Tredimensionelle fossile alger, der er mere end 541 millioner år gamle, afslører planterigets moderne udseende herkomst

Palæontologer har identificeret en ny slægt og art af alger kaldet Protocodium sinense, der går forud for oprindelsen af ​​landplanter og moderne dyr og giver ny indsigt i den tidlige diversificering af planteriget.

Opdaget på et sted i Kina er dette 541 millioner år gamle fossil den første og ældste grønne alge fra denne æra, der er bevaret i tre dimensioner, hvilket gør det muligt for forskerne at undersøge dens interne struktur og identificere det nye eksemplar med hidtil uset nøjagtighed. Studiet er offentliggjort i dag i BMC Biology , åbner et vindue ind i en verden af ​​evolutionære gåder, som videnskabsmænd lige er begyndt at optrevle.

"Protocodium tilhører en kendt slægt af grønne alger og har en overraskende moderne arkitektur, der viser, at disse alger allerede var godt diversificerede før slutningen af ​​Ediacaran-perioden," siger medforfatter Cédric Aria, postdoc ved Institut for Økologi og Evolution. Biologi på fakultetet for kunst og naturvidenskab ved University of Toronto og baseret på Royal Ontario Museum (ROM). "Dets opdagelse berører oprindelsen af ​​hele planteriget og sætter et velkendt navn på de organismer, der gik forud for den kambriske eksplosion for over en halv milliard år siden, da verdens første moderne økosystemer dukkede op."

De nyopdagede Protocodium-fossiler blev fundet af et hold ledet af Hong Hua, professor i geologi, og inklusive Shu Chai, postdoc-forsker, begge fra Northwest University, Xi'an, Kina. Det er en del af Gaojiashan-biotaen, navnet givet til en betydelig gruppe usædvanligt velbevarede fossiler, ved Dengying-formationen i den sydlige Shaanxi-provins. I de sidste 20 år har denne geologiske formation givet vigtige fossile arter, der dokumenterer slutningen af ​​Ediacaran-perioden for 541 millioner år siden.

Organismer og deres dele, der ikke oprindeligt absorberer mineraler - i modsætning til skaller eller knogler - kræver ekstraordinære forhold for at blive bevaret. I dette tilfælde blev hele fossilerne og deres fine cellulære detaljer bevaret i tre dimensioner på grund af udskiftningen af ​​det oprindelige organiske materiale med fosfat. Denne konserveringsmåde gjorde det muligt for forskerne at bruge forskellige elektron- og røntgenmikroskopiteknikker til praktisk talt at skære fossilet i skiver, afsløre dets indre struktur med præcision og i sidste ende identificere det som en nær slægtning til den moderne Codium-alge, en type tang.

Protocodium fossiler er små kugler en halv millimeter brede, som store pollenkorn, dækket af et væld af mindre kupler. Takket være 3D-undersøgelsen bestemte forskerne, at den kuplede overflade var en del af en kompleks, enkelt celle, der indeholder tynde tråde kaldet sifoner. Denne morfologi er typisk for visse moderne encellede tang, der indeholder mange kerner.

Opdagelsen af ​​Protocodium vil kræve forsigtighed, når man identificerer generiske sfæriske Ediacaran-fossiler, og kan antyde, at organismer som Codium faktisk er meget ældre og udbredte. De berømte Doushantuo fossile embryoner, også fra Kina og bevaret i 3D, har været kernen i debatter om den dybe oprindelse af visse dyregrupper. Specifikke stadier af nogle af disse dyrelignende embryoner ligner det encellede Protocodium på ydersiden, men 3D udskæring afslører, hvordan de består af mange celler. På den anden side er talrige 2D runde fossiler af usikker alge eller anden affinitet også kendt fra Ediacaran og ældre perioder, men i mindre detaljer.

"Vi ved, at tanglignende fossiler er mindst en milliard år gamle," siger Chai, undersøgelsens første forfatter. "Men indtil nu har flad, kornet todimensionel bevaring gjort det udfordrende at genkende mere end generelle morfologiske strukturer."

Grønne alger er fotosyntetiske organismer, hvilket betyder, at de omdanner lys og kuldioxid til sukker og ilt. De var derfor sandsynligvis vigtige grundlag for Jordens tidlige økosystemer, og undersøgelsen tyder på, at grønne alger allerede var etableret i verdens lave vand som kuldioxidgenvindere og iltproducenter før den kambriske eksplosion.

Bortset fra sin mindre størrelse fremstår Protocodium overraskende identisk med det moderne Codium, en type grønalger, der findes i mange have over hele verden. Visse typer af denne tang er notorisk invasive - såsom Codium skrøbelige underart tomentosoides, kaldet "dødmandsfingre" for dets udseende og spredes sammen med kommercielt opdrættede skaldyr. Fra et evolutionært perspektiv deler grønne alger som det gamle Protocodium og landplanter en fælles forfader, der blev antaget at være omkring en milliard til halvanden milliard år gammel, men nu sandsynligvis ældre - tildelingen af ​​Protocodium så tæt på en moderne gruppe skubber hele planterigets historie tilbage i tiden.

"Det er meget sigende, at sådan en organisme er forblevet praktisk talt uændret over mindst 540 millioner år," siger Aria. "Ved Ediacaran havde evolutionen drevet den mod en stabil adaptiv zone - det har været behageligt der siden, og mere end det, ganske vellykket. Faktisk så meget, at Codium i dag udnytter den globale handel til nemt at udkonkurrere andre algearter ." + Udforsk yderligere

Forskere ser nærmere på Jordens første dyr