魏夢鴿 中青報·中青網記者 孫海華
北京時間5月30日17時，《自然-植物》雜志以長文形式在線刊發(fā)了西北大學地質學系劉麗靜副教授等人的最新成果——《奧陶紀海洋輪藻及其對陸地植物起源的啟示》，宣告了在中國塔里木和鄂爾多斯盆地發(fā)現了地球上已知最早的輪藻門化石。
記者采訪獲悉：這一研究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，為陸地植物于奧陶紀起源于輪藻門的推論提供了關鍵的化石證據。
打破認知局限證實陸地植物起源假說
據了解，陸地植物（又稱有胚植物）的起源，影響了地球生物圈、巖石圈和大氣圈，極大改變了地球表面環(huán)境，是地球演化歷史上重要的生物演化事件。基于形態(tài)、解剖、生理和基因特征的研究認識，植物學界有一個共識性的假說——陸地植物起源于陸地淡水藻類輪藻門（又稱鏈形藻類）。
陸地植物（E、F）和它們的輪藻門姊妹群。西北大學/供圖
目前最早的陸地植物的化石，一般被認為是中奧陶世達瑞威爾期出現的有規(guī)則四分體結構的隱孢子。也有觀點認為，上述隱孢子只代表了陸地植物的減數孢子，但其孢子體還未演化出來。而在此前，最早的雙星藻綱化石記錄來自中泥盆世，而最確切、最古老的輪藻門化石記錄來自晚志留世的陸相地層的輪藻綱化石。因此，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。
奇跡塔里木輪藻產出地區(qū)和層位。西北大學/供圖
已知最古老的輪藻門化石奇跡塔里木輪藻。西北大學/供圖
此次發(fā)現的化石樣本，是來自塔里木盆地晚奧陶世早期（凱迪早期）及鄂爾多斯盆地晚奧陶世早期（凱迪中期）的海相碳酸鹽巖地層中的海生的輪藻鈣質葉狀體化石。劉麗靜介紹，“因為該化石奇跡般地保存了輪藻綱葉狀體關鍵特征的正模標本來自塔里木盆地，于是我們團隊驕傲地命名它為奇跡塔里木輪藻（Tarimochara miracelensisgen.etsp.nov.）。”
讓人驚訝的是，該化石主軸上有輪生小枝，且有節(jié)與節(jié)間分化，節(jié)間上覆蓋有縱向排列的皮層細胞，并且小枝也具有皮層細胞。此外，還發(fā)現了稀少的可能是覆蓋藏卵器的外殼化石。它們的葉狀體和現生的輪藻非常接近，表明輪藻葉狀體演化非常保守。同時，由于其皮層細胞更多，缺乏復雜的外殼和鈣化藏卵器等特征，所以推斷是輪藻綱的基干類群。根據紅藻門、綠藻門、輪藻門中6個綱，以及陸地植物各門類共13個類群62個性狀特征的系統(tǒng)發(fā)育分析，研究團隊進一步確認了陸地植物與輪藻門的演化關系。
基于化石和現代輪藻綱構建的奇跡塔里木輪藻復原圖。繪圖/劉茜
該發(fā)現首次揭示出，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的進化過程中的關鍵的形態(tài)創(chuàng)新（如多細胞分枝、卵式生殖等），對證實陸地植物于奧陶紀起源于輪藻門的假說有重要的科學價值。
跨越15年 將地球的一個重要秘密告訴世界
劉麗靜與奇跡塔里木輪藻的緣分起源于2010年。那時，她在中國科學院地質與地球物理研究所攻讀博士研究生。在導師指導下，她對來自塔里木和鄂爾多斯盆地奧陶系碳酸鹽中的鈣質紅藻、綠藻和鈣化藍細菌化石進行系統(tǒng)研究。
工作中，劉麗靜在薄片里發(fā)現了大量“串珠狀”的破碎化石，并非當時常見的紅藻和綠藻化石。但是，由于認知局限及化石破碎，研究沒有跟進。
2010—2013年間，劉麗靜先后對來自塔里木和鄂爾多斯奧陶系10000多張?zhí)妓猁}薄片在顯微鏡下進行了觀察和記錄，將那些浩如煙海的藻類化石進行了系統(tǒng)拍照，留下10萬張珍貴照片，為后面與輪藻化石的“真正相遇”奠定了基礎。
根據化石觀察構建的奇跡塔里木輪藻生態(tài)景象插圖。繪圖/劉茜
2019年，劉麗靜成為西北大學地質學系古生物學科的教師。一天，她在為研究生課程準備課件時，偶然注意到了文獻里報道的中生代湖相碳酸鹽輪藻莖化石，與曾經見到過奧陶紀“環(huán)形串珠”形態(tài)的化石相似。
劉麗靜把曾經拍下的照片一一查看，發(fā)現這些化石應該是“輪藻莖”橫切面。更令人興奮的是，其中一張照片顯示了該“輪藻莖”主軸的縱切面，擁有節(jié)與節(jié)間的分化，節(jié)間上可見縱向排列的皮層細胞，這些特征是化石可以鑒定為輪藻的最有力證據。那一刻，她確信發(fā)現了目前已知最早的輪藻化石。
之后，劉麗靜查看了鄂爾多斯盆地奧陶系海相碳酸鹽巖石照片記錄，也發(fā)現了少量相似的破碎“輪藻莖”的化石。原來早在奧陶紀，輪藻門已經在海洋碳酸鹽臺地上廣泛生長——她意識到，自己發(fā)現了地球的一個重要秘密。
2019年，劉麗靜開啟了輪藻這一嶄新研究領域。經過前期的積累與探索，得益于多位國內外研究專家的寶貴指導與建議，劉麗靜與來自西北大學早期生命團隊、中國科學院、南京大學、中國石油大學（北京）等單位的合作者們突破了一個又一個跨學科研究的瓶頸。
2024年9月的一次國際研討會上，劉麗靜介紹了該研究成果，得到高度認可。之后，經過嚴格審稿和修改，相關成果被《自然-植物》（Nature Plants）雜志原則性接收。
教學相長“在西大，我是老師更是學生”
大學時期，劉麗靜首次接觸到古生物學，她始終認為地史時期的生物演化是最迷人的研究課題。2017年，她來到西北大學工作，成為一流學科為背景支持的早期生命與環(huán)境創(chuàng)新研究團隊中的一員。
2010年9月，劉麗靜在導師帶領下在鄂爾多斯盆地南緣考察奧陶系生物礁。西北大學/供圖
2019年，她便在權威學術期刊發(fā)表了奧陶紀鈣化藍細菌化石指標揭示大氣CO?的重要成果。5年后，又和研究團隊在藻類到陸地植物這個重要的生物演化領域留下了濃墨重彩的一筆。
一路走來，多位老師在她研究遇到瓶頸時給予重要幫助。這讓劉麗靜感慨，“在西大，我是老師更是學生，老師們的關注和鼓勵讓我受益匪淺。”而在成為導師這些年，劉麗靜也一直在和學生們共同尋找問題、解決問題，共同成長。
劉麗靜與早期生命團隊成員一起野外考察和學術交流。西北大學/供圖
教學相長讓劉麗靜的研究更有生命力。自2019年成為研究生導師以來，劉麗靜共指導了7名碩博生，目前已有5名學生獲得碩士學位，1人獲得國家獎學金，2人在全國學術會議上獲得優(yōu)秀口頭報告獎。
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