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中國科學家發現距今最早的“氮肥工廠”
2018-02-02 14:02:46 來源: 新華網
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  新華社南京2月2日電(記者王玨玢)記者2日從中國科學院南京地質古生物研究所獲悉,該所早期生命研究團隊在安徽壽縣新近發現一類生活在8億年前且具有固氮能力的多細胞藍藻化石:大型安徽絲藻。這是迄今發現的最古老的固氮生物化石,科學家將之形象地稱為“天然氮肥廠”。這一發現,也將有據可查的生物固氮歷史前推了約4億年。

  藍藻又稱為藍細菌,是地球上最古老、生存時間最長的低等原核生物之一,現在人類食用的“地皮菜”“螺旋藻”等,就屬于藍藻類群。藍藻中的一部分,具備固氮能力,這對大部分生物的生存演化起到至關重要作用。作為組成氨基酸和核酸的基本元素之一,氮元素是生物體的必須元素。但地球上絕大多數氮以氮氣形式存在,可直接被利用的非常有限。這時,就需要有固氮能力的原核生物,將遊離的氮氣轉化為能被多數生物吸收利用的化合態氮,如氨或銨根離子。

  此次研究參與者、南古所助理研究員龐科介紹,有一類具有固氮能力的藍藻,普遍具有一種被稱為“異形胞”的結構,這也是識別藍藻固氮功能的重要證據。化石形態學分析顯示,此次發現的大型安徽絲藻,就是一種具有異形胞的藍藻。異形胞內含有豐富的固氮酶,是藍藻固氮的場所。特化的厚壁異形胞細胞,可以在原有細胞壁外形成包裹層,阻擋氧氣進入,以保護固氮酶不失活,從而在富氧環境中固氮。

  此次發現的大型安徽絲藻,是距今最早的生物固氮化石證據。此前,科研人員曾在更古老的地層發現過類似形態的藍藻化石,但並未發現異形胞結構。科研人員進一步推測,在距今8億年前後,地球大氣環境中氧氣濃度很可能升高,固氮藍藻需演化出異形胞結構,以保證對氧氣敏感的固氮酶正常工作。

  相關研究成果已于2日發表在《細胞》出版集團旗下雜志《當代生物學》上。

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【糾錯】 責任編輯: 馮文雅
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