가장 오래된 규조류 화석 기록을 둘러싼 불확실성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8047(2023) 이 기사 인용

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분자시계는 지구의 주요 생산자 중 하나인 규조류 미세조류가 트라이아스기-쥐라기 경계(2억년) 근처에서 유래했다고 추정합니다. 이 시기는 일반적으로 받아들여지는 가장 초기의 피크디쿨라(Pyxidicula) 규조류 화석과 연대가 가깝습니다. 전 세계 25개 지역에서 쥐라기 규조류를 광범위하게 검색하는 동안 3개 지역에서 처음에 규조류로 인식된 미세화석이 발견되었습니다. 그러나 엄격한 보호 조치와 평가 기준을 적용한 후 세 곳의 각 유적지에서 발견된 화석은 새로운 규조류 기록으로 거부되었습니다. 이로 인해 우리는 쥐라기 후기와 중간기의 픽시디큘라 화석을 뒷받침하는 발표된 증거를 체계적으로 재검토하게 되었습니다. Pyxidicula는 현존하는 일부 방사형 중심 규조류와 유사하고 조상 규조류와 유사한 특성 상태를 가지고 있지만, 우리는 이러한 기록의 신뢰성에 관해 수많은 불확실성의 원인을 설명합니다. 우리는 쥐라기 하부의 픽시디큘라 화석은 석회질 나노화석일 가능성이 가장 높은 반면, 쥐라기 중기의 픽시디큘라 종은 백악기 후기로 재배치되었으며 규조류가 아닌 유환 아메바일 가능성이 높다고 결론을 내렸습니다. 피크디큘라(Pyxidicula) 화석을 제외하면 추정된 기원 연대와 가장 오래된 풍부한 화석 규조류 기록 사이의 격차가 7,500만 년으로 넓어집니다. 이 연구는 고대 미세화석을 발견하고 검증하는 데 어려움이 있음을 강조합니다.

과거의 생물 다양성과 진화에 대한 우리의 지식은 다양한 수준의 불완전성으로 고통받는 화석 기록에 의해 주로 형성됩니다1. 이러한 불완전성은 다양화 역학2, 진화 속도3 및 다양한 계통이 고생물 환경에 미칠 수 있는 영향에 대한 우리의 이해를 변화시킵니다. 완전한 화석 기록이 없는 경우, 분자 시계는 계통의 진화 역사에서 주요 사건의 패턴과 시기에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 비록 강력하지만 분자 시계에서 유추되는 발산 시간은 광범위한 화석 보정 지점을 포함할 때 가장 정확하고, 엄격한 분자 시계(즉, 진화적 변화의 일정한 속도)에 대한 가정을 완화하고 종분화 속도의 이질성을 설명할 수 있습니다. 그리고 계통 발생에 걸친 멸종4. 모든 혈통을 대표하는 가장 오래된 화석을 발견할 확률은 매우 작으며, 이로 인해 기록된 가장 오래된 화석과 분자 시계로 추정한 연대 사이에 차이가 발생합니다. 유공충(foraminifera)과 속씨식물(angiosperms)과 같은 수많은 계통은 추정된 계통군 연령과 가장 오래 발견된 화석 사이에 큰 차이가 있습니다5,6,7. 분자 시계는 다양화의 시간표에 대한 통찰력을 제공하지만, 화석은 계통 역사상 특정 ​​시기에 존재했던 종의 풍부함과 특성 상태에 대한 직접적인 증거를 제공합니다.

규조류는 질소, 인, 탄소, 산소 및 실리카의 전 지구 생지화학적 순환에 큰 영향을 미치는 전 세계적으로 분포된 광합성 진핵생물입니다8. 규조류의 계통발생적 관계와 게놈 진화에 대한 우리의 이해는 지난 10년 동안 급속히 발전했지만, 규조류의 초기 화석 기록에 대한 이해의 발전은 그 속도를 따라가지 못했습니다. 분자시계는 규조류가 트라이아스기-쥐라기 경계(약 2억 2천만년)5 근처에서 유래했음을 암시하며, 이는 하층 쥐라기(약 1억 8천 2백만년)에서 발견된 가장 오래된 규조류 화석과 상대적으로 가깝습니다. 이 화석은 독일 볼(Boll)9의 상부 리아식 셰일에서 수집된 화석화된 해면(Phymatoderma)에서 추출된 Pyxidicula 속의 두 종의 규조류로 구성됩니다. 쥐라기 중기(1억 7400만~1억 6300만년 전)의 두 번째 Pyxidicula 기록에는 스위스 베르네제 오버란트(Bernese Oberland)에서 수집된 화석화된 해면(Spongelites fallenbergi)에서 추출된 규조류 1종이 포함되어 있습니다10. 다음으로 이용 가능한 기록은 호주 동부의 백악기 상부(Aptian, 1억 2500만~1억 1500만 년) 퇴적물11,12,13,14과 웨델 해 심해 퇴적물(1억 1300만~1억 1000만 년)15,16에서 나온 것으로, 규조류 공동체. 지질학적 역사의 이 시점부터 화석 기록은 규조류가 세계적인 규모로 널리 퍼져 풍부해졌음을 나타냅니다17,18.