叶绿体化石首次在亚洲发现
2014-04-30 10:58:37   来源:化石网   评论:0 点击:

海南岛始新世的莲叶化石中的叶绿体(左)保存着包括基粒片层结构和淀粉粒的超微结构(中)。其中的基粒片层结构和现代莲叶中叶绿体的(右)基本相同(化石网)据江南时报(程岚岚):学过生物的人都知道,世界上


海南岛始新世的莲叶化石中的叶绿体(左)保存着包括基粒片层结构和淀粉粒的超微结构(中)。其中的基粒片层结构和现代莲叶中叶绿体的(右)基本相同

(化石网)据江南时报(程岚岚):学过生物的人都知道,世界上的生物都是由微小的细胞构成。自然界的植物中,最大的单个细胞就是沙瓤西瓜的“沙粒”。然而,很多人不知道,植物细胞里还含着一个叫做“叶绿体”的器官,它和其他的器官一起组成了一个完整的细胞。昨天,南京古生物研究所传来喜讯,欧美曾报道过的叶绿体化石,被我国学者发现,这在亚洲尚属首次。

南京古生物所最新发现

细胞器也能变成化石

随着研究的深入,人们发现过去认为难于保存的植物细胞质其实也能保存为化石,具有生命活性的细胞质也能在一瞬间成为永恒。

最近,中国科学院南京地质古生物研究所王鑫研究员和协作单位同行通过合作研究,在海南岛长昌盆地距今至少3400万年前的始新世地层,发现了保存基本完好的莲叶化石。通过能放大上万倍的透射电子显微镜的观察,他们从中发现了叶绿体化石,该化石内部仍然保存着叶绿体特有的片层结构。此前,欧美曾报道过类似的叶绿体化石,但在亚洲属于首次发现。

王鑫昨天告诉记者,叶绿体的功能就是在植物中进行光合作用,促进植物的生长。“植物细胞跟我们人是一样的,它们体内也有各种器官的存在,就像我们人体具有五脏六腑。这个叶绿体就是植物细胞内最大的一个细胞器,它的功能是进行光合作用,在这个化石中长约2微米,宽不到1微米。”

据了解,一般的细胞尺度大约20微米左右(1毫米等于一千微米)。一粒芝麻约有3毫米即3000微米,也就是说,要大约150个细胞排成队,才有一粒芝麻那么长。一对比就可以看出,一个细胞非常小,其中的细胞器就更加小。

为什么生命活性特征会存于化石里?

或因植物降解过程被突然中止

我们知道,在自然界,具有生理活性的细胞死后往往会依靠酶的作用自然降解、腐烂,最终化为尘土。所以以往在学术界都有一个误区:认为凡是具有生理活性的部分无法成为化石,所以人类及动物骨胳在死亡以后经过千万年甚至上亿年的变化才能成为化石。至于为什么有生命活性的细胞也能成为化石,王鑫表示还在进一步研究之中。“随着科研的进步,我们会一点一点接近真相。”王鑫说道。

“初步估计,有生理活性的细胞的降解过程由于某种原因,会被中断,并且变成细菌不感兴趣的物质,从而保存下来。”为了便于记者理解,王鑫打了一个有趣的比方:这就好比食物没有营养,细菌对它不感兴趣,不去吃它,所以它就成为我们现在看到的化石。也好比烤面包,香喷喷的烤面包,谁都爱吃,可是如果面包烤糊了,你还会去吃它吗?细菌也是如此。

王鑫表示,根据目前的研究结果,该莲叶化石中有生理活性的细胞发生了部分降解,除叶绿体外的其他细胞器已经全部变得无法辨认了。

发现叶绿体化石的意义

植物生命活动的瞬间被完整保存

王鑫告诉记者,叶绿体之所以能成为化石,还得益于其相对稳定的结构,“它是细胞器中相对最稳定的一个,所以在这个化石中是最后消亡、最终保存下来的细胞器。”

王鑫是我国仅有的少数几个研究具有生命活性的细胞形成的化石的人之一。虽然他深入研究了中国和美国的植物细胞质化石,并首次在亚洲发现了叶绿体化石,可他至今仍然惊叹大自然的神奇。“这已经超越了人类能力的范围,在上千万年的化石中把叶绿体化石保存得如此完整,这是人类做不到的。”王鑫说,国际上最尖端的保存技术也比不上自然界的“技术”。“植物细胞中生命活动的某些瞬间可以被完整地保存下来,这些细节人们只有在化石中才能看得到。所以我们只有向自然界多学习这些,将来才能提高我们认识和改造自然的能力。”

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(化石网)据现代快报(胡玉梅 丁丽琼):叶绿体长啥样?最近,中国科学院南京地质古生物研究所王鑫研究员和协作单位同行通过合作研究,在海南岛距今约3400万年前地层保存的莲叶化石中,发现了叶绿体化石。之前,欧美曾报道过类似的叶绿体化石,但在亚洲属于首次发现。这项成果近期在线发表于国际期刊《植物系统与演化》上。

叶绿体千万年来面容不变

众所周知,叶绿体是植物的“养料制造车间”,绿色植物就是通过叶绿体来发生光合作用,把二氧化碳和水转化成贮存着能量的有机物(淀粉),并且释放氧气。但是可能很多人不知道,叶绿体在细胞器中个头最大,而且有着它独一无二的“长相”,正是它这张“不老容颜”让研究人员发现了它。

这一成果的主要发现者王鑫介绍,他们是通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜综合观察,经过数年的研究,在莲叶化石的细胞残余中发现了叶绿体的“身影”。“叶绿体呈扁球状,厚约1微米,直径约2微米。片层结构是叶绿体的特有特征。”王鑫说,“叶绿体在显微镜下放大几万倍,大概手掌心大小,就可以看到叶绿体中的基粒,这些基粒的膜像千层饼一样,叠成一摞又一摞,叶绿体中的膜之间还夹藏着淀粉粒。”

全世界叶绿体化石不超过10例

“目前全世界有关叶绿体化石的发现不超过10例。”王鑫说,在亚洲发现叶绿体化石还是首次。

为什么会这么稀少呢?王鑫解释,提到古植物化石,很多人想到的都是枝叶、根茎等硬体部分,但是植物中最具生命活力的细胞一旦死去就会被分解。在古植物化石中发现叶绿体,相当于死了上千年的人,出土后,皮肤还在一样神奇。

那么,这个叶绿体化石是如何杀出重围的呢?对此,王鑫解释说,正常情况下,具有生命活性的细胞都会分解,但是在高温、酸碱度很强的情况下,细胞分解过程中不可或缺的酶的活性就会丧失,导致分解不完全,而叶绿体在细胞器中个头最大,结构最为稳定,本来寿命相较其他细胞质家族成员就长一些,如果分解中途停止,它就可能成为最后的“幸存者”。据王鑫推测,在上千万年的漫长岁月中,这些化石材料的结构可能发生很大变化,变得没有营养价值,细菌不去吃它,它才得以保存至今。

不过目前发现的这片莲叶化石中,除了叶绿体以外,其他的细胞器也都已经不复存在了,而且这个叶绿体也已经无法再进行光合作用。

如果今后发现有生命的植物细胞,是否可以通过它们“复活”古植物呢?王鑫说,自然界的可能性超出人的想象,但让古生物“起死回生”现在看来还是一个遥远的设想。

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