化石講場-Fossils Board 首個古生物/恐龍/化石華語討論區 - [古生物新聞 Paleontology News] - “高等生命”的祖先在十多億年前就已經出現

Lisa
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“高等生命”的祖先在十多億年前就已經出現

複雜生物，也稱為“高等生命”，它們的出現是生命演化史上極為重要的革新事件，意味著地球生物圈從以微生物為主的世界轉入以動、植物大規模發育為特徵的宏體複雜生物世界。近期，中國科學院南京地質古生物研究所早期生命研究團隊結合化石證據與現代生物學成果，認為距今18-8億年，這一被地質學家稱為“枯燥的十億年”的時期，並不“枯燥”，它建造了複雜生物的根基。該綜述以封面文章形式發表於《科學通報》雜誌。

放眼如今生機勃勃的地球，無論是山嶺丘壑還是平原萬里，是澄澈碧波還是沉寂深淵，由動物、陸生植物、真菌與藻類構成的多細胞複雜生物們主宰著生物圈。但當回溯“霸主”們最初的起源時，這條演化之路顯得蜿蜒曲折。

自38億年前生命在地球上出現，結構簡單的原核生物們享受了長久的安樂，直到距今約16億年，內共生作用的產物——真核單細胞生物在岩石中留下了痕跡，複雜生命的幼小種子才開始在地球各地播下。然而直到距今約10億年前後，多細胞真核藻類終於較多出現在化石記錄中，才象徵著複雜生命蓬勃興起的序幕正式拉開：全球廣布的Chuaria-Tawuia碳質壓膜化石組合可能代表了早期的宏體藻類（圖1），而同時期出現的絲狀體化石Proterocladus和Bangiomorpha更是表現出了與現生綠藻與紅藻相似的諸多特徵（圖2）。化石證據顯示當時的藻類普遍具備分裂生殖的能力（圖3），而有性生殖可能也在此時初現端倪，推測其可能與早期的寄生、共生作用有關。

與藻類相比，動物祖先的踪跡就隱秘了很多，目前人們未能發現這個時期可靠的早期動物祖先的化石。但依據分子鐘研究推測，動物的單細胞和多細胞祖先可能也在距今約19-10億年間起源。而對於真菌這一類群，較為可靠的化石證據也出現在距今約10億年前，這也說明真菌的祖先在10億年之前的某個時期就已經在地球上生存。

有趣的是，大量的地質記錄顯示，距今18-8億年前的地球經歷了一段極其“沉寂”的時期，大地構造、大氣氧氣含量、海洋環境等各項指標都顯示出長久的穩定，這段時間也被稱為“枯燥的十億年”（圖4）。而在缺乏環境壓力的情況下，生命演化的進程似乎也應該“隨遇而安”地按下“暫停鍵”，但化石證據與分子研究都顯示，複雜生物“根部”類型的諸多演化事件（如前文所述）都發生在這一時期（圖4）。或許安穩的環境為演化“試錯”提供了良好的時機，原生生物和原核生物悄然地發生了寄生、共生和基因轉移等一系列相互作用,演化出了複雜生物各大類型的單細胞祖先，並進一步實現了多細胞化和細胞分化。也許就生物演化而言，“枯燥的十億年”並不“枯燥”，複雜生命的根基在此刻已然開始構建。

然而，萌芽的複雜生物卻在不久之後經歷了一場凜冽的寒冬。大約在距今7.2-6.3億年間,地球上發生了兩次全球性的極端寒冷事件，即“雪球地球”事件。極端的低溫、大面積海水（甚至全球海水）被冰蓋覆蓋、陸源營養物質輸入的停滯等都給當時的生物帶來了極大的選擇壓力，使生態系統的結構發生了巨大變化。可惜的是，由於沉積記錄的缺乏，我們難以窺見當時生命的演化情況，但我們看到了冰期結束後復雜生物快速輻射演化這一結果。或許是惡劣環境帶來的“厚積薄發”的生命力，或許是被淘汰的大量原核生物騰出了大量的空白生態位的機遇，或許是在冰川消融後大量匯入海洋的營養物質，總之以藍田生物群（約6億年前）為代表的複雜生物在這場災難中倖存並蓬勃發展，在接下來的埃迪卡拉紀中晚期（5.8-5.4億年）分化出更為豐富的類型，在海洋根植、爬行、漂浮，擾動並改造著身處的環境，成為了地球生物圈新的主體。

斑駁的地球史書記錄下了這棵複雜生命之樹根植於“枯燥十億年”，生長於凜冽寒冬中，又於埃迪卡拉紀舒展枝丫，而這段驚心動魄的地球往事還有許多撲朔迷離的細節等待著人們去揭示和想像。

本研究得到國家自然科學基金、中國科學院B類戰略性先導科技專項、國家重點研發計劃、中國科學院青年創新促進會和現代古生物學和地層學國家重點實驗室項目的聯合資助。

http://nigpas.cas.cn/kyjz/202303/t20230317_6699164.html

2023-3-25 11:04 PM