在动植物出现之前,真菌就已占领地球表面

作者: aeks | 发布时间: 2025-10-29 19:39 | 更新时间: 2025-10-29 19:39

学科分类: 地球物理学 生态学 生物学 系统科学

这项研究汇集了来自多个国家和领域的专家,包括加泰罗尼亚开放大学(UOC)的拉蒙·卡哈尔研究员、进化生物学家爱德华·奥卡尼亚。
奥卡尼亚表示:“作为一个类群,真菌比之前想象的要古老得多。它们很可能在十亿多年前就已经存在,是最古老的主要真核生物类群之一。”这意味着真菌(包括蘑菇、霉菌和酵母等单细胞生物的界)出现的时间早于动物(约6亿年前)和陆生多细胞植物(约5亿年前)。

### 修订生命起源时间线
与植物和动物不同,真菌由于其柔软的丝状结构,很少留下化石。由于保存下来的遗迹极少,科学家们长期以来难以拼凑出它们的进化历程。为克服这一挑战,研究人员结合了三种互补的信息来源:数量有限的已知真菌化石、100多个物种的基因组序列,以及水平基因转移数据——这是一种不常见但具有启示性的过程,事实证明对分析至关重要。
水平基因转移指的是一个基因从一个物种转移到另一个物种。奥卡尼亚解释道:“当一个基因从一个生物体跳到另一个生物体时,这告诉我们两者曾同时存在。这使我们能够建立相对时间线,因为供体谱系的任何近亲必然比接受基因谱系的任何后代更古老。”通过将这些基因交换的证据与其他分子定年工具和高速计算模型相结合,该团队为100多种真菌生成了更为准确和详细的进化时间线。

### 真菌:陆地生命的首批开拓者
研究结果不仅确定了古老的年代,还重塑了我们对地球最早陆地生态系统的理解,而这些生态系统在化石记录中反映甚少。奥卡尼亚指出:“我们的发现表明,真菌至少在8亿年前就已存在于陆地环境中,并与陆生多细胞植物的祖先存在生态相互作用,尽管我们目前尚不清楚这些相互作用的复杂程度。这些祖先可能与进化上最接近陆生多细胞植物的绿藻群相似,其中一些成员对非水生环境具有一定程度的适应性。”
现代真菌与大多数植物形成共生关系,为它们提供营养以换取碳水化合物。这些被称为菌根的古老关系,可能可以追溯到一些最早的陆地生命。在复杂植物出现很久以前,真菌可能就帮助藻类和原始植物适应陆地环境,同时作为回报获得新的能量来源。“如果我们认为真菌在帮助植物 colonize 地球方面发挥了重要作用,那么我们的理论是,这种伙伴关系可能比之前认为的要早得多,发生在类似于生物土壤结皮或我们今天仍然存在的微生物垫的环境中,”奥卡尼亚说,他隶属于UOC电子健康中心和UOC-TECH中心。

### 重新构想曾经“空旷”的地球
传统观点认为,早期地球在约5亿年前植物出现之前是一个贫瘠的星球。这项研究对这一观点提出了挑战。新的证据表明,真菌已经活跃了数亿年,与早期生命形式相互作用并改变着地貌。通过分解矿物质、释放营养物质和帮助形成最初的土壤,这些古老的真菌在使地球成为未来生命更宜居的地方方面发挥了关键作用。
这项依赖于进化、古生物学和分子生物学专家密切合作的发现,也凸显了跨学科创新的重要性。“这个想法源于匈牙利的盖尔盖伊·J·绍洛伊博士团队开发的一种创新工具,我在做博士后研究时是该团队的成员。如果没有这种合作,以及来自匈牙利、英国、日本和加泰罗尼亚的研究人员的贡献,这些发现是不可能实现的,”奥卡尼亚说。

### 开辟新的研究路径
该团队现在希望将其方法应用于复杂生命的其他分支,以完善我们对整体进化的理解。“真菌是一个很好的研究对象,因为化石记录的稀缺意味着我们的方法提供了显著的附加值。下一个挑战是将这些技术扩展到所有真核生物,为所有复杂生命开发更精确的分子钟,”奥卡尼亚说。
奥卡尼亚作为“la Caixa”基金会支持的初级领袖博士后研究员的研究,是UOC在数字可持续性、地球福祉和健康创新方面更广泛举措的一部分,为联合国可持续发展目标(SDG 15:陆地生命)做出了贡献。

DOI: 10.1038/s41559-025-02851-z

标签: 早期陆地生态系统 水平基因转移 真菌进化 菌根 进化时间线