每到夏季，太湖等湖泊就會發(fā)生“水華”，黃海海域也會暴發(fā)“赤潮”，藍藻成為養(yǎng)殖和旅游業(yè)避之不及的“環(huán)境殺手”。但近日，中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所在安徽壽縣發(fā)現(xiàn)8億年前的“大型安徽絲藻”，為地球早期生物固氮提供了最早化石證據(jù)。相關(guān)成果于2月2日在線發(fā)表在《細胞》出版集團《當代生物學》雜志上。

藍藻是地球上最古老、生存時間最長的生物門類之一，通過光合作用釋放氧氣。藍藻還有不少具備固氮能力的種類。生物通常不能直接利用空氣中的氮氣，而某些特殊類型的藍藻可以將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為生物可吸收利用的化合態(tài)氮。 在現(xiàn)生藍藻中，有一種能進行固氮作用的結(jié)構(gòu)被稱為異形胞。因此具異形胞藍藻是早期生物固氮的直接證據(jù)，然而它們的化石記錄非常稀少且爭議很大。

中科院南京地質(zhì)古生物所早期生命研究團隊龐科博士等發(fā)現(xiàn)的大型安徽絲藻為單列的絲體化石，并由一層薄的胞外膠鞘包裹。既能單獨保存為絲體化石，亦能與其他絲狀化石一起形成底棲的微生物席。絲藻由多個細胞組成，部分營養(yǎng)細胞成對地出現(xiàn)，為橫向二分裂產(chǎn)生的子細胞。對比現(xiàn)生藍藻的結(jié)構(gòu)，研究認為大型安徽絲藻是一種具異形胞的藍藻化石，很可能起源于新元古代早期。大型安徽絲藻的發(fā)現(xiàn)，將最早可靠的具異形胞的藍藻化石記錄由泥盆紀（約4.1億年前）向前推進到新元古代早期（10億—7.2億年前），提供了早期生物固氮的最早化石證據(jù)。

藍藻的異形胞是為了應(yīng)對氧氣濃度上升、保護其中對氧氣敏感的固氮酶而產(chǎn)生，因此大型安徽絲藻從生物學方面也證實了新元古代早期地球氧化還原環(huán)境的轉(zhuǎn)變。