8亿年前的地球，陆地上光秃秃一片，海洋里则是藻类占主导……经过多年研究，中科院南京地质古生物研究所早期生命研究团队，在安徽寿县发现了8亿年前蓝藻家族中的“大型安徽丝藻”，神奇的是，这些藻具有异形胞，能保护固氮酶不失去活力，“这说明，8亿年前的藻类，已经具有固氮功能了。这把生物固氮证据往前推进了4亿年。”中科院南京地质古生物研究所博士庞科介绍说。这一研究成果，将于2月2日在线发表在《细胞》出版集团《当代生物学》杂志上。

  现代快报/ZAKER南京记者 胡玉梅 韩雨霁 文/摄

  为研究蓝藻，科学家先养“藻”

  “‘大型安徽丝藻’是在安徽寿县八公山地区发现的。这一带的化石，我们早在上世纪90年代就开始关注了。”中科院南京地质古生物研究所研究员袁训来介绍说，这一地区的化石地层约为8亿年前，曾经发现过大量的丘尔藻和塔乌藻化石。而“大型安徽丝藻”被关注发现则是2013年左右。

  眼前，被称为“大型安徽丝藻”的化石，其实只有巴掌大小，仔细看上面有一圈的黑色小细丝，有点凌乱。借助显微镜，现代快报记者发现，那些丝藻就像一团团头发丝。“想要发现这样的化石，得要非常细心，而且得练就火眼金睛才行。因为它们在普通人眼里，就是普通石头。”袁训来说。

  庞科是如何发现这些化石的呢？“我专门养过蓝藻，这些蓝藻和现在的蓝藻有差别。”庞科说，他本科的研究课题就是蓝藻，为了研究，曾经养了很多蓝藻。

  8亿岁蓝藻，是“微型氮肥加工厂”

  8亿年前，地球上一片荒凉，今天寿县所属的华北片区东南部是一片超级海域，在浅海地带，表面漂浮着蓝藻家族……

  作为蓝藻家族的一员，“大型安徽丝藻”有什么独特的生活习性？庞科他们通过研究发现，8亿岁的“大型安徽丝藻”虽然细小如发丝，但功能很强大。庞科说，“大型安徽丝藻”具有异形胞，这是一种缺乏光合结构、通常比普通营养细胞大的厚壁细胞，其中含有丰富的固氮酶，是蓝藻进行固氮作用的场所。“具体来说，它们是微型氮肥加工厂。”

  庞科说，氮是生命的基本组成元素之一，也是一种很顽固的元素，不溶于水。“氮元素，对于整个生物圈的氮循环是非常重要的，而我们发现的蓝藻在8亿年前，就能通过生物固氮的作用，将空气中的氮气固定到自己体内，从而使氮元素进入生物圈进行循环，以供其他生物利用。这非常了不起。”

  这一发现也把生物固氮的证据也往前推进了4亿年。

  间接证明8亿年前地球氧含量抬升

  “蓝藻从30亿年前就有了，而具有固氮功能的蓝藻，8亿年前才出现。”袁训来说，蓝藻家族从诞生以来，它们的形态在漫长的岁月中并没有太大的变化。

  而“大型安徽丝藻”的化石的发现，也间接证明地球在8亿年前地球氧含量呈上升之势。

  “8亿年前地球氧含量比我们现在低很多，但那时候没有动物，只有进行光合作用的生物，这样一来地球上的氧含量逐渐攀升。因为氧含量高了，不断发生氧化反应。在这样的环境下，大型安徽丝藻为了防止体内的氮流失，保护其中对氧气敏感的固氮酶，于是出现了异形胞，而细胞膜具有隔离氧的作用。”袁训来对现代快报记者说。