意外发现的稀有化石藻类填补了进化上的空白

地质生物学研究生凯蒂·马洛尼(Katie Maloney)徒步旅行到加拿大偏远育空地区的山区时,她希望找到早期的微观化石。即使有详细的野外计划,找到合适的岩石的几率也很低。不过,她并没有空手而归,而是在这段时期内带回了一些最重要的化石。

真核生物(具有含DNA核的细胞)在20亿年前就已经进化了,光合作用的藻类在数亿年的历史中占据着主导地位,因为氧气在地球大气层中积累。地球生物学家认为,藻类首先在陆地上的淡水环境中进化,然后才转移到海洋。但是这种进化过渡的时机仍然是个谜,部分原因是地球早期的化石记录稀疏。

马洛尼的发现昨天发表在地质学上。她和她的合作者在大约9.5亿年前的海底发现了多种藻类的宏观化石,这些化石一起生长在海底,坐落在浅海中的细菌堆之间。该发现部分填补了藻类与更复杂的生命之间的进化鸿沟,为真核生物进化提供了关键的时间限制。

尽管马洛尼的野外工作组组长,沉积学家盖伦·哈尔弗森(Galen Halverson)在该地区工作了多年,精心选择了该野外地点,但这一发现是意外的运气。

马洛尼说:“我当时在想,也许我们会找到一些微化石。” 寻找更大的化石的可能性并没有引起她的注意。“因此,当我们开始寻找保存完好的标本时,我们停止了一切,整个团队聚集起来收集了更多的化石。然后,我们开始寻找包含数百个标本的大型复杂平板。这真是令人兴奋!”

确定诸如马洛尼发现的痕迹是否是生物性的(由活生物体形成)是古生物学中的必要步骤。尽管最终在实验室中做出了决定,但在现场还是有一些事情提示她。痕迹非常弯曲,可以很好地指示生命,并且其中有可见的结构。他们成百上千的事实为她封了这笔交易。

那天很少有人会注意到这些化石。

马洛尼的顾问马克·拉弗拉姆(Marc Laflamme)说:“我们真的很幸运,凯蒂(Katie)在那找到了他们,因为乍一看,它们看上去真的不像什么。” “凯蒂曾经看过看起来很怪异的化石,所以她有点说'这是值得一看的东西'。”

Maloney和她在野外的同事将沉重的厚板摔入了他们的直升机中,以便安全地运回多伦多密西沙加大学的实验室。她,拉弗拉姆(Laflamme)及其合作者使用显微镜和地球化学技术来证实这些化石确实是早期的真核生物。然后,他们详细标出了标本的细胞特征,从而使他们能够确定群落中的多种物种。

当马洛尼和她的合著者写下他们的结果时,他们相信他们已经找到了这个关键时期的第一批宏观标本。但是,在同行评审过程中,他们从合作者那里得到消息,说中国的另一个小组大约在同一时间也发现了类似的发现,即同一时期的宏观化石。那并没有劝阻他们。

“朋友之间有几亿年的历史?” 拉弗拉姆笑了。“我认为我们的化石具有更多细节,这使它们更易于解释……它们很漂亮。它们巨大,非常精细,有解剖结构。您的眼睛被吸引住了。”

最终,大约同时使用两组大型化石只能改善真核生物进化的时间表,成为基于DNA的生物测年技术的关键校准点。新的化石还推迟了藻类生活在海洋环境中的时间,这表明陆地上的湖泊已经发生了进化。但是对于沉积学专家马洛尼(Maloney),他们也提出了有关岩石记录中保存的内容以及原因的疑问。

马洛尼说:“藻类在早期就变得非常重要,因为它们在氧化和生物地球化学循环中起着重要的作用。” “那么为什么它们要花这么长时间才能可靠地出现在化石记录中?这肯定使我们更多地考虑了动物生态系统,以及我们是否看到了整个情况,或者我们是否错过了很多东西?缺乏保存。”

整个项目吸引了马洛尼(Maloney)的兴趣,马洛尼转向了最近的生物群中的藻类。她说:“我从没想到会被藻类迷住。” “但是当我开始调查现代藻类时,发现它们在可持续性和气候变化中扮演着重要角色,这是我们今天正在处理的所有重大问题,我感到非常惊讶。因此,为藻类的起源做出了令人惊奇的贡献。”

经他们的同意,这项田野调查是在Na-Cho Nyak Dun原住民的传统土地上获得许可进行的。

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