在 17.5 亿年前的化石细胞中发现了蓝藻产氧光合作用的关键结构,这是之前记录的年龄的三倍。尽管地球大气层在此之前就富含氧气,但这一发现可以帮助拼凑出地球历史上最重要发展之一的历史。
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氧气是复杂生物体进行贸易的货币:无论是通过光合作用产生氧气,还是通过呼吸作用将其用作能量。氧气的反应性很强,如果没有不断补充,它不会长时间留在大气中或溶解在海洋中。为此,我们可以感谢更简单的生命形式,但细节却很模糊。
蓝藻化石的鉴定鳅来自澳大利亚北领地麦克德莫特地层的研究可以使这一情况变得更加清晰。如果这些化石确实是含有类囊体的蓝细菌,正如它们的发现者声称的那样,那么它们比之前最古老的发现还要早 12 亿年。这些研究人员还声称在加拿大发现了地球上大约 10 亿年前的光合作用器,如果没有澳大利亚的发现,这一发现很容易创下记录。
我们知道地球是被所谓的(GOE),当大气中和海洋中溶解的氧气含量上升时,就会出现新的生命形式。 GOE 发生的时间备受争议,但对 24 亿年前的估计远远超过了相关生物体的任何迹象。今天,独立生产世界上一些氧气。其余部分是由质体产生的,质体是自由生活的蓝细菌的后代,它们与植物或藻类形成了共生关系,现在在叶或叶状细胞内产生氧气。
蓝藻很可能是造成 GOE 的原因,但根据现有证据,我们无法确定这一点。众所周知,叠层石很早就开始进行光合作用,也许其他一些生命形式也产生了 GOE 的氧气,但最终却成为了自身成功的牺牲品。了解光合作用生物的进化可以填补我们对地球知识的一大空白。
公认的最古老的蓝藻证据可以追溯到 1.85 至 20.2 亿年前。然而,这些化石被鉴定为贝尔彻始内泡虫,缺乏发生光合作用的类囊体膜。根据分子钟,这些膜被认为是在 2.0 至 27 亿年前进化的。这是一个很大的不确定性。一些化石证据可以缩小范围,我们将不胜感激。
在寻找此类证据的过程中,列日大学的研究人员寻找了具有类囊体的蓝细菌样本,这些样本可以打破以前的记录。他们新宣布的在加拿大草湾地层的发现本来就足够令人印象深刻,但澳大利亚的发现确实把时间推后了。来自刚果民主共和国的蓝藻与加拿大样本的年龄相似,但缺乏膜。
微生物很少能很好地形成化石,而且一旦形成化石就很容易被忽视。识别其中的膜是一个更大的挑战,因为这些膜经常被热压碎或破坏。然而,该论文的作者写道: “类囊体代表了含氧光合作用代谢的直接超微结构证据。类囊体膜是致密的,主要是半乳糖脂,含有蛋白质的双层,光合生物在其中发生光合作用。”
这就是研究小组声称在化石中发现的东西。 “实际上,它不可能是别的东西。这种排列对于具有类囊体的蓝细菌来说是非常独特的,”研究作者埃曼纽尔·贾瓦克斯博士告诉我们科学新闻。
类囊体的例子在过去 1.5 亿年的化石记录中广泛存在,并且之前曾在被认为是藻类聚集体的区域中被报道过。5.5亿年前和蓝藻垫又老了五千万岁。
新公布的样本看起来都很相似,尽管加拿大样本的长度略高于澳大利亚样本的 57–177 µm 和 17–40 µm 宽度。关键的膜厚度仅为 10-20 nm。澳大利亚的标本被认为是沉积在浅海环境中,讽刺的是,那里缺乏氧气。
该论文在期刊上公开发表自然。









