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古老真菌数百万年的基础工作

导读 由于其有机和分解的微妙性质,化石真菌极为罕见。事实上,如此罕见,一项新发现刚刚将最早的真菌证据推迟了至少5亿年 - 使其年龄增加了一...

由于其有机和分解的微妙性质,化石真菌极为罕见。事实上,如此罕见,一项新发现刚刚将最早的真菌证据推迟了至少5亿年 - 使其年龄增加了一倍。

到目前为止,最古老的确认的真菌化石可以追溯到大约4.5亿年前 - 大约与植物从海洋迁移到陆地的时间相同。这一时期最着名的化石真菌之一是Prototaxites,它可以长到8米高,导致它作为一棵树多年来被错误识别。

但是之前使用基于DNA的方法对真菌“分子钟”的研究表明,真菌可能在760亿年到10.6亿年之前发生得更早。从北极加拿大页岩中提取,新发现的具有数十亿年历史的化石真菌孢子和菌丝(长细管)填补了化石记录中的空白,并表明真菌可能在植物之前已经占据了土地。

在岩石中发现了真菌化石,这些岩石可能曾经是浅水河口的一部分。这种环境通常对真菌很有益,这要归功于营养丰富的水和积聚的有机物质的积累。这些古老的沿海栖息地的高盐度,高矿物质和低氧含量也为完美保存嵌入真菌细胞壁内的坚韧的几丁质分子提供了良好的条件,否则这些分子将会分解。

虽然不确定新发现的古老真菌是否真的生活在河口内或是从陆地冲入沉积物中,但它们显示出许多您在现代陆地真菌中所期望的特征。发芽的孢子是明确定义的,分支的线状管,帮助真菌探索其环境,称为菌丝。甚至细胞壁都是独特的真菌,由两层透明层组成。事实上,如果你不知道它们已经老了,你就很难将它们与现代真菌区分开来。

正如您可能想象的那样,在过去的十亿年中,真菌在塑造地球陆地生物圈方面发挥了关键作用。500万年前出现在陆地上的第一批植物与真菌形成了密切的伙伴关系。由于缺乏根系,这些早期植物依靠它们的真菌伴侣在其内部生长并向外扩散到原始矿质土壤中。在一种称为生物风化的过程中,真菌菌丝会分泌有机酸来溶解岩石并提取其中的营养物质。作为回报,植物将通过光合作用产生的营养转移到真菌。

早期植物和真菌之间的这种资源交换促进了地球植物群的生长,进化和多样化,使其成为日益复杂的物种,群落和生态系统,并且至今仍然是常态。超过90%的陆地植物与一种或另一种类型的真菌伴侣有关,有些完全依赖真菌援助来生存。

陆地植物及其真菌伴侣的共生崛起也对我们的大气产生了巨大影响。现在,通过充分利用基于矿物质的能源构建模块,植物进化出更有效的光合作用机制以捕获这种能量,例如通过更好地控制二氧化碳和水进出叶子的运动。数百万年来,二氧化碳的吸收增加导致氧气浓度大幅上升,支持出现比以前氧气水平可以支持的微小昆虫样生命更大,更复杂的动物生命。

从那里,进化的故事是清楚的。但是,在表明真菌可能在植物前500万年到达陆地时,新的化石证据提出了关于这一共生之旅开始的基本问题。

之前认为植物与水生真菌伴侣同时向陆地生命过渡,但这一新发现开辟了地球的土地可能已经为数亿年成功的植物生命做好准备的可能性。溶解富含矿物质的岩石和分泌碳基有机酸,我们知道真菌在将贫瘠土地转变为我们今天所知的富含碳的土壤中非常重要。可能是植物生命的出现只能通过古代真菌前辈的基础工作来实现。

现在科学家面临的突出挑战是确定这些古老的真菌是否来自地球,并确定它们在生命进化树上的位置。随着现在的重点是寻找更多的化石真菌,我们对早期生物圈演变的理解将会突飞猛进。

已经清楚的是,没有真菌,我们就不会存在。在维护全球健康生态系统方面发挥着至关重要的作用,从南极沙漠到热带雨林,真菌是当今地球上所有生命的基础。现在,看来我们还有5亿年的时间来感谢他们。

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