生物大分子也能保存爲化石嗎?
經過漫長的歲月,能在地質條件下保存下來的生物大分子化石,通常以類脂化合物的碳氫骨架形式構成。這些衍生物常被稱爲生物標誌化合物或分子化石。
生物大分子是指存在於生物體內的高分子量的有機分子,如蛋白質、核酸、脂質和糖類等。生物大分子是構成生命的基礎物質,在生物體內具有重要的生物活性和生物學功能。其中,核酸是保存和傳遞遺傳信息的核心載體;蛋白質則具有多種多樣的功能,既可發揮催化作用參與細胞的構建,也可參與新陳代謝的調節等;糖類既是生物體的能量貯藏物質,又是保持細胞形態結構的組成成分;脂類則是組成細胞生物膜的基本單位。這些生物大分子都是由碳、氫、氧、氮等化學元素通過各種化學鍵結合而成的。
經過漫長的歲月,能在地質條件下保存下來的生物大分子化石,通常以類脂化合物的碳氫骨架形式構成。這些衍生物常被稱爲生物標誌化合物或分子化石。目前,生物標誌化合物的研究已涵蓋了4種主要的生物化學組分——蛋白質(包括核酸)、糖類(包括幾丁質)、類脂物和木質素,其中研究得最爲廣泛的是類脂物和蛋白質。生物標誌化合物可以幫助科學家補充或完善化石記錄,其中的碳、氫同位素還記錄了其母體生物在古生態系統中的位置和作用,周圍環境的元素化學背景,以及遠古時代溫度的演化史等各類信息。如今,生物標記化合物對於探索地球早期生命起源、重大地史生物事件,重建傳統化石記錄空白時段,都起了極其重要的作用。
有些生物標誌化合物與現生特殊的生物類羣存在密切關係,通過對比研究,人們對這些生物的演化歷史有了更深入的瞭解。例如,溝鞭藻和硅藻是地球上重要的氧氣生產者,其最早的化石記錄分別存在於中三疊世和侏羅紀。但由這些藻類衍生的分子化石,如甲藻甾類和24-降膽甾烷分別在中三疊世和侏羅紀以來的地層中顯示出很高的濃度。根據三芳甲藻甾烷的分佈,研究者提出,溝鞭藻的祖先最早可能出現在泥盆紀至前寒武紀。在山西永濟地區中元古代晚期的地層中,發現了形態上和超微結構上與溝鞭藻相似的有機結構(有機壁),同時檢測到了溝鞭藻的生物標誌化合物——甲藻甾烷。這個結果將溝鞭藻分子化石的記錄提前了1億~4億年,可能存在的實體化石記錄提前了7億~9億年。
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