長(zhǎng)三角城市網(wǎng)訊 作為人類的主要食物來(lái)源，淀粉的重要性不言而喻。近日，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所劉鋒研究員團(tuán)隊(duì)在山西保德2.8億年前的煤層中發(fā)現(xiàn)一種奇特的石松類大孢子，表面被一團(tuán)圓形顆粒所覆蓋，被認(rèn)為是最早的淀粉化石。相關(guān)文章已經(jīng)在線發(fā)表在國(guó)際權(quán)威地質(zhì)學(xué)雜志《Geology》上。
淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的，它是大部分綠色植物將光合作用產(chǎn)生的碳水化合物儲(chǔ)藏而形成的一種多糖化合物。作為人類的主要食物來(lái)源，淀粉被認(rèn)為對(duì)人類生理和文明的演變起到重要作用。
由于淀粉顆粒在土壤中很難長(zhǎng)時(shí)間保存，因此很多考古學(xué)家認(rèn)為淀粉?；跊](méi)有石器或一些容器的保護(hù)下，保存時(shí)間很難超過(guò)600年，在第四紀(jì)以前的地層出現(xiàn)的可能性更是微乎其微。由于缺乏化石證據(jù)，關(guān)于植物淀粉對(duì)漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史時(shí)期陸地生態(tài)系統(tǒng)演化的影響我們還知之甚少。
劉鋒今天接受采訪時(shí)表示，他們對(duì)發(fā)現(xiàn)的淀粉化石進(jìn)行光學(xué)和掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，化石表面覆蓋圓形或多邊形顆粒，中心都具有一個(gè)臍形凹陷，大部分顆粒在鏡下呈現(xiàn)出明顯的雙折射和十字消光現(xiàn)象。這些特征與現(xiàn)生淀粉粒的形態(tài)和光學(xué)特性完全相符，而且運(yùn)用X射線能譜對(duì)這些顆粒的研究表明這些顆粒主要是由C和O組成，因此也排除了這些顆粒是鮞粒、生物參與合成的草酸、磷酸或碳酸類球晶的可能性。綜合來(lái)自顯微成像和X射線能譜等多方面證據(jù)，表明這些顆粒是距今2.9?2.8億年的淀粉顆粒。
這是目前已知最早的特征明確的淀粉顆?；涗洠蚱埔恍┛脊艑W(xué)家認(rèn)為淀粉顆粒在沒(méi)有石器或一些容器的保護(hù)下很難在第四紀(jì)以前的地層中保存的推定。而且，這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步明確在一些特定沉積條件下，例如成煤環(huán)境，一些淀粉顆粒被泥土快速地包裹和埋藏可以抑制水和其他細(xì)菌、真菌對(duì)淀粉顆粒的水解和破壞，因此這些淀粉?？梢栽谌绱寺L(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期中得以保存。
同時(shí)，發(fā)現(xiàn)的淀粉粒直徑大多大于5微米，而且它們聚集在一起呈團(tuán)塊狀出現(xiàn)。很多考古淀粉學(xué)的研究表明這些淀粉應(yīng)該屬于復(fù)合貯藏淀粉。植物通過(guò)光合作用在色素體中合成這類淀粉，使它們?cè)谥参矬w中扮演長(zhǎng)期儲(chǔ)存能量的角色。這種復(fù)合貯藏淀粉主要分布于現(xiàn)生種子的子葉和胚乳中，用來(lái)營(yíng)養(yǎng)植物幼體的發(fā)育。但經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)千張大孢子超微結(jié)構(gòu)圖的觀察發(fā)現(xiàn)這些復(fù)合貯藏淀粉顆粒僅分布于大孢子近極面的表面，在大孢子的內(nèi)部并沒(méi)類似圓形顆粒的出現(xiàn)。因此基本可以排除這些淀粉顆粒是用來(lái)支持石松類胚胎發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
通過(guò)與現(xiàn)生一些依靠動(dòng)物傳播的植物種子對(duì)比，研究人員認(rèn)為這些位于大孢子近極面的淀粉團(tuán)塊，與現(xiàn)生一些種子上常出現(xiàn)的一種被稱為油質(zhì)體（elaiosome）的可食附著體非常接近。
現(xiàn)生種子的脂質(zhì)體主要是用來(lái)吸引螞蟻、陸地腹足類或鳥類食取種子，從而實(shí)現(xiàn)種子的遠(yuǎn)距離傳播。在傳播種子的同時(shí)，這些動(dòng)物獲得了高能量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過(guò)這個(gè)過(guò)程，動(dòng)植物建立了緊密的共棲關(guān)系。
類似的可食淀粉附著體在早二疊世的大孢子表面出現(xiàn)表明，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于最早的螞蟻和鳥類出現(xiàn)之前，遠(yuǎn)古的某些石松類植物已經(jīng)具備了強(qiáng)大的光合作用能力，并能夠把光合作用生產(chǎn)的葡萄糖以淀粉的形式大量?jī)?chǔ)存下來(lái)，同時(shí)利用這些淀粉吸引當(dāng)時(shí)陸地上的一些生物（如蝸牛、蟑螂和多足類）的食取來(lái)實(shí)現(xiàn)自身種子的傳播，從而建立動(dòng)植物共棲關(guān)系。
（記者 毛慶 通訊員 陳孝正）
