进化新知：十多亿年化石记录缺失新解

HZHAI2010

　　

新发现的蓝细菌新种Candidatus Gloeomargarita lithophora可以在细胞内形成碳酸盐矿物

　　一种新的光合作用细菌能够控制包括钙、镁、钡、锶等矿物的组成。法国研究人员最近在着名的《科学》《Science》杂志上发表文章向我们介绍了一种过去从未了解的生物成矿机制。该发现将对地球最古老时期化石记录的解读带来巨大影响。
　　蓝细菌(Cyanobacteria)是原核生物，在所有藻类生物中是最简单、最原始的一类。因为它们具有光合作用的能力，这些微生物在地球历史里扮演了非常重要的角色，特别是对早期地球大气中氧气的贡献长期以来一直受到科学家们的关注。一些蓝细菌可以在细胞外凝聚碳酸钙，比如非常特殊的叠层石就是由这些微生物所形成的，最早的叠层石可以追溯到距今35亿年，是地球历史中最古老的生物化石记录。按理说蓝细菌化石应该能在叠层石中保留，但目前已知最早的蓝细菌化石记录却仅仅只能追溯到距今7亿年前，该时间远远晚于23亿年前地球大气氧气含量开始增加的时间。
　　法国的研究团队最近找到了这其中长达十几亿，甚至数十亿年缺失蓝细菌化石记录的原因：科学家们从墨西哥火山湖中收集了一种现代叠层石，并带到实验室进行培养，在这种叠层石中，他们发现了一种新的被称为Candidatus Gloeomargarita lithophora的蓝细菌新种。这种蓝细菌被认为是蓝细菌早期分化的其中一个直系分支，它们最特殊的地方是具有一种以前从未认识的生物矿化机制——可以在细胞体内形成约270纳米的碳酸钙微粒。过去叠层石的研究都认为碳酸钙是在蓝细菌细胞体外所形成的，这种特殊的生物矿化机制过去我们还从未有发现研究。该新种蓝细菌另外一个重要特征是可以积聚锶、钡元素，并融入碳酸盐矿物中。
　　新发现对于我们解读地球最古老的化石记录具有非常重要的里程碑意义。如果叠层石中碳酸钙是在蓝细菌细胞体内而不是体外所形成的，那么长期缺乏它们的化石记录(从至少23亿年到7亿年)就可以合理的解释了。科学家们下一步的工作重点将是要了解为什么这些蓝细菌要在细胞体内形成碳酸钙，以及它们是怎样做到的。