早期陆地植物从淡水藻类进化而来，化石揭示
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孢子微化石，其特征挑战了我们对陆地植物进化的传统理解。
在 60 多年前在澳大利亚取回的岩石样本中发现的微化石可追溯到大约 480 亿年前的下奥陶世时期，通过调和分子钟或进化速度，填补了大约 25 万年的知识空白。与化石孢子记录——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) 说，这种协调支持将植物起源与淡水绿藻或轮藻藻类联系起来的进化-发展模型。 “evo-devo”模型对植物随时间的进化提出了更细致的理解，从简单的细胞分裂到最初的胚胎阶段，而不是从一个物种到另一个物种的大幅跳跃。
Strother 说：“我们发现了一种混合化石，将较老的、问题较多的类孢子微化石与明显来自陆地植物的较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。”
Strother 补充说，化石记录保留了植物调控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，最终导致宏观的、完整的植物——也许有点类似于今天生活的苔藓。
“当我们将孢子视为陆生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，”斯特罗瑟说。 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他们如何看待陆生植物的起源——生命从水到陆地的关键进步，斯特罗瑟说。
“我们需要摆脱将陆地植物的起源视为时间上的奇点的想法，而是将化石记录整合到古生代时期数百万年的基因组组装的 evo-devo 模型中——特别是在寒武纪和泥盆纪之间那个时代的分歧，”斯特罗瑟说。 “这需要对以前被解释为真菌而非植物的有问题的化石进行认真的重新解释。”
斯特罗瑟 (Strother) 和合著者克林顿·福斯特 (Clinton Foster)， 澳大利亚国立大学, 开始简单地描述一个可追溯到奥陶纪早期——大约 480 亿年前的沉积物中的类孢子微化石组合。 Strother 说，这种材料填补了孢子化石记录中大约 25 万年的空白，将广为接受的较年轻的植物孢子与较老的较有问题的形式联系起来。
Strother 和 Foster 检查了从 1958 年在西澳大利亚北部钻探的岩芯中提取的化石孢子种群。 这些微化石由其细胞壁中具有高度抗性的有机化合物组成，这些化合物在结构上可以在埋藏和岩化过程中存活下来。 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使用标准光学显微镜进行了研究。
“我们使用从凿岩机岩芯中提取的化石孢子来构建植物的进化史，可以追溯到植物起源于它们的藻类祖先，”斯特罗瑟说。 “我们对这些岩石样本进行了独立的年龄控制，因此我们通过观察随时间发生的孢子种类的变化来研究进化。”
分子生物学家还通过使用活植物的基因来研究进化历史，并使用“分子钟”估计植物起源的时间——一种基于物种基因组中突变累积的平均速率来衡量进化差异的方法。
然而，Strother 说，直接化石数据和分子钟日期之间存在巨大差异，长达数千万年。 此外，最古老的孢子与实际的整株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生植物“化石记录缺失”的假设。
“我们的工作试图通过将化石孢子记录整合到藻类祖先植物起源的进化发展模型中来解决其中的一些问题，”斯特罗瑟说。
参考资料：保罗·K·斯特罗瑟 (Paul K. Strother) 和克林顿·福斯特 (Clinton Foster) 撰写的“陆生植物起源于轮藻的化石记录”，13 年 2021 月 XNUMX 日， 科学.
DOI：10.1126/science.abj2927
