Неопределенность вокруг древнейшей летописи окаменелостей диатомей

Том 13 научных докладов, номер статьи: 8047 (2023) Цитировать эту статью

1733 Доступа

52 Альтметрика

Подробности о метриках

По оценкам молекулярных часов, диатомовые микроводоросли, одни из основных первичных продуцентов на Земле, возникли недалеко от границы триаса и юры (200 млн лет назад), что близко по возрасту к самым ранним, общепринятым окаменелостям диатомей рода Pyxidicula. Во время обширных поисков юрских диатомей в двадцати пяти местах по всему миру, в трех местах были обнаружены микроокаменелости, первоначально признанные диатомеями. Однако после применения строгих мер безопасности и критериев оценки окаменелости, найденные на каждом из трех участков, были отклонены как новые находки диатомовых водорослей. Это побудило нас систематически пересматривать опубликованные данные в поддержку окаменелостей Pyxidicula нижней и средней юры. Хотя Pyxidicula напоминает некоторые современные радиальноцентрические диатомовые водоросли и имеет характерные состояния, которые, возможно, были схожи с таковыми у предковых диатомей, мы описываем многочисленные источники неопределенности относительно надежности этих записей. Мы пришли к выводу, что окаменелости Pyxidicula нижней юры, скорее всего, представляли собой известковые нанноокаменелости, тогда как вид Pyxidicula средней юры был перенесен в нижний мел и, вероятно, представляет собой раковинчатую амебу, а не диатомовую водоросль. Исключение окаменелостей Pyxidicula увеличивает разрыв между предполагаемым временем происхождения и древнейшей находкой ископаемых диатомовых водорослей до 75 миллионов лет. Это исследование подчеркивает трудности в обнаружении и подтверждении древних микрокаменелостей.

Наши знания о прошлом биоразнообразии и эволюции во многом сформированы летописью окаменелостей, которая страдает от различной степени неполноты1. Эта неполнота меняет наше понимание динамики диверсификации2, темпов эволюции3 и возможного воздействия различных линий на палеосреду. В отсутствие полной летописи окаменелостей молекулярные часы могут дать важную информацию о характере и времени ключевых событий в эволюционной истории линии. Хотя времена дивергенции, выведенные на основе молекулярных часов, являются мощными, они наиболее точны, когда они включают широкий набор точек калибровки ископаемых, ослабляют предположение о строгих молекулярных часах (т. е. постоянной скорости эволюционных изменений) и объясняют гетерогенность в темпах видообразования. и вымирание во всей филогении4. Вероятность обнаружения самого старого окаменелого представителя любой линии исчезающе мала, что приводит к разрыву между самыми старыми зарегистрированными окаменелостями и возрастом, оцененным по молекулярным часам. Многочисленные линии, такие как фораминиферы и покрытосеменные, имеют большие различия между предполагаемым возрастом клады и возрастом самых старых обнаруженных окаменелостей5,6,7. Хотя молекулярные часы дают представление о временной шкале диверсификации, окаменелости предоставляют прямое свидетельство видового богатства и состояний признаков, присутствующих в определенный момент истории линии.

Диатомовые водоросли — это глобально распространенные фотосинтезирующие эукариоты, оказывающие сильное влияние на глобальный биогеохимический круговорот азота, фосфора, углерода, кислорода и кремнезема8. Хотя наше понимание филогенетических взаимоотношений и эволюции генома диатомовых водорослей быстро продвинулось за последнее десятилетие, прогресс в нашем понимании ранней летописи окаменелостей диатомовых водорослей не поспевает за ними. Молекулярные часы позволяют предположить, что диатомовые водоросли возникли вблизи границы триаса и юрского периода (около 200 млн лет назад)5, что относительно близко к древнейшим известным окаменелостям диатомовых водорослей из нижнего юрского периода (около 182 млн лет назад). Эти окаменелости состоят из двух видов диатомей рода Pyxidicula, извлеченных из окаменелой губки (Phymatoderma), собранной в верхнелиазовых сланцах в Болле, Германия9. Вторая находка Pyxidicula среднеюрского возраста (174–163 млн лет назад) включает один вид диатомовых водорослей, который также был извлечен из окаменелой губки (Spongelites Fallenbergi), собранной в Бернском Оберланде, Швейцария10. Следующие доступные находки относятся к отложениям верхнего нижнего мела (апт, 125–115 млн лет назад) в восточной Австралии11,12,13,14 и глубоководным отложениям моря Уэдделла (113–110 млн лет назад)15,16, которые могут похвастаться разнообразными сообщество диатомей. С этого момента в геологической истории летопись окаменелостей указывает на то, что диатомовые водоросли стали широко распространены и обильны в глобальном масштабе17,18.