6.3億歲！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)超級(jí)高齡“蘑菇”

(記者 阿里亞)你愛(ài)吃蘑菇嗎?你知道蘑菇是從什么時(shí)候開(kāi)始出現(xiàn)的嗎?近日，中美科學(xué)家在我國(guó)貴州發(fā)現(xiàn)了6.3億年前的真菌類(lèi)生物化石。這是迄今世界上發(fā)現(xiàn)的最早陸生真菌類(lèi)化石，說(shuō)明在6億多年前，蘑菇、酵母、青霉等真菌生物的祖先已經(jīng)從海洋“爬”上了陸地。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《自然·通訊》上。

△現(xiàn)代蘑菇

△野外的露頭、席狀孔洞、古喀斯特面等照片和席狀孔洞的巖石光面照片

發(fā)現(xiàn)上千枚化石，比頭發(fā)絲還細(xì)

新發(fā)現(xiàn)的真菌類(lèi)化石位于貴州省甕安縣兩處白云巖喀斯特洞穴中。

△微小化石的絲體與相關(guān)的大、小球體

“我們共采集到20塊巖石樣品，得到上千枚微小真菌化石絲體。”參與這項(xiàng)研究的中科院南京地質(zhì)古生物研究所副研究員龐科說(shuō)，這些微小絲狀體比頭發(fā)絲還細(xì)。“絲狀體整個(gè)成一團(tuán)，密密麻麻的，看起來(lái)就是一片黑黑的小東西，肉眼根本看不到單根絲體。”

△博士生甘甜(右一)

“這其實(shí)是中科院地球化學(xué)研究所博士生甘甜的博士論文選題，我2017年回國(guó)后就開(kāi)始參與其中，指導(dǎo)她。”龐科向現(xiàn)代快報(bào)記者介紹，團(tuán)隊(duì)由中外多家單位的科研人員組成，包括美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)、美國(guó)辛辛那提大學(xué)、貴州師范學(xué)院、中科院南京地質(zhì)古生物研究所以及中國(guó)科學(xué)院大學(xué)等。

科研人員們將這上千枚微小化石磨成薄片，利用一系列的高科技技術(shù)，對(duì)化石進(jìn)行了詳細(xì)的形態(tài)學(xué)觀(guān)察、三維重建和多種元素、同位素、譜學(xué)等分析。

△兩種類(lèi)型化石的復(fù)原與絲體直徑分布

“我們發(fā)現(xiàn)6.3億年前的這種遠(yuǎn)古真菌類(lèi)化石主要由兩部分構(gòu)成。一部分是長(zhǎng)度數(shù)百微米的空心細(xì)絲，另一部分是連接在細(xì)絲之間、直徑10至26微米的空心小球。”研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)與現(xiàn)代類(lèi)似真菌的比對(duì)推測(cè)，細(xì)絲可能是真菌類(lèi)生物的菌絲，而空心小球可能是用于繁殖的無(wú)性孢子。

在自然界中地位很高，化石卻很少

一提起真菌，大家首先想到的是日常吃的蘑菇。實(shí)際上真菌家族非常龐大，據(jù)科學(xué)家們保守估計(jì)，全球約有150萬(wàn)種真菌，目前人類(lèi)已知約12萬(wàn)種。地上的蘑菇，高原地區(qū)的蟲(chóng)草、銀耳、靈芝，杏子發(fā)霉，腐爛的樹(shù)干上長(zhǎng)出一些云片狀的結(jié)構(gòu)……真菌不僅種類(lèi)繁多，而且形態(tài)也千變?nèi)f化。

真菌和人類(lèi)形影不離。制作面包離不開(kāi)酵母菌，腐乳、醬油、啤酒的釀造過(guò)程中也都離不開(kāi)真菌。同時(shí)真菌也是重要的分解者，能把動(dòng)植物遺體中的有機(jī)物質(zhì)分解，從而把無(wú)機(jī)碳和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)返還到環(huán)境中供植物循環(huán)利用。

△現(xiàn)代蘑菇

“真菌和綠藻或藍(lán)細(xì)菌也可以形成互利共生的地衣體，能生活在各種寒、旱等極端陸生環(huán)境中，被稱(chēng)為‘植物界的拓荒先鋒’。”龐科說(shuō)，事實(shí)上，早期的植物登陸就被認(rèn)為是真菌與光合生物共生后產(chǎn)生的結(jié)果。

真菌對(duì)生機(jī)盎然的陸地生態(tài)系統(tǒng)如此之重要，那么它們是在何時(shí)首次登上陸地的呢?

“真菌可能在距今約9-15億年前就已經(jīng)起源。但因?yàn)檎婢慕z體非常脆弱，難以保存成化石，且它們通常生活在風(fēng)化剝蝕區(qū)，而非沉積區(qū)，使得早期真菌的化石記錄很少。”龐科告訴記者，此前最早的陸生真菌發(fā)現(xiàn)于蘇格蘭，距今約4.1億年歷史，其中極為難得地記錄了真菌多種類(lèi)群的早期形態(tài)和生活史。

將陸生真菌的化石記錄提前了2億多年

蘑菇、酵母、青霉等真菌生物的祖先如何從海洋“爬”上了陸地?龐科說(shuō)，這與全球氣溫變化有直接關(guān)系。

過(guò)去數(shù)十億年來(lái)，地球上的氣溫并非一直保持不變。地球有時(shí)很熱，例如，1億年前的恐龍時(shí)期，全球氣溫比現(xiàn)在高了3 ℃;5億年前的寒武紀(jì)，全球氣溫更是高達(dá)21 ℃，比現(xiàn)在高了7 ℃。另一方面，地球有時(shí)也會(huì)很冷。在距今24億至21億年前，地球陷入了“雪球地球”模式，持續(xù)3億年。

“在‘雪球地球’事件結(jié)束后，在距今約6.35億年前發(fā)生了蓋帽白云巖沉積，而我們這次發(fā)現(xiàn)的化石就保存在蓋帽白云巖的席狀孔洞硅質(zhì)膠結(jié)物中。”龐科說(shuō)，白云巖是一種沉積碳酸鹽巖。“‘雪球地球’時(shí)期沉積的是冰積巖，冰期結(jié)束后，全球的冰積巖上面都蓋了一層白云巖，像帽子一樣，所以取名為蓋帽白云巖。”他解釋稱(chēng)，蓋帽白云巖一般在相對(duì)溫暖的水體里生成，它的出現(xiàn)就表明當(dāng)時(shí)的環(huán)境已經(jīng)由冰河期轉(zhuǎn)入溫暖期。

△席狀孔洞的巖石薄片顯微觀(guān)察，顯示不同期次的膠結(jié)物與真菌狀微體化石

△席狀孔洞膠結(jié)物形成過(guò)程

龐科告訴現(xiàn)代快報(bào)記者，之后由于冰川快速消融，蓋帽白云巖逐漸被暴露出海平面，導(dǎo)致巖石中形成了席狀孔洞，而真菌狀生物就生活在孔洞的內(nèi)表面。

“生物從海洋登上陸地是生命演化史上的一次重要轉(zhuǎn)折。而真菌被稱(chēng)為‘拓荒先鋒’，在陸地從一片荒蕪到生機(jī)勃勃的過(guò)程中扮演重要角色。此次發(fā)現(xiàn)的6.3億年前陸生真菌，比最早的陸生高等植物化石還早1億多年。這對(duì)我們研究陸地早期環(huán)境和生命演化，也具有重要意義。”龐科說(shuō)，下一步他們計(jì)劃開(kāi)展更細(xì)致的研究。

(中科院南京地質(zhì)古生物研究所供圖)