮藻纲(Charophyceae),多细胞分枝藻类鞘毛纲(Coleochaetophyceae)以及形态最简单的双星藻纲(Zygnematophyceae)都曾被认为是陆地植物最近的姊妹群。
最新的分子钟研究认为,陆地植物是在寒武纪早期——早奥陶世期间起源于轮藻门。但是,目前最早的陆地植物的化石一般认为是中奥陶世达瑞威尔期出现的有规则四分体结构的隐孢子,或者代表了陆地植物减数孢子先于孢子体形成。然而,目前最早的双星藻纲化石记录来自于中泥盆世,而最确切最古老的轮藻门化石记录来自晚志留世(425Ma)的陆相地层的轮藻纲化石。因此,晚志留世之前轮藻门化石记录的缺乏,阻碍了人们对陆地植物是否在奥陶纪期间从轮藻门演化而来的认识。
该研究首次发现了来自塔里木盆地晚奥陶世早期(凯迪早期)以及鄂尔多斯晚奥陶世早期(凯迪中期)(450Ma)的海相碳酸盐岩地层中的海生轮藻钙质叶状体化石。
让人惊讶的是,此次在塔里木盆地发现的轮藻纲叶状体关键特征的正模标本,化石保存状态堪称奇迹般,主轴上有轮生小枝,且有节与节间分化,节间上覆盖有纵向排列的皮层细胞,小枝也具有皮层细胞。“正因如此,我们团队把它骄傲地命名为奇迹塔里木轮藻Tarimochara miracelensis gen. et sp. nov.” 刘丽静说。
此外,团队还发现了稀少的可能是覆盖藏卵器的外壳化石,它们的叶状体和现生的轮藻非常接近,表明轮藻叶状体演化非常保守。同时,由于其皮层细胞更多,缺乏复杂的外壳和钙化藏卵器等特征,被认为是轮藻纲的基干类群。根据红藻门、绿藻门、轮藻门中6个纲,以及有胚植物各门类(苔藓植物,石松植物、蕨类植物,裸子植物,种子植物)共13个类群62个性状特征的系统发育分析,首次综合前人关于形态、解剖、基因的发现对其开展了系统发育分析,团队进一步确认了陆地植物与轮藻门的演化关系。该发现首次表明在凯迪早期之前已经出现了从轮藻门向陆地植物的进化过程中关键的形态创新(如多细胞分枝、卵式生殖等),这为陆地植物于奥陶纪起源于轮藻门的推论提供了关键化石证据。
华商报大风新闻记者 任婷
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