讀懂那一頁被壓扁的歷史:地衣才是最早登上陸地的「植物」

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圖片作者:NotebookLM

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「我把地質紀錄看作是一部已經散失不全、且用變幻不定的方言寫成的世界歷史……而在這一卷中,又只有這裡或那裡保存了一個短章;每頁裡,又只有這裡或那裡寥寥幾行。」


當達爾文在《物種起源》中寫下這段話時,他感嘆的是化石紀錄的殘缺不全。對於古生物學家來說,最讓人抓狂的並不是那些完全遺失的頁面,而是那些明明就在眼前,卻模糊不清、無法辨識的「污漬」。


在過去的 70 年裡,古生物學界就一直面對著這樣一個頑固的污漬:海綿植物(Spongiophyton)。


Spongiophyton 並不是什麼稀有的新發現。相反地,它的化石在早泥盆紀(約 4.1 億年前)的地層中相當常見,分佈範圍極廣。


但問題在於這些化石通常呈現為扁平、黑色的「碳質壓膜」(carbonaceous compressions),就像是夾在厚重書本裡被壓了幾億年的乾燥花,只剩下一層薄薄的有機物質。


這讓科學家傷透了腦筋。因為缺乏立體結構,學界對它的身份爭論不休:有些人說它是原始的藻類、有些人說它是早期的陸生植物(如苔蘚)、還有些人說它是某種真菌。


因為看不清內部構造,它就像一段用外星文字寫成的「有字天書」,雖然擺在博物館裡,卻沒人讀得懂它的真實意義。


當「超級顯微鏡」遇上「軟化石」


就像冰箱的發明讓黑鮪魚從貓食變成了頂級食材,科技的進步往往能徹底改變我們對自然事物的價值判斷。


要在不破壞這層脆弱「黑色貼紙」的前提下看到內部,傳統的切片技術已經無能為力。於是,科學家動用了同步輻射奈米斷層掃描(SR-nanoCT)。這是一種利用粒子加速器產生極高亮度 X 光的技術,能夠以奈米級的解析度,對化石進行非破壞性的「數位解剖」。


這項技術讓研究團隊得以穿透那層黑色的碳質外殼,看到了「黑色貼紙」裡面的的微觀世界。


他們發現,在原本看似平坦的膜內,竟然交織著複雜的真菌菌絲構成的菌絲網絡 。而且,這些菌絲緊緊包裹著球狀的藻類細胞(photobiont cells)。另外,化石內部發現了原本是「草酸鈣」的礦物微粒,這是現代地衣用來保護自己免受強光傷害的特徵(生物礦化) 。


真相到此大白!原來Spongiophyton 既不是植物也不是單純的藻類,它是地衣:一種真菌與藻類的共生體 。


這個發現重寫了陸地生命演化史的一個重要章節。它證明了在維管束植物(森林)還沒有佔領地球之前,這些地衣就已經廣泛地覆蓋在早泥盆紀的陸地上 。它們是登陸行動的先驅部隊,默默地在岩石上進行風化作用,為後來更複雜的生態系鋪路。


達爾文說得沒錯,化石紀錄確實是斷簡殘篇。但Spongiophyton的故事告訴我們,有時候那些關鍵的篇章並沒有遺失,只是我們還沒有發明出讀懂它的眼鏡。


如果不是解析度達到了 150 到 500 奈米的Nano-CT來幫忙, 讓科學家不用切片就能看到「細胞」甚至「細胞壁」,大概這些Spongiophyton只能繼續成為未解之謎。


從一塊不知名的黑色壓痕,到確認為陸地生態系的拓荒者,這不僅是古生物學的勝利,也是科技賦予歷史新生命的見證。


參考文獻:

Becker-Kerber et al., The rise of lichens during the colonization of terrestrial environments. Science Advances (2025).


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主要介紹關於植物的新資訊,但是也會介紹一些其他的。 版主在大學教植物生理學,也教過生物化學。 如有推薦書籍需求,請e-mail:[email protected]
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