生物標(biāo)志物幫助解開(kāi)了5億年前的宏觀生物的神秘面紗
研究人員對(duì)Beltanelliformis屬分解后剩余的生物標(biāo)志物進(jìn)行了化學(xué)分析。這些生物在Ediacaran時(shí)期(大約575-5.41億年前)居住在地球上,他們?cè)谶M(jìn)化樹(shù)上的位置是未知的。數(shù)據(jù)顯示,Beltanelliformis是藍(lán)細(xì)菌的集落。這項(xiàng)工作的成果發(fā)表在Nature Ecology&Evolution。
“由于白海的Vendian礦床中Beltanelliformis有機(jī)質(zhì)的獨(dú)特保存,這些生物的印象是研究生物標(biāo)記物的理想對(duì)象。研究了有機(jī)分子的殘留物后,我們認(rèn)為Beltanelliformis是底棲的殖民地藍(lán)藻。新方法可以揭示神秘的埃迪卡拉宏觀生物的性質(zhì)和地球上生命的早期革命,“羅蒙諾索夫莫斯科國(guó)立大學(xué)石油和天然氣沉積學(xué)和海洋地質(zhì)系研究生安娜克拉斯諾娃說(shuō)。
數(shù)十億年來(lái)海洋中充滿了微生物,但在5.41億年前,寒武紀(jì)的爆炸改變了一切。海洋被動(dòng)物接管,變得與我們今天看到的相當(dāng)。然而,這并不像聽(tīng)起來(lái)那么突然。數(shù)百萬(wàn)年來(lái),生命正在試驗(yàn)宏觀生物,其初步結(jié)果被稱為埃迪卡拉生物群。
埃迪卡拉生物群是化石記錄中第一批大型和解剖學(xué)上復(fù)雜的軟體生物群,也是歷史上最大的古生物學(xué)之一。他們看起來(lái)像來(lái)自另一個(gè)星球的外星人,因此他們的系統(tǒng)發(fā)育位置(即生物分類學(xué)中的位置)仍然不清楚,即使在域級(jí)別。在某些情況下,甚至無(wú)法判斷某些印象是屬于細(xì)菌,巨型原生動(dòng)物還是動(dòng)物。Beltanelliformis天才的代表就是這種情況,它形成了直徑約1厘米的圓形印記。
“我們選擇了Beltanelliformis,因?yàn)樗鼈兪亲钊菀讓W(xué)習(xí)的Ediacarans。與Ediacara生物群的其他成員不同,它們可以非常豐富,在一個(gè)表面上有數(shù)千個(gè)印象,”地質(zhì)學(xué)院畢業(yè)生Ilya Bobrovskiy解釋道,密歇根州立大學(xué)和博士澳大利亞國(guó)立大學(xué)(堪培拉)的學(xué)生。
Beltanelliformis的天才結(jié)合了兩種形式,它們的埋葬不同。Nemiana存在于沙透鏡的基部,而B(niǎo)eltanelloides被埋在粘土或碳酸鹽層中。化石看起來(lái)像圓形印象,同心皺紋有時(shí)被薄薄的有機(jī)薄膜覆蓋。這些薄膜是這些有機(jī)體曾經(jīng)由其組成的材料的遺骸。一些科學(xué)家認(rèn)為,Beltanelliformis的皺紋反映出這些生物有肌肉,因此認(rèn)為它們是多細(xì)胞海洋動(dòng)物刺胞動(dòng)物,假設(shè)它們是水母和息肉的親戚。其他人認(rèn)為Beltanelliformis是海綿,殖民地細(xì)菌,真菌,地衣,浮游生物和底棲藻類。
科學(xué)家研究了在阿爾漢格爾斯克地區(qū)Lyamtsa村附近采集的Beltanelliformis樣本。為了解這些生物是什么,研究人員提出了一種研究Ediacaran印象的全新方法:他們研究了從有機(jī)殘骸中提取的生物標(biāo)志物。生物標(biāo)志物是生物分子的骨架,可以弄清楚5億年前有機(jī)體的化合物是什么。保留的分子附著在覆蓋印模表面的有機(jī)薄膜上??茖W(xué)家們知道光合藻類,細(xì)菌,真菌或動(dòng)物分解后會(huì)留下什么化合物。通過(guò)藿烷 - 多環(huán)化合物釋放細(xì)菌,所述藿烷 - 多環(huán)化合物形成類胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)骨架,其存在于細(xì)菌細(xì)胞膜內(nèi)。
Beltanelliformis的有機(jī)薄膜結(jié)果含有大量的藿烷。與此同時(shí),科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了具有簡(jiǎn)單鍵的長(zhǎng)鏈奇數(shù)正烷烴 - 線性烴。它們是高等植物和現(xiàn)代淡水和陸地藍(lán)細(xì)菌的特征,并且在生物體表面形成薄蠟層中起重要作用,保護(hù)它們免于干燥。藿烷和長(zhǎng)鏈奇數(shù)正構(gòu)烷烴在覆蓋化石的有機(jī)薄膜中的組合使得作者得出結(jié)論:Beltanelliformis是底棲殖民藍(lán)藻。
“我們?cè)O(shè)法開(kāi)發(fā)了一種研究Ediacaran生物群的全新方法,該方法不是基于形態(tài)學(xué)的解釋,即生物體的外觀。使用這種方法,我們發(fā)現(xiàn)Beltanelliformis是殖民地藍(lán)藻的遺骸。解開(kāi)自然Ediacara生物群是了解我們周圍世界是如何成為今天的重要一步,“Ilya Bobrovskiy總結(jié)道。
長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴的外膜保護(hù)生物體免于干燥??茖W(xué)家們認(rèn)為,來(lái)自Ediacaran礦床的Beltanelliformis和大型藻類的菌落能夠在短時(shí)間內(nèi)在陸地暴露下存活,因此不僅可以棲息在海洋中,還可以棲息在淡水和潮間帶環(huán)境中。據(jù)研究人員稱,對(duì)其他埃迪卡拉宏觀生物的生物標(biāo)志物的研究可能是揭開(kāi)埃迪卡拉生物群神秘面貌的關(guān)鍵。
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