魏夢(mèng)鴿 中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 孫海華

北京時(shí)間5月30日17時(shí)，《自然-植物》雜志以長(zhǎng)文形式在線刊發(fā)了西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系劉麗靜副教授等人的最新成果——《奧陶紀(jì)海洋輪藻及其對(duì)陸地植物起源的啟示》，宣告了在中國(guó)塔里木和鄂爾多斯盆地發(fā)現(xiàn)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(zhì)記錄從晚志留世提前到晚奧陶世，將其起源時(shí)間向前推進(jìn)了約2800萬年，為陸地植物于奧陶紀(jì)起源于輪藻門的推論提供了關(guān)鍵的化石證據(jù)。

打破認(rèn)知局限證實(shí)陸地植物起源假說

據(jù)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(rèn)識(shí)，植物學(xué)界有一個(gè)共識(shí)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(xué)/供圖

目前最早的陸地植物的化石，一般被認(rèn)為是中奧陶世達(dá)瑞威爾期出現(xiàn)的有規(guī)則四分體結(jié)構(gòu)的隱孢子。也有觀點(diǎn)認(rèn)為，上述隱孢子只代表了陸地植物的減數(shù)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(duì)陸地植物是否在奧陶紀(jì)期間從輪藻門演化而來的認(rèn)識(shí)。

奇跡塔里木輪藻產(chǎn)出地區(qū)和層位。西北大學(xué)/供圖

已知最古老的輪藻門化石奇跡塔里木輪藻。西北大學(xué)/供圖

此次發(fā)現(xiàn)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(zhì)葉狀體化石。劉麗靜介紹，“因?yàn)樵摶孥E般地保存了輪藻綱葉狀體關(guān)鍵特征的正模標(biāo)本來自塔里木盆地，于是我們團(tuán)隊(duì)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(xì)胞，并且小枝也具有皮層細(xì)胞。此外，還發(fā)現(xiàn)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(xiàn)生的輪藻非常接近，表明輪藻葉狀體演化非常保守。同時(shí)，由于其皮層細(xì)胞更多，缺乏復(fù)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(jù)紅藻門、綠藻門、輪藻門中6個(gè)綱，以及陸地植物各門類共13個(gè)類群62個(gè)性狀特征的系統(tǒng)發(fā)育分析，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步確認(rèn)了陸地植物與輪藻門的演化關(guān)系。

基于化石和現(xiàn)代輪藻綱構(gòu)建的奇跡塔里木輪藻復(fù)原圖。繪圖/劉茜

該發(fā)現(xiàn)首次揭示出，在晚奧陶世凱迪早期之前已經(jīng)出現(xiàn)了從輪藻門向陸地植物的進(jìn)化過程中的關(guān)鍵的形態(tài)創(chuàng)新（如多細(xì)胞分枝、卵式生殖等），對(duì)證實(shí)陸地植物于奧陶紀(jì)起源于輪藻門的假說有重要的科學(xué)價(jià)值。

跨越15年 將地球的一個(gè)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(shí)，她在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所攻讀博士研究生。在導(dǎo)師指導(dǎo)下，她對(duì)來自塔里木和鄂爾多斯盆地奧陶系碳酸鹽中的鈣質(zhì)紅藻、綠藻和鈣化藍(lán)細(xì)菌化石進(jìn)行系統(tǒng)研究。

工作中，劉麗靜在薄片里發(fā)現(xiàn)了大量“串珠狀”的破碎化石，并非當(dāng)時(shí)常見的紅藻和綠藻化石。但是，由于認(rèn)知局限及化石破碎，研究沒有跟進(jìn)。

2010—2013年間，劉麗靜先后對(duì)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(jìn)行了觀察和記錄，將那些浩如煙海的藻類化石進(jìn)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(chǔ)。

根據(jù)化石觀察構(gòu)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(xué)地質(zhì)學(xué)系古生物學(xué)科的教師。一天，她在為研究生課程準(zhǔn)備課件時(shí)，偶然注意到了文獻(xiàn)里報(bào)道的中生代湖相碳酸鹽輪藻莖化石，與曾經(jīng)見到過奧陶紀(jì)“環(huán)形串珠”形態(tài)的化石相似。

劉麗靜把曾經(jīng)拍下的照片一一查看，發(fā)現(xiàn)這些化石應(yīng)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(xì)胞，這些特征是化石可以鑒定為輪藻的最有力證據(jù)。那一刻，她確信發(fā)現(xiàn)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(xiàn)了少量相似的破碎“輪藻莖”的化石。原來早在奧陶紀(jì)，輪藻門已經(jīng)在海洋碳酸鹽臺(tái)地上廣泛生長(zhǎng)——她意識(shí)到，自己發(fā)現(xiàn)了地球的一個(gè)重要秘密。

2019年，劉麗靜開啟了輪藻這一嶄新研究領(lǐng)域。經(jīng)過前期的積累與探索，得益于多位國(guó)內(nèi)外研究專家的寶貴指導(dǎo)與建議，劉麗靜與來自西北大學(xué)早期生命團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院、南京大學(xué)、中國(guó)石油大學(xué)（北京）等單位的合作者們突破了一個(gè)又一個(gè)跨學(xué)科研究的瓶頸。

2024年9月的一次國(guó)際研討會(huì)上，劉麗靜介紹了該研究成果，得到高度認(rèn)可。之后，經(jīng)過嚴(yán)格審稿和修改，相關(guān)成果被《自然-植物》（Nature Plants）雜志原則性接收。

教學(xué)相長(zhǎng)“在西大，我是老師更是學(xué)生”

大學(xué)時(shí)期，劉麗靜首次接觸到古生物學(xué)，她始終認(rèn)為地史時(shí)期的生物演化是最迷人的研究課題。2017年，她來到西北大學(xué)工作，成為一流學(xué)科為背景支持的早期生命與環(huán)境創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)中的一員。

2010年9月，劉麗靜在導(dǎo)師帶領(lǐng)下在鄂爾多斯盆地南緣考察奧陶系生物礁。西北大學(xué)/供圖

2019年，她便在權(quán)威學(xué)術(shù)期刊發(fā)表了奧陶紀(jì)鈣化藍(lán)細(xì)菌化石指標(biāo)揭示大氣CO?的重要成果。5年后，又和研究團(tuán)隊(duì)在藻類到陸地植物這個(gè)重要的生物演化領(lǐng)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(shí)給予重要幫助。這讓劉麗靜感慨，“在西大，我是老師更是學(xué)生，老師們的關(guān)注和鼓勵(lì)讓我受益匪淺。”而在成為導(dǎo)師這些年，劉麗靜也一直在和學(xué)生們共同尋找問題、解決問題，共同成長(zhǎng)。

劉麗靜與早期生命團(tuán)隊(duì)成員一起野外考察和學(xué)術(shù)交流。西北大學(xué)/供圖

教學(xué)相長(zhǎng)讓劉麗靜的研究更有生命力。自2019年成為研究生導(dǎo)師以來，劉麗靜共指導(dǎo)了7名碩博生，目前已有5名學(xué)生獲得碩士學(xué)位，1人獲得國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金，2人在全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議上獲得優(yōu)秀口頭報(bào)告獎(jiǎng)。

來源：中國(guó)青年報(bào)客戶端