化石显示早期陆地植物是由淡水藻类进化而来
根据该杂志的一份新报告，世界可能需要开始以不同的方式思考植物 科学 研究人员重新审视了类似孢子的微化石，其特征挑战了我们对陆地植物进化的传统理解。
这些微化石是在 60 多年前在澳大利亚取回的岩石样本中发现的，可追溯到大约 480 亿年前的下奥陶纪，通过协调分子时钟（或进化速度），填补了大约 25 万年的知识空白。以及孢子化石记录——科学家多年来收集的早期植物生命的物理证据。
新报告的合著者、波士顿学院古植物学家保罗·斯特罗瑟 (Paul Strother) 表示，这种协调支持将植物起源与淡水绿藻或轮藻藻联系起来的进化发育模型。 “evo-devo”模型对植物随时间的进化有更细致的理解，从简单的细胞分裂到初始胚胎阶段，而不是从一个物种到另一个物种的大幅跳跃。
斯特罗瑟说：“我们发现了一种化石混合物，将更古老、更有问题的类孢子微化石与显然来自陆地植物的更年轻的孢子联系起来。” “如果我们将陆地植物的起源视为涉及胚胎发育进化的长期过程，这有助于使化石孢子记录与分子钟日期保持一致。”
斯特罗瑟补充说，化石记录保留了植物调节和发育基因组进化组装的直接证据。 这个过程从植物孢子的进化开始，导致植物组织、器官的起源，最终形成宏观的、完整的植物——可能有点类似于今天的苔藓。
斯特罗瑟说：“当我们将孢子视为陆地植物进化的重要组成部分时，分子测年和化石恢复之间的化石记录就不再存在差距。” 如果没有这个差距，“我们对全新的进化步骤有了更清晰的认识：从简单的细胞结构到复杂的多细胞结构。”
因此，研究人员和公众可能需要重新思考如何看待陆地植物的起源——这是生命从水生到陆地的关键进步，斯特罗瑟说。
“我们需要摆脱将陆地植物的起源视为时间奇点的想法，而是将化石记录整合到古生代数百万年的基因组组装的进化-发展模型中——特别是寒武纪和泥盆纪之间那个时代的分歧，”斯特罗瑟说。 “这需要对有问题的化石进行认真的重新解释，这些化石以前被解释为真菌，而不是植物。”
斯特罗瑟和合著者克林顿·福斯特 澳大利亚国立大学，旨在简单描述来自早奥陶世（约 480 亿年前）矿床的孢子状微化石组合。 斯特罗瑟说，这种材料填补了孢子化石记录中约 25 万年的空白，将广为接受的较年轻的植物孢子与更古老、更有问题的形式联系起来。
斯特罗瑟和福斯特研究了从 1958 年在西澳大利亚北部钻探的岩芯中提取的孢子化石种群。 这些微化石的细胞壁由高度抗性的有机化合物组成，在结构上可以在埋藏和石化过程中幸存下来。 他们在波士顿学院和澳大利亚国立大学地球科学研究学院用标准光学显微镜进行了研究。
斯特罗瑟说：“我们利用从钻岩芯中提取的孢子化石来构建植物的进化史，可以追溯到植物的藻类祖先的起源。” “我们对这些岩石样本进行了独立的年龄控制，因此我们通过观察孢子种类随时间的变化来研究进化。”
分子生物学家还通过使用活植物的基因来观察进化历史，并使用“分子钟”来估计植物起源的时间——分子钟是一种基于物种基因组中突变累积的平均速率来衡量进化分歧的方法。
然而，斯特罗瑟说，直接化石数据和分子钟日期之间存在高达数千万年的巨大差异。 此外，最古老的孢子与真正的完整植物首次出现之间也存在类似的时间间隔。
斯特罗瑟说，这些差距导致了关于最早陆地植物“缺失化石记录”的假设。
斯特罗瑟说：“我们的工作旨在通过将化石孢子记录整合到藻类祖先植物起源的进化发育模型中来解决其中一些问题。”
参考文献：“轮藻类陆地植物起源的化石记录”，Paul K. Strother 和 Clinton Foster，13 年 2021 月 XNUMX 日， 科学.
DOI：10.1126/science.abj2927
