叠层石形成的光合作用信号：来自于锥状叠层石形态学研究-现代地质.PDF

第２９卷　第６期 现　代　地　质 Ｖｏｌ２９　Ｎｏ６ ２０１５年１２月 ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥ Ｄｅｃ２０１５  叠层石形成的光合作用信号： 来自于锥状叠层石形态学研究的精妙启示 梅冥相，高金汉 （中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京　１０００８３） 摘要：在生命历史长河的所有生物化学创造中，光合作用无疑是最伟大的创造之一；因为在光合作用过程中，作为废 料的氧气生产作用，确实明显改变了地球海洋、大陆和大气圈的构成。但是，光合作用起源与进化的确切证据，包括 光合作用的基本生物学过程，如地球早期光合作用生物的属性、光合作用生物如何获取光合作用装置等，可能已经消 失在时间的长河之中；因此，光合作用起源与进化就成为一个引人入胜的重大科学命题。叠层石可能是地球上最为古 老的宏观化石，其形态学特征究竟记录了什么样的微生物过程，还存在很多争论。在这个方面的研究中，科学家们获 取了两个最为引人注目的创新性认识：（１）锥状叠层石与一些现代微生物席之间的定性化的相似性，表明了古代锥状叠 层石的光合作用成因；（２）早在３５亿年的水生环境之中，锥状叠层石被认为是在光合作用微生物存在的坚实标志，而 且现代锥状聚合体尖端氧气的蓝细菌生产作用较为充分地表明，蓝细菌不但建造了锥状叠层石，而且光合作用产生的 氧气气泡可能包含着生氧光合作用进化的时间进程。因此，锥状叠层石的形态学属性及其所蕴含的光合作用信号的研 究以及其所取得的创新性认识，不但代表了叠层石研究的一个重要进展，而且成为从沉积学特征去阐释生物学过程的 一个典型范例；进行这方面的研究，对深入了解叠层石的沉积学特征和生物学属性具有重要的科学意义。 关键词：光合作用信号；形态学属性；锥状叠层石；研究进展 中图分类号：Ｐ５３９；Ｑ９１１６　　　　文献标志码：Ａ　　　　文章编号：１０００－８５２７（２０１５）０６－１３２８－１０ ＰｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓＳｉｇｎａｌｓＲｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙｔｈｅＳｔｒｏｍａｔｏｌｉｔｉｃＦｏｒｍａｔｉｏｎ： ＡｎＥｘｃｅｌｌｅｎｔＲｅｖｅｌａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅＳｔｕｄｙｏｎＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＣｏｎｉｃａｌＳｔｒｏｍａｔｏｌｉｔｅｓ ＭＥＩＭｉｎｇｘｉａｎｇ，ＧＡＯＪｉｎｈａｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｆａｌｌｔｈｅｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｖｅｎｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｈｉｓｔｏｒｙｏｆｌｉｆｅ，ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｉｓｓｕｒｅｌｙｏｎｅｏｆｔｈｅｇｒａｎｄｅｓｔ， ｓｉｎｃｅｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｏｘｙｇｅｎａｓａｗａｓｔｅｐｒｏｄｕｃｔｒｅｓｕｌｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｌｓｏｐｒｏｆｏｕｎｄｌｙｃｈａｎｇｅｄｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｏｒｌｄｓｏｃｅａｎｓ，ｃｏｎｔｉｎｅｎｔｓａｎｄａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｖｅｅｖｉｄｅｎｃｅｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎ ａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｅ．ｔｈｅｎａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｅａｒｌｉｅｓｔｐｈｏｔｏｓｙｎ ｔｈｅｔｉｃｏｒｇａｎｉｓｍｓａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｄｅａｌｉｎｇｗｉｔｈｈｏｗｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｏｒｇａｎｉｓｍｓｏｂｔａｉｎｔｈｅｉｒｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐ ｐａｒａｔｕｓａｎｄｓｏｏｎ，ｍａｙｂｅｌｏｓｔｆｏｒｅｖｅｒ．Ｔｈｕｓ，ｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｂｅｃａｍｅａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔａｎｄｅｎｃｈａｎｔｉｎｇｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｔｈｅｍｅ．Ｓｔｒｏｍａｔｏｌｉｔｅｓｍａｙ