古代真菌可能为复杂生命奠定了基础

由于真菌的有机性和易腐烂性，化石真菌极其罕见。事实上，真菌化石如此罕见，以至于一项新发现将真菌最早的证据推后了至少 5 亿年——使它们的年龄翻了一番。

到目前为止，已确认的最古老的真菌化石可追溯到大约 4.5 亿年前——大约与植物从海洋迁移到陆地的时间相同。这一时期最著名的真菌化石之一是原杉属，它可以长到 8 米高——这导致它多年来一直被误认为是一棵树。

但之前使用 DNA 方法对真菌“分子钟”进行的检查表明，真菌可能进化得更早，大约在 7.6 亿至 10.6 亿年前。新发现的十亿年前的真菌孢子和菌丝（细长的管子）化石是从加拿大北极页岩中提取出来的，填补了化石记录的空白，表明真菌可能在植物出现之前就占领了陆地。

这些真菌化石是在可能曾经是浅水河口的岩石中发现的。由于水质营养丰富，且有大量被冲上岸的有机物可供食用，这样的环境通常非常适合真菌生存。这些古老的沿海栖息地盐度高、矿物质含量高、氧气含量低，也为完美保存嵌入真菌细胞壁的坚韧几丁质分子提供了良好的条件，否则这些分子就会腐烂。

虽然尚不确定新发现的古代真菌是否真的生活在河口内，还是被冲入陆地沉积物中，但它们表现出许多现代陆地真菌所具有的独特特征。发芽孢子轮廓清晰，有助于真菌探索环境的分支线状管（称为菌丝）也是如此。甚至细胞壁也具有明显的真菌特征，由两层透明层组成。事实上，如果你不知道它们如此古老，你很难将它们与现代真菌区分开来。

真菌的祖先

从真菌的古老起源，你或许可以想象，在过去十亿年中，真菌在塑造地球陆地生物圈方面发挥了关键作用。5 亿年前，第一批出现在陆地上的植物与真菌形成了亲密的伙伴关系。这些早期植物没有根，依靠真菌伙伴在它们体内生长，并向外扩散到原始的矿物土壤中。在一个被称为生物风化的过程中，真菌菌丝会分泌有机酸来溶解岩石并提取其中的营养物质。作为回报，植物会将通过光合作用产生的营养物质转移给真菌。

早期植物和真菌之间的资源交换推动了地球植物群的生长、进化和多样化，形成了越来越复杂的物种、群落和生态系统，至今仍是常态。超过 90% 的陆地植物与某种真菌伙伴共生，有些植物完全依赖真菌的帮助才能生存。

陆生植物及其真菌伙伴的共生兴起也对我们的大气产生了巨大影响。现在，有了丰富的矿物质能源构建块，植物进化出了更有效的光合作用机制来捕获这种能量，例如通过更好地控制二氧化碳和水进出叶子的运动。数百万年来，二氧化碳吸收量的增加导致氧气浓度大幅上升，支持了比以前的氧气水平所能支持的微小昆虫类生命形式更大、更复杂的动物生命的出现。

从此，进化的故事就清晰了。但新的化石证据表明，真菌可能比植物早 5 亿年到达陆地，这引发了有关这种共生旅程开始的基本问题。

以前人们认为植物与水生真菌伙伴同时过渡到陆地生命，但新发现开启了一种可能性，即地球的土地可能已经为植物的成功生存做好了数亿年的准备。我们知道，真菌溶解富含矿物质的岩石并分泌含碳有机酸，在将贫瘠的土地转化为我们今天所知的肥沃、富含碳的土壤方面发挥了极其重要的作用。植物生命的出现可能是因为远古真菌祖先经过了漫长的岁月打下的基础。

科学家们目前面临的突出挑战是确定这些古代真菌是否起源于陆地，并确定它们在生命进化树上的位置。现在的重点是寻找更多的化石真菌，我们对早期生物圈进化的理解将突飞猛进。

已经清楚的是，没有真菌，我们就不会存在。真菌在维护整个地球的健康生态系统方面发挥着至关重要的作用，从南极沙漠到热带雨林，真菌是当今地球上所有生命的基础。现在，我们似乎还有 5 亿年的时间可以感谢它们。

凯蒂·菲尔德是利兹大学植物-土壤过程副教授。本文最初发表于《对话》。