這項研究揭開寒武紀早期藻類海洋生態的秘密

人民網昆明3月9日電 (記者程浩)3月8日,國際頂尖科學雜志Nature在線發表了雲南大學古生物研究院張喜光、楊杰團隊題為《Protomelission 是早期綠藻,並非寒武紀的苔蘚虫》(注:Protomelission為苔蘚虫的一個拉丁屬名)的研究論文,該研究對在藻類與苔蘚虫早期演化研究意義重大。
在重大基礎研究領域,無數后生動物化石在地層中突然出現的“寒武紀大爆發”,歷來是最引人入勝的重大地質事件之一。盡管古生物學家、地質學家和進化生物學家在認知先驅生物群的真實面貌、輻射分異,以及與古環境的協同演變取得了種種突破,該領域仍存在不少未解之謎與研究空白。例如,自養的藻類是現代生物圈食物金字塔基層的主體組份,其最早的化石記錄出現在前寒武確信無疑,但它們在寒武紀僅留下少許化石,以致學者對其早期演化的了解遠不及帶礦化殼體的后生動物。
圖1:寒武紀第3期昆明小石壩生物群中的綠藻與澳大利亞的“苔蘚虫”(a—c)。雲南大學供圖
1999年西北大學舒德干與劍橋大學S. Conway Morris等報道了澄江動物群中迄今已知最古老(約5.18億年前)的“天下第一魚”,人們才驚奇知曉原本視為生物界最高等的脊椎動物,其先祖也參與了寒武紀大爆發。然而令人費解的是,當今廣布各大洋、具鈣質外骨骼的底棲苔蘚虫,其最早可靠的化石紀錄隻追溯到早奧陶世(約4.85億年前)。在此之前,不時有發現寒武紀苔蘚虫的報道,卻因這樣或那樣証據的不足一直未能得到舉世公認。
2021年底,西北大學Zhang et al.依據在陝南略低於澄江化石群層位地層中發現的一枚“潛在干群苔蘚虫”,結合產自澳大利亞5枚同類化石完成的論文得以在Nature發表。但是這些硬體標本“虫室”的“前壁”多毀壞,僅一塊由殘留部分圍成的不規則開口被誤定為苔蘚虫觸手伸出的孔口。孔口為苔蘚虫的關鍵硬體構造之一,該鑒定缺失其存在的直接証據。
昆明小石壩生物群自2011年發現以來,以其精美絕倫的軟軀體后生動物特異保存享譽世界。最近經團隊成員細心觀察檢測,其中的12塊化石顯示了海藻的基本特征:藻體被壓扁,呈條帶狀,由許多規律排列、近六邊形或菱形的藻體模塊構成﹔底棲固著生長﹔出芽﹔具軟體的葉狀緣突。據此,雲南大學古生物研究院張喜光、楊杰團隊將小石壩的海藻定名為綠藻Protomelission。而首次發現的3枚化石基部固著於腕足動物殼瓣(圖1a—c)生動記錄了此類海藻的生活模式,為認知寒武紀早期藻類及趨於復雜化的海洋生態系統提供了新的切實信息。
圖2:張喜光、楊杰團隊成員與來訪的英國杜倫大學Martin Smith在昆明小石壩化石發掘地。雲南大學供圖
此外,小石壩海藻的藻體模塊被一薄而韌的表層覆蓋,一旦破損,其殘留部分與前述“苔蘚虫”殘破的“孔口”相似(圖1fh)。藻體內視顯示:所有藻體模塊均為規則排列的亞菱形並具微小孔穴(圖1gi)。這些相互可比的性狀特征表明產自陝南與澳大利亞的“潛在干群苔蘚虫”應是早期綠藻。至於依據這些不見孔口的“苔蘚虫”將苔蘚動物的起源提早3500萬年,有待今后新材料的論証。
此次研究得到了國家自然科學基金項目和雲南大學“雙一流”學科建設經費的資助。
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