陸地植物起源有了關鍵化石証據

記者日前從西北大學獲悉,該校地質學系副教授劉麗靜團隊在塔裡木盆地和鄂爾多斯盆地的奧陶紀海相地層中,發現了距今約4.5億年的輪藻門化石,這是目前全球已知最古老的輪藻化石記錄。這一發現將輪藻門化石的地質記錄從晚志留世提前到晚奧陶世,將其起源時間向前推進了約2800萬年,為“陸地植物起源於奧陶紀輪藻門”的推論提供了關鍵性化石証據。相關成果發表在國際期刊《自然·植物》。
陸地植物(又稱有胚植物)的起源影響了地球生物圈、岩石圈和大氣圈,極大地改變了地球表面環境,是地球演化歷史上重要的生物演化事件。基於形態、解剖、生理和基因特征的研究認識,植物學界形成了一個共識性的假說:陸地植物起源於陸地淡水藻類輪藻門(廣義,又稱為鏈形藻類)。
最新的分子鐘研究認為,陸地植物是在寒武紀早期——早奧陶世期間起源於輪藻門。但是,目前最早的陸地植物化石一般認為是中奧陶世達瑞威爾期出現的有規則四分體結構的隱孢子。此前最確切最古老的輪藻門化石記錄來自晚志留世陸相地層的輪藻綱化石。晚志留世之前輪藻門化石記錄的缺乏,阻礙了人們對陸地植物是否在奧陶紀期間從輪藻門演化而來的認識。
劉麗靜團隊首次發現了來自塔裡木盆地晚奧陶世早期(凱迪早期)以及鄂爾多斯盆地晚奧陶世早期(凱迪中期)海相碳酸鹽岩地層中的海生輪藻鈣質葉狀體化石。讓人驚訝的是,此次在塔裡木盆地發現的輪藻綱葉狀體關鍵特征的正模標本,化石保存狀態堪稱奇跡,主軸上有輪生小枝,且有節與節間分化,節間上覆蓋有縱向排列的皮層細胞,小枝也具有皮層細胞。“正因如此,我們團隊將它命名為‘奇跡塔裡木輪藻’。”劉麗靜說。
相關發現首次揭示在晚奧陶世凱迪早期之前已經出現了從輪藻門向陸地植物進化過程中關鍵的形態創新(如多細胞分枝、卵式生殖等),為陸地植物起源提供了關鍵化石証據。
此前,輪藻化石一直是中生代以來湖相地層劃分和對比重要的依據,且現生輪藻綱一般生長在淡水或微咸水,因此,一般認為,輪藻化石來自陸地湖泊河流相環境。奇跡塔裡木輪藻的發現改變了上述固有認知,表明輪藻綱中的某些分子在晚奧陶世可以完全適應海洋環境。
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