科普文章
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《科学》杂志：中国学者揭秘古老光合细菌光合作用机理
据新华网：浙江大学医学院、良渚实验室与中国科学院植物研究所科研团队合作，解析了绿硫细菌古老光合反应中心的原子空间结构，揭示了独特的色素分子空间排布及能量传递机制，有助于理解光合反应中心的起源和进化，为设计光敏器件、提升植物光能利用率提供借鉴。相关研究于2020年11月20日刊登在《科学》杂志。
光合细菌是一种35亿年前就在地球上出现的古老的原核生物体，在经历漫长的生物进化和多次对生物界具有毁灭性的气候大灾变后，这些古老的生物依然顽强地活着。绿硫细菌是光合细菌大家庭中的一员，这类细菌具备独特的光合作用系统，能够在光线极弱的环境中进行光合作用。
科研团队优化了样品制备的各环节，获得了稳定且足够的蛋白复合体样品，通过冷冻电镜技术，收集了近万张样品颗粒的电子显微镜成像图片，最终成功解析了绿硫细菌反应中心的三维原子结构。
绿硫细菌反应中心的叶绿素分子分为两层，两层叶绿素之间有一条明显的“间隙”。据浙江大学医学院附属邵逸夫医院、良渚实验室教授张兴介绍，在目前已经解析的其他光合作用反应中心结构中，类似的“间隙”中间都有一种作为桥梁的叶绿素分子来促进能量由上层的叶绿素分子传到下层叶绿素分子，但在绿硫细菌反应中心内部没有这个桥梁分子。
“光合作用的反应过程十分复杂，反应中心的空间结构也极其复杂。在地球几十亿年的历史中，光合反应中心起源只产生过一次，地球上现有的所有光合反应中心都是从同一个祖先蛋白通过发散方式进化而来。”张兴说，课题组下一步研究将努力获取更多的数据，来揭示该古老反应中心进行能量传递的分子机理。未来有望通过人工模拟光合作用机制、仿生设计光敏器件，改造植物光合反应系统、提高太阳能利用率，提高农作物产量。2020-11-23 -
Nature Geoscience：早期地球的大氧化事件真的存在吗？
据中国科学院地质与地球物理研究所：早期地球极端缺氧，在距今约25亿年前，地球上的自由氧含量显著上升，大气氧水平从几乎为零上升到现代大气含氧量的1%，这一重大地质事件被称为“大氧化事件”（Great Oxygenation Event, GOE）（Holland, 2002），深刻地影响了早期地球生命演化以及多种元素的地球化学循环过程。关于大氧化事件之前的地球，当前主要的认识有以下8点：（1）地球几乎全部由海洋覆盖；（2）大气和海洋中几乎没有自由氧；（3）海洋中富Fe2+，而SO42-的含量非常低；（4）有机质来源于铁氧化细菌而非光合产氧作用；（5）火山喷气是还原性的H2S而非SO2；（6）广袤的大陆在25亿年左右暴露在海平面之上，导致火山喷气变成氧化性的SO2；（7）在25亿年及更老的沉积岩中发现的硫（S）同位素非质量分馏（MIF-S）是早期地球缺氧的最重要证据；（8）缺氧条件下，SO2的紫外线光解反应是S同位素非质量分馏产生的主要机制。然而，也有学者对地质历史上“大氧化事件”的存在与否持否定观点。近日，美国宾夕法尼亚州立大学的Hiroshi Ohmoto教授在Nature Geoscience上撰文，否定了上述八大观点，认为在早期地球（至少在35亿年前）大气中氧含量应该较高，至少应达到现今氧含量的50%以上（Ohmoto, 2020）。
鉴于早期大气缺氧的最重要证据来自于S同位素的非质量分馏（Farquhar et al., 2000），该文从元素S入手，阐述了早期地球S循环，并给出了S同位素非质量分馏的其他解释，认为地球早期火山喷气中的硫来自于海洋硫酸盐。根据自然现象观测及SO2溶解度实验，发现洋底火山作用产生的SO2可迅速溶解于海水，并通过一系列反应最终形成单质硫。如果早期地球几乎全部由海洋覆盖的观点成立，应该不会有含S气体释放到大气中。此外，由于在一些古老岩系（3.4 Ga）中发现区域剥蚀不整合接触、碎屑沉积岩等陆相沉积的证据，作者认为在太古宙（>2.5 Ga）地球上陆地并非全部由海洋覆盖。那么，在太古宙这些陆地火山喷气的成分究竟是以H2S还是以SO2为主呢？
根据热力学模拟，作者计算了岩浆去气在减压过程中H2S/SO2的含量比值变化，发现火山喷气中H2S/SO2比值明显受控于母岩浆的氧逸度值（图1）。当fO2FMQ+1.5时，气体以SO2为主；当FMQ-0.5。
为进一步验证其论点，作者研究了太古宙块状硫化物矿床（VMS，3.5～2.7 Ga）的S同位素及其岩石学特征。太古宙VMS矿床硫化物（主要为黄铁矿）的S同位素值为+5‰±3‰，与现代弧岩浆的S同位素值一致，应是岩浆S与富硫酸盐海水S同位素混合的结果。基于太古宙VMS矿床中黄铁矿和重晶石的产出特征，根据热力学模拟推算出，同时期古海洋的硫酸盐含量应为1mM，明显高于前人结果，借此推测大气氧含量应不低于当今氧含量的50%。
最后，作者构建了早期地球的S循环模型（图2）：（1）早期地球由于Theia的撞击导致板块构造自4.51 Ga开启；（2）在接下来的600 Ma期间陆壳大规模生长并暴露于海平面之上，通过风化向海洋中输入营养物质，为产氧生物的诞生以及之后的氧化大气和富硫酸盐海洋形成创造了条件；（3）富集O2和SO42-的海水交代洋壳导致其发生氧化，富含三价Fe，洋壳的持续俯冲导致地幔尤其是上地幔的Fe3+/ΣFe持续升高；（4）当氧化的富集SO42-的地幔楔形成后，陆地火山喷气逐渐由原来的以H2S为主转变成以SO2为主；（5）剧烈的火山喷发可以将SO2气体带至平流层，其中的氧分子可与SO2发生紫外线光解作用，形成S同位素的非质量分馏的特征。此外，有机质热还原硫酸盐的过程也可产生S同位素非质量分馏的信号。
Ohmoto的研究挑战了传统的观点，建立了不同的早期地球硫循环模型，对早期地球演化的研究产生重要影响。但是，该论文依然存在一些尚未解决的科学难题和值得商榷的问题，如：
（1）Ohmoto的早期硫循环模式基于板块构造在4.51 Ga已经开启，但目前地质学界对板块构造起始的时间尚未定论，缺乏可靠的地质与地球化学证据，支持在39亿年甚至更早存在板块构造；
（2）该热力学模拟计算利用的现今全球岛弧岩浆及洋中脊岩浆的氧逸度值及S同位素值，逻辑推理也基于现代板块构造理论框架。这种将现今地球的储库性质及运行机制反推到地球早期的适用性问题值得商榷；
（3）该模拟推导出在俯冲带浅部释放的是富H2S还原性流体，在俯冲带深部释放的是富SO2氧化性流体。该结论对其硫循环模型起关键作用。然而，在现在板块俯冲带框架下，俯冲带释放的是氧化性或还原性流体都尚无定论，如根据天然样品和理论模拟得出俯冲带流体在深部是富H2S的还原性流体（Li et al., 2020），不支持本文的推理；
（4）VMS矿床中重晶石发育是作者判断早期大气富氧的重要依据，然而当前研究认为重晶石仅出现于古太古代VMS中，而中太古代至新太古代期间的VMS矿床普遍不发育硫酸盐矿物（Roerdink, 2020）；
（5）作为前寒武纪特殊的化学沉积岩，条带状铁建造（BIF）在GOE之前广泛发育，应是早期海洋处于缺氧状态的产物（Konhauser et al., 2017）；而作者却认为早期海洋是氧化的，BIF的成因机制与VMS类似。值得注意的是，现代海底并不发育BIF，因此该观点有待商榷；
（6）如果早前寒武纪地球大气氧含量接近现代氧水平的50%（Ohmoto, 2020），早期地球诸多表生元素循环应与现代一致。然而，目前大量地质与地球化学证据从不同方面均证明了早期地球在24亿年左右大气和海洋氧含量才开始显著提高（Lyons et al., 2014）。（致谢：感谢王长乐副研究员对本文提出的宝贵修改建议。）
主要参考文献：
Farquhar J, Bao H, Thiemens M. Atmospheric influence of Earth's earliest sulfur cycle[J]. Science, 2000, 289(5480): 756-758.
Holland H D. Volcanic gases, black smokers, and the Great Oxidation Event[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2002, 66(21): 3811-3826.
Konhauser K O, Planavsky N J, Hardisty D S, et al. Iron formations: A global record of Neoarchaean to Palaeoproterozoic environmental history[J]. Earth-Science Reviews, 2017, 172: 140-177.
Li J L, Schwarzenbach E M, John T, et al. Uncovering and quantifying the subduction zone sulfur cycle from the slab perspective[J]. Nature Communications, 2020, 11: 514.
Ohmoto H. A seawater-sulfate origin for early Earth’s volcanic sulfur[J]. Nature Geoscience, 2020: 1-8.
Roerdink D. Redrawing the early sulfur cycle[J]. Nature Geoscience, 2020, 13: 526-527.
Lyons T W, Reinhard C T, Planavsky N J. The rise of oxygen in Earth’s early ocean and atmosphere[J]. Nature, 2014, 506(7488): 307-315.2020-11-16 -
紫外线辐射大幅增强引发泥盆纪-石炭纪界线陆地生物灭绝
泥盆纪末期高温气候损害臭氧层使地表接受紫外线辐射大幅增强，破坏植物DNA，造成孢子畸形，陆地森林生态系统彻底崩溃。现今全球变暖对臭氧层的影响需要高度重视。
泥盆纪-石炭纪界线生物灭绝又称Hangenberg事件（359Ma之前），是泥盆纪晚期系列大规模生物灭绝事件中的最晚一次。此次生物灭绝首先发生于海洋，随后出现于陆地，造成陆生鱼类及森林生态系统彻底破坏。相较于显生宙其他生物灭绝，人们对泥盆纪晚期系列生物灭绝原因的认识最为模糊，尤其泥盆纪-石炭纪界线陆地生物灭绝的原因至今没有明确结论。
近期，英国南安普顿大学孢粉学家John Marshall及合作者在Science Advances发表论文，系统阐述了他们对泥盆纪-石炭纪界线生物灭绝事件的最新研究结果，研究认为：气候变暖破坏臭氧层使到达地表的紫外线大幅增加，破坏了植物DNA，引起孢子畸形，最终造成陆地森林生态系统彻底崩溃。
研究人员对东格陵兰地区记录了泥盆纪-石炭纪界线灭绝事件的多个湖相剖面（Stensio Bjerg、Celsius Bjerg、Rebild Bakker）（图1）开展了孢粉、大化石、碳酸钙含量、总有机碳（TOC）和Hg含量等指标分析。依据孢子组合，泥盆纪-石炭纪界线的划分以LN*与VI孢子带的界线为准（图1）。
图1 东格陵兰地区泥盆纪-石炭纪界线地层剖面（Stensio Bjerg、Celsius Bjerg及Rebild Bakker），从左至右由深湖相转变为浅湖相。三个剖面依据孢子带LN*及VI对比，其中LN*带时代为泥盆纪末期，VI带时代为石炭纪初期。mdst.泥岩，sndst.砂岩，m.中砂岩，c.粗砂岩（Marshall et al., 2020）
深湖相剖面Stensio Bjerg（图1）孢子的多样性在LN*带内向上逐渐增加，直到界线之上TOC及无定型有机物（AOM）含量高层位快速降低并消失，泥盆纪的代表性植物灭绝。随后至Upper lake层位，孢子再次出现但丰富度仍较低。Celsius Bjerg剖面大化石组合也显示在界线附近大型植物消失。浅湖相剖面Rebild Bakker对应的灭绝层位保存了孢子，但大量孢子出现畸形（图2，3）。以G. cornuta孢子为例，正常孢子以表面均匀生长近等长、直立且发育尖顶的刺为特征，而畸形孢子表面刺的数量减少、分布不规律、呈弯曲熔化状且颜色明显变深（图2）。部分孢子因无法完成分裂而呈四分体且壁饰杂乱（图2R、图2V、图2W）。另一代表性孢子V. nitidus，正常者内部充满浅色且大小均匀的瘤，而畸形孢子则颜色变深且瘤的大小不一（图3）。
图2 Rebild Bakker剖面Lower lake层中正常及畸形G. cornuta孢子。（A）畸形孢子及四分体比例变化。（B）G. cornuta孢子的透明度变化。（C）植物碎屑及碳屑含量变化。（D–E）正常G. cornuta孢子。（F，H，J）孢子体刺数量减少伴随色素沉淀增加。（G）发育不规则窦体孢子。（I）体刺尖端弯曲孢子。（K–M，P，U）体刺数量减少且呈不规则熔化状。（N，S，T）体刺无规律分布且呈熔化状。（O）形状不规则孢子。（V，Q）四分体，其中（Q）为一个分离的内体。（R，W）四分体具不规则壁饰，其中（W）色素沉淀增强（Marshall et al., 2020）
图3 泥盆纪-石炭纪界线及其上、下层位正常及畸形V. nitidus 孢子。（A–C）Stensio Bjerg剖面D-C界线之下充满瘤的正常V. nitidus 孢子。（D–K）Rebild Bakker剖面lower lake层位V. nitidus 孢子。（H–M）色素沉淀增强且瘤体直径增大的V. nitidus 孢子。（D–G）个体小色浅且瘤体不规则V. nitidus孢子。（N–P）Rebild Bakker剖面upper lake层位正常V. nitidus孢子。（Marshall et al., 2020）
现代实验表明，强紫外线（UV-B波段）的照射会破坏植物DNA，影响孢子的分裂过程，造成孢子、花粉畸形，引起植物不育（Benca et al., 2018）。Rebild Bakker剖面灭绝层位畸形孢子指示该时期增强的紫外线破坏了植物的DNA，进而引发了灭绝，也表明当时地球臭氧层已经破坏，无法阻挡紫外线。
其他生物灭绝期畸形孢子的形成多归因于大规模火山活动，如二叠纪末生物灭绝期西伯利亚大规模岩浆侵入富有机质及盐类的地层，释放的大量卤化物破坏了臭氧层，引起紫外线增强使孢子畸形（Visscher et al., 2004）。但火山活动指标，如Hg/TOC，在泥盆纪-石炭纪界线灭绝期并未增高（图1），表明该时期无大规模火山活动，因此该时期臭氧层的破坏不是由火山活动所引发。现代气象观测及模拟（Anderson et al., 2012）显示全球变暖导致夏季雷暴增加，使大量水汽进入平流层并与卤素结合（主要为ClO），加快了臭氧层的损失。已有古气候记录表明泥盆纪末冰期结束后发生了快速全球变暖（本研究lower lake地层形成期，图1）。研究人员据此认为增温导致雷暴频发，使大量水汽进入平流层，造成了泥盆纪-石炭纪界线期臭氧层破坏，进而引发陆地植物灭绝。基于这一生物灭绝新机制，如果当前的全球变暖持续下去的话，相似的生物灭绝很可能再次发生。
但是，一些大气研究专家对上述推测持怀疑态度。他们认为，虽然现今夏季雷暴发生率增加，但是否会对臭氧层造成破坏还不清楚，需要后续研究检验（Voosen,2020）。而且，现代调查发现严重污染地区的高浓度SO2也可导致植物孢粉的畸形（Beerling et al., 2007）。另外，畸形孢子仅在浅湖相剖面保存，而深湖相剖面缺乏，原因何在？所以，造成植物孢粉畸形的原因还需深入研究。
【致谢：感谢陈代钊研究员对本文提出的宝贵修改建议。】
2020-11-03 -
PNAS：全球变冷促使360万年来亚洲中纬度地区气候急剧变干
据中国科学院青藏高原研究所：通过钻取并分析青藏高原北缘西昆仑山前迄今世界最厚完整黄土岩芯，中科院青藏高原地球科学卓越创新中心、中科院青藏高原所新生代环境团队方小敏研究员与中科院地球环境研究所安芷生院士等共同主导的研究发现，北半球高纬度冰量增加和全球变冷，可能是驱动亚洲中纬度地区360万年以来干旱气候和西风环流演化的主控因素，并可能通过粉尘输送对北太平洋和南海生物生产力及与其相关的大气CO2浓度吸收和全球变冷产生重要影响。
该成果在线发表于国际著名学术期刊《美国科学院院刊》（PNAS），为深入理解全球气候变化与中亚干旱区气候环境变化和西风气候演化的关系提供了新视角。
亚洲内陆干旱区的形成演化过程和驱动机制是当今地学研究的重要科学前沿问题，不仅关系到我国西部和中亚地区的生态环境保护和建设，还可能对全球气候产生重要影响。塔里木盆地位于亚洲内陆极端干旱区中心，据观测研究，盆地内沙尘天气频发，每年产生的粉尘占亚洲中纬度干旱区粉尘总量的三分之二。在西风作用下，这些粉尘被搬运到我国中东部、太平洋、美国西部乃至北极地区，可能对中、东亚地区乃至全球产生深刻影响。
在塔里木盆地南缘、西昆仑山前形成的巨厚黄土堆积在海拔3200～3300米处，形成宽广平坦的黄土高台地面，其南面西昆仑山顶就是著名的古里雅冰帽所在。黄土的堆积形成过程与干旱气候和西风环流强度变化密切相关，是研究亚洲内陆干旱化和西风环流气候历史的理想材料。
在国家自然科学基金项目、中科院A类先导专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”和第二次青藏高原综合科学考察研究专项的支持下，方小敏研究员等与安芷生院士等合作，历时多年，在西昆仑山前海拔3300米的最高黄土台地中心成功钻透黄土地层，获取671米黄土连续岩芯，为迄今世界最厚的黄土堆积。
据文章作者方小敏介绍，通过系统的古地磁测量结果和天体轨道调谐确定西昆仑山黄土岩芯底界年龄约360万年。高分辨率粒度和粉尘沉积通量分析显示，360万年来，亚洲中纬度干旱区气候总体呈持续变干趋势，经历了约距今270万年、110万年和50万年三次急剧阶段性干旱化事件。同时，气候变化周期也由110万年以前的4万年为主，逐步转变为10万年为主。上述特征与冰期变化周期，尤其是北半球高纬度冰量记录的气候变化一致，表明全球变冷尤其北半球高纬度冰量增加和冰盖扩展可能是驱动亚洲中纬度地区360万年以来西风气候变化和干旱化的主控因素。
中科院地球环境研究所石正国研究员的古气候数值模拟表明，全球变冷是导致西风环流显著增强，促使亚洲内陆气候急剧变干、粉尘释放增加的驱动力。碳循环周期分析揭示，增加的大气粉尘可能对北太平洋和南海生物地球化学循环产生重要影响，即促进降低大气二氧化碳浓度，导致全球气候的进一步变冷。
该项研究首次揭示了360万年北半球西风气候变化的可能历史，为深入理解亚洲内陆干旱化与全球气候变化的相互作用过程和机制提供了新的证据。
文章链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/09/15/19227101172020-11-03 -
中国伊力特·沐林北极科考队在北极发现大量植物化石
据央视网（记者 张继民 裴剑容）：中国伊力特·沐林北极科考队21日在朗伊尔城附近发现了数十块植物化石，随队的地质学家刘嘉麒认为，这表明这些树木生长的地方气候温暖。
科考队发现化石的地点距朗伊尔城小镇三四公里。在这里两山中间一二百米宽的条形谷地上，形成了几处大量碎石块堆积的阶地，看上去如同几百台推土机着意推过的一样。有关专家指出，地学上称这种地貌为冰积垅，是冰川移动裹挟大量碎石块形成的。冰川退缩了，便成了现在的样子。科考队员发现的化石，就是在这冰积垅上的沉积岩中。
队员们所发现的化石有阔叶化石、针叶化石以及树枝枝梗化石。尤其是一些品相上乘的阔叶化石，叶脉清晰地在石头上平展着，叶面大得犹如成人手掌。此地的化石真是多极了，几乎在一个小时的时间里，10多名队员人人拣到化石。有关专家初步判断，这些化石树木的生存年代在中世纪的侏罗纪或白垩纪，距今约1亿年。
历史的演变是残酷的。阔叶树当年生长的地方，再好不过地表明了这里过去是何等的温湿！而今在斯瓦尔巴群岛上，竟然没有一棵树木。2020-10-30 -
《白垩纪研究》杂志：巴西研究人员在恐龙化石中发现血液寄生虫
据新华社里约热内卢10月21日电（记者赵焱 陈威华）：巴西研究人员近日在英国《白垩纪研究》杂志上报告说，他们在恐龙化石中发现了一种血液寄生虫的微小化石。
此前，科学界仅在琥珀中的昆虫身上或者动物粪便化石中发现过史前寄生虫化石，这是首次在宿主体内发现。
巴西北里奥格兰德联邦大学、圣卡洛斯联邦大学和坎皮纳斯大学的研究人员在一只泰坦巨龙（白垩纪的一种草食恐龙）的化石中发现了这种寄生虫化石，它可能与恐龙生前所患骨髓炎有关。
参与研究的北里奥格兰德联邦大学的阿莉内·吉拉尔迪介绍说，2017年，他们注意到这只泰坦巨龙的化石上有一些海绵状肿块。随后，坎皮纳斯大学的研究人员使用了显微镜和断层扫描技术来研究这些骨头。
经过分析，他们发现这只泰坦巨龙生前患有骨髓炎，造成了骨头变形。他们检查骨头后发现，骨头的血管通道中还有微小的生物化石，进一步探究后确认是一种血液寄生虫的化石。
坎皮纳斯大学研究人员蒂托·奥雷利亚诺说：“当我们发现这些在骨头中的微小化石是寄生虫时，有些不敢相信，因为此前还没有公开发表过的类似发现。但我们不知道是寄生虫导致了骨髓炎，还是骨髓炎导致寄生虫出现，我们将继续研究下去。”
吉拉尔迪说：“这是一项组织学、病理学和古生物学研究人员共同参与的研究。研究结果对于理解骨髓炎疾病的发展以及人类骨髓炎的治疗都具有重要意义。”2020-10-28 -
哺乳动物和鸟类的祖先从变温动物演变为恒温动物源于2.5亿年前生物大灭绝的经历
据科技日报（聂翠蓉）：如今生活在地球上的哺乳动物和鸟类都是恒温动物，幸存下来的它们，是如何获得这种自动保持体温稳定的能力的？据物理学家组织网10月16日报道，英国布里斯托尔大学古生物学家迈克·本顿教授在《冈瓦纳大陆研究》发表论文称，哺乳动物和鸟类的祖先从变温动物演变为恒温动物，源于它们大约2.5亿年前最大规模生物灭绝事件后生存下来的经历。
这次发生在二叠纪—三叠纪的大灭绝事件，导致多达95%的生命丧生，包括96%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物，极少数幸存者面临着一个动荡的世界，反复受到全球变暖和海洋酸化危机的打击。四足动物突触类和始龙类幸存了下来，分别成为哺乳动物和鸟类的祖先。
古生物学家已经在这些三叠纪幸存者身上发现隔膜和胡须，这是它们变成恒温动物的证据。哺乳动物祖先从三叠纪开始就有毛发的证据曾被怀疑了很长时间，但最近，恐龙和鸟类祖先羽毛早期起源的证据被曝光。三叠纪的突触类和始龙类的骨结构也表现出恒温的特征。
本顿团队观察了数百个脚印化石的样本后惊讶地发现，所有中型和大型四足动物都是在二叠纪-三叠纪从伸展状态转变为直立姿势的。而且这种姿势的变化是瞬间发生的，不是在数千万年里慢慢演变的。
本顿解释道，现代两栖动物和爬行动物都是四肢伸展的动物，它们的四肢部分是侧着的。鸟类和哺乳动物都有直立的姿势，四肢就在身体下面。这使得它们跑得更快、更远。直立姿势让恒温动物具有了很大的优势，但要比变温动物吃更多的食物来控制它们的体温。
如今，恒温动物可以生活在地球上包括寒冷地区的每一个角落，即使在晚上，它们也仍然活跃。它们还表现出“父母悉心照料喂养婴儿，教会它们复杂行为方式”的能力。
本顿教授补充道，二叠纪—三叠纪是地球生命史上一个非凡的时期。期间发生的大灭绝事件，造就了鸟类和哺乳动物吸收热量保持体温恒定的独特能力。2020-10-28 -
在有氧气前地球上的生命呼吸什么？
据新浪科技：国外媒体报道，数十亿年前，早在氧气可用之前，臭名昭著的毒药砒霜可能是为我们的星球带来生命的化合物。在智利的阿塔卡马沙漠，一处名为“Laguna La Brava”的地方，科学家们一直在研究一条紫色的光合微生物带，它们生活在一个永远没有氧气的高盐湖中。
“我从事微生物席的研究已有35年，”康涅狄格大学的地球学家皮耶特·维斯切说，“这是我在地球上能找到的唯一一处可以在完全没有氧气状态下生存的微生物席。”
石化成为叠层石的微生物席在地球上存在已有至少35亿年。然而，在其存在的最初10亿年中，地球上尚无氧气可用于光合作用。
这些生命形式如何在这样的极端条件下生存仍是未知数。但是在研究了目前仍存在的叠层石和极端微生物之后，研究人员发现了少数可能性。
尽管长期以来，人们一直认为铁、硫和氢可以作为氧的替代物，但一直到加利福尼亚州的高盐瑟尔斯湖和莫诺湖内发现“砷微生物”（arsenotrophy）后，砷才成为替代氧的潜在竞争者。
从那之后，西澳大利亚“Tumbiana Formation”的叠层石就表明，在前寒武纪，捕获光和砷曾经也是光合作用的一种有效方式。但铁和硫就没有这种功能。
就在去年，研究人员在太平洋发现了一种同样呼吸砷的丰富生命形式。
甚至，Laguna La Brava的生命形式也与一种名为Ectothiorhodospira sp。的紫色硫细菌非常相似。该细菌最近在内华达州的一个富含砷的湖泊中被发现，它似乎可以把化合物亚砷酸盐氧化成另一种形式的砷酸盐，来进行光合作用。
尽管Laguna La Brava的微生物是否也代谢亚砷酸盐仍需要更多研究来验证，但初步的研究发现，这些微生物席周围的流水中含有大量的硫化氢和砷。
如果作者是正确的，且Laguna La Brava的微生物也确实是在“呼吸”砷的话，这些将是第一个在永久且完全无氧的微生物席中呼吸砷的生命形式，而这样的环境与我们预测的前寒武纪环境相似。
因此，这些微生物席将是非常好的模型，可以帮助我们理解地球上一些可能的最早生命形式。
尽管基因组研究表明，Laguna La Brava的微生物席拥有代谢砷和硫的工具，但作者们也表示，它们的砷酸盐还原似乎比硫酸盐还原更有效。
无论如何，研究人员称，目前有强有力的证据表明这两种途径都存在，而这也足以在地球生命早期支持大量微生物席的生存。
如果该团队是正确的话，那么我们可能需要在别的地方寻找生命形式。
“在火星上寻找生命证据时，科学家们会关注铁元素，或许未来他们也可以关注一下砷元素，”维斯切说。
显然，砷可不只是毒药。2020-10-12 -
日本岩手县久慈市8500万年历史白垩纪地层出土内藏新型苔藓的琥珀
据东网：日本岩手县久慈市一个有8500万年历史的白垩纪后期地层中，前年7月采到一个内含疑似植物的琥珀。久慈市市长远藤让一证实，琥珀中的植物是一种新型苔藓，将有助了解恐龙时代苔藓植物进化过程等问题。
苔藓长11毫米，宽2毫米至4毫米，规则地左右分枝。服部植物研究所调查结果显示，该种圆盘状树枝并非现存种类，但与常见苔类地钱（Common liverwort）等属同一分类。研究所推测，发现地在恐龙时代曾是森林，将继续分析该苔藓，以揭示久慈市地层当时的生态系统。
久慈市内的采矿场2018年7月，有琥珀饰品制造和销售公司的职员发现该琥珀，是日本国内首次在恐龙生存的白垩纪后期地层发现植物琥珀。琥珀由9月11日起至12月30日，会在当地的久慈琥珀博物馆展出。2020-10-09 -
研究人员成功从被困在树脂中的昆虫中提取出DNA
据cnBeta：外媒报道，本周发表的一项研究展示了如何从被困在树脂中的细菌中提取DNA。 如果这听起来很熟悉，那么你可能看过电影《侏罗纪公园》。不过说实话影片里展示的过程是不可能发生的，因为其展示的过程太初级而且里边出现的蚊子可能非常古老。
发表这项最新研究的研究人员明白，他们需要后退一点，从最基本的地方开始迈出第一步。他们没有检查在古树树脂中捕获的古代昆虫，而是从捕获了更近代生物的更近代树脂开始。
研究人员David Peris表示：“与其在距今1亿年或更久的琥珀中寻找DNA、幻想恐龙的复活，我们不如从几年前捕获的昆虫树脂中检测DNA。我们的新结果表明，从遗传学角度研究嵌在树脂中的生物确实是可能的，尽管我们还不知道时间限制。”
据悉，这个研究小组使用的样本分别为2岁和6岁的树脂，远没有之前研究的样本古老。他们利用聚合酶链式反应通过大量的遗传物质检测DNA。
研究人员Kathrin Janssen指出：“这种方法使我们能进行几次真实性检查，因此我们可以肯定，在我们的实验中检测到的DNA确实来自保存在树脂中的甲虫。研究DNA保存的时间限制和许多其他相关问题是未来实验的目标。”2020-10-09