真菌可能帮助地球摆脱“雪球地球”时期

大约十亿年前,地球几乎完全被数千英尺厚的冰层包裹——然后,不知何故,它摆脱了困境

Artist's impression of Earth under a blanked of ice, seen from space.

热带岩石中的漂砾是早期线索之一,表明地球曾经发生过奇怪的事情。

漂砾是落在海底的岩石,有时力量非常大,以至于沉积物变形。但是这些岩石中本不应该有漂砾。冰川是最常见的来源;冰盖腹部像扁虱一样收集岩石,然后在入海时脱落。但是,含有漂砾的岩石是在间歇性炎热的热带水域下形成的,这从散布其中的石灰岩带中可以明显看出。热带地区肯定不可能有冰川,对吧?对吧?

1989 年,加州理工学院地质学家乔·基尔什温克 考察了这一证据和其他一些已经存在了几十年的证据,并提出了一个新的假设:雪球地球。这个想法是,我们地球曾经完全被冰层包裹,厚达一公里,大约在 6.5 亿至 7 亿年前。当时各地地表温度都远低于零度,生命,无论当时以何种简单的形式存在,都必须应对这种情况。


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证据表明,这场灾难大约在那个时候发生了两次,而不是一次。第一次冰封似乎持续了大约 5800 万年——我想有必要指出,这比霸王龙存在的时间长 24 倍以上(仅仅 240 万年)。第二次雪球事件发生在 1000 万年后,又持续了 500 万至 1500 万年。尽管部分冰川作用会在数百万年后,在我们自己的时代附近,定期蔓延到温带地区,但据我们所知,冰层再也不会吞噬地球。

今年 1 月发表的一项关于中国新化石的研究增加了一个有趣的细节:洞穴真菌可能帮助地球摆脱了第二次雪球事件。如果属实,这也将是值得注意的,因为最早公认的陆生真菌化石可以追溯到 2 亿多年后

如果您接受地球已被冻结成固体,那么随之而来的是,一旦所有厚重的冰层融化,无负担的陆地就会反弹并在新鲜空气中沐浴。落在新裸露岩石上的雨水风化了地表,但也渗入裂缝,形成了洞穴。

正是在他们声称的中国埃迪卡拉纪陡山沱组岩层中的这些空腔遗迹中,科学家在 1 月份的《自然通讯》杂志上报道,他们发现了洞穴构造和黄铁矿化石丝状物,这些丝状物在他们看来——我也同意——非常像真菌。

有分支和融合的弯曲丝状物——包括 A 形和 H 形结构——以及小的分支芽,有时似乎在相互寻找;空心球体,单独或成链状(孢子?)既融入丝状物中,又位于丝状物的末端;以及两种不同的纤维规格,暗示至少有两种物种。这些纤维也缺少内部壁,称为隔膜,隔膜通常将这样的管子分成细胞。

作者说,今天的几种真菌都具有这套完全相同的特征,而没有其他生物群具有这种特征。此外,弯曲的丝状物似乎排除了任何非生物的相似物。对物理真菌化石冒名顶替者的研究表明,它们宽度均匀,而真正的真菌往往较窄,并且可能有多种尺寸。

外部证据表明真菌的解释是合理的。分子钟使用计算出的 DNA 突变率来估计各种生物群的进化时间,这表明真菌可能已有 9 亿至 15 亿年的历史。

作者假设,在腔体形成后不久,钟乳石、石笋和葡萄状葡萄状体覆盖了它们的壁,并被真菌和其他微生物定殖和催化;化石中的大型球体被丝状物穿透,可能是某种共生体——或食物。值得注意的是,现代洞穴构造也带有类似的微生物,包括类似于化石的真菌。

众所周知,现代真菌具有开采岩石和提取营养物质的能力。如果刚刚摆脱雪球地球的霉菌岩石口袋在地理上广泛分布,那么这种生命将加速已经在地表进行的陆地岩石的风化,并将磷(一种肥料)输送到海洋中。由此产生的藻类大量繁殖会将氧气泵入空气中。值得注意的是,大气中的氧气水平在雪球地球之前似乎远低于今天的水平

不久之后,能够利用所有新释放的氧化还原能力的生命形式抓住了机会,这一事件被称为寒武纪大爆发。在雪球地球之前,最复杂的生命——以及超过 35 亿年的进化总和——似乎是海绵。在雪球地球之后,泰坦巨龙、黎明红杉和巨大的真菌出现了。这之间是否有联系,是否与所有额外的氧气有关?这是一个积极研究的课题。

更广泛地说,我们最近才意识到我们的地球可能经历了一个 5800 万年的冰冻先生阶段,这既令人不安,因为它暗示了我们不知道的事情,也暗示了我们知道的事情。我曾经听过一位古典学家的讲座,他声称,鉴于剩余证据的可怜性质,我们对古代人类世界的了解类似于通过钥匙孔窥视凡尔赛宫所能发现的东西。

古生物学,特别是骨骼和贝壳之前的生命的古生物学,或遥远而陌生的条件下地球的地质学,也可以这样说。地质学家保罗·霍夫曼 告诉 Astronomy.com,在乔·基尔什温克首次提出雪球假设并与他分享后,他们花了一段时间才对此采取任何行动,因为这种情况与已知的地球历史大相径庭,他们不知道岩石记录中的任何特定证据是支持还是反对它。

如果确定地球历史上的重大事件在我们确实有岩石记录的地方已被证明是困难的,那么我们对地球的历史和所有者手册还有什么不知道的呢?因为相关的岩石没有保存下来,或者目前不在地表?例如,地球的大部分地区似乎都缺少令人不安的巨大十亿年地质记录,地质学家将这一明显的遗漏有些不祥地称为大不整合。他们争论为什么它会缺失,但它确实缺失这一简单事实更让我担忧。这就像地球在其生命周期的 25% 中狂欢,并且“完全不记得”发生了什么或它的钥匙在哪里。

因此,我们必须感谢我们星球确实拥有的记忆。如果这里的解释是正确的,那么漂砾和岩石口袋描绘了一幅生动的画面:一颗类似木卫二的行星变态成一套新刮过的风化大陆,充满了霉菌洞穴,在地球有史以来最大的生命爆发之前,悄悄地滋养着海洋并为大气充氧。

这是一篇观点和分析文章;作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。

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