考古,作为一个溯古追远的行业,其从业者不仅要拥有深厚的历史功底,还必须掌握最先进的科学技术,因为许多历史谜案只有应用现代技术才能破解,比如放射性同位素C14被考古学家称为“碳钟”,它容易发生β衰变,变成一个新核,其半衰期为5730年,它因此可以用来判定古生物体的年代。今天的话题与蓝藻考古有关。每到夏季,太湖等湖泊会发生“水华”,黄海海域也会暴发“赤潮”,蓝藻成为养殖和旅游业避之不及的“环境杀手”。近日,中国科学院南京地质古生物研究所在安徽寿县发现8亿年前的“大型安徽丝藻”,为地球早期生物固氮提供了最早化石证据。相关成果于2月2日在线发表在《细胞》出版集团《当代生物学》杂志上。
在光怪陆离的自然界,万物进化逐渐从初级发展到高级,而其中的蓝藻似乎一直算不得高级生物,但最近的研究发现,蓝藻却是最早进化成熟的一种,它是地球上最古老、生存时间最长的生物门类之一,它通过光合作用释放氧气,且具备固氮的能力。生物通常不能直接利用空气中的氮气,而某些特殊类型的蓝藻可以将空气中的氮气转化为生物可吸收利用的化合态氮。大型安徽丝藻的发现,将最早可靠的具异形胞的蓝藻化石记录由泥盆纪(约4.1亿年前)向前推进到新元古代早期(10亿-7.2亿年前),提供了早期生物固氮的最早化石证据。
蓝藻拥有的“生氧固氮”功能为后来的动植物进化提供了条件,甚至可以说,人类的诞生也完全依赖于此,在这个意义上,蓝藻堪称人类祖先。研究发现,在某些种类的蓝藻中,有一种能进行固氮作用的结构被称为异形胞,具有异形胞的蓝藻是早期生物固氮的直接证据,其化石记录非常稀少。中科院研究团队发现的大型安徽丝藻为单列的丝体化石,由一层薄的胞外胶鞘包裹,既能单独保存为丝体化石,亦能与其他丝状化石一起形成底栖的微生物席。丝藻由多个细胞组成,部分营养细胞成对地出现,为横向二分裂产生的子细胞。对比现生蓝藻的结构,研究认为大型安徽丝藻是一种具异形胞的蓝藻化石,很可能起源于新元古代早期。异形胞是为了应对氧气浓度上升、保护其中对氧气敏感的固氮酶而产生,因此大型安徽丝藻从生物学方面也证实了新元古代早期地球氧化还原环境的转变。
考古学看似对历史进行单纯回溯,其实,考古的回溯往往会对将来发挥巨大启迪作用,推动最先进的研究,催生最尖端的科研成果,这也正是世界各国高度重视考古的原因,对蓝藻的考古研究,也很可能催生环保科学的重大革新。