身高8米，这种巨型生物，不同于任何已知的生命形式

Prototaxites taiti的复原图。（图片来源：Matt Humpage, Northern Rogue Studios）

撰文 | 冬鸢

审校 | 二七

1859年1月5日，一篇题为《加拿大泥盆纪地层中的化石植物》（On Fossil Plants from the Devonian Rocks of Canada）的论文发表时，文章作者约翰·威廉·道森（John William Dawson）还以为他向学术界描述了地球上最早的森林之一。

“古老的君主”

1843年至1844年间，加拿大地质调查先驱威廉·埃德蒙·洛根（William Edmond Logan）报告称，加拿大加斯佩半岛的泥盆纪地层中发现了“显然源自陆地”的植物化石。其中包括一段巨大的硅化木。多年间，这些标本几乎未被详细研究。直到1856年，洛根邀请道森研究这批收藏。

道森在夏季亲赴加斯佩实地考察。他记录了厚达数千米的砂岩与页岩层，观察到波痕等代表水下沉积的构造，甚至发现了一条薄薄的煤层。这些并非深海沉积物，而是曾经暴露于空气、支持植物生长的滨海平原。而那段直径超30厘米的硅化“树干”，似乎证明当时已经存在高大的树木。

道森论文中所绘制的原杉解剖结构（Dawson, 1859）

在显微镜下，道森观察到年轮、髓射线以及带有螺旋纹理的细长木质细胞。尽管细胞排列较为松散，与现代树木并不完全一致，但仍足以让道森联想到现在的针叶树木。

于是，他提出了一个新属名：“原杉”（Prototaxites），意为“原始的红豆杉”，并将其归入“红豆杉亚目”（Taxineae，目前已不采用这一分类）。他还将种名定为logani，以纪念发现者洛根。

道森的描述极为细致。他记录了树干直径、侧枝痕迹、可能代表树皮的薄煤层，以及年轮数量——据此估计树龄约150年。他还认为清晰的年轮显示泥盆纪已有明显的季节变化。在他的想象中，这是一位“泥盆纪古老森林的君主”（monarch of the old Devonian forests）。

巨型蘑菇？

可惜，从后来的研究来看，道森的解释是错误的。1872年，英国博物学家W. 卡拉瑟斯（W. Carruthers）用显微镜观察后发现，这些化石不含典型的植物细胞结构，而是由粗大的管状丝组成。他因此否定了松柏的说法，将原杉解释为一类巨型水生藻类。因此，早期学术界对原杉的解释，一直在树木和藻类之间摇摆。

随后，研究证实原杉的陆生属性，有科学家提出，考虑到现代某些真菌菌丝也能长到巨大规模，原杉很可能就是一种大型真菌。除此之外，还有一些科学家猜测其为地衣、海藻等。

进入21世纪后，对原杉的研究取得了重要进展。在2001年的一篇综述中，科学家弗朗西斯·许贝尔（Francis Hueber）发表综述研究，从详细的解剖学证据出发，提出原杉可能是一个巨大的真菌。随后，这一解释逐渐被广泛接受。2007年，许贝尔和同事通过碳同位素分析发现，不同原杉标本之间碳-12与碳-13的比值变化很大。由于同一时期的光合生物普遍具有稳定的碳同位素比值，这一结果表明原杉可能并非只依靠光合作用，它们可能更像是腐生真菌。这些结果让真菌假说在21世纪初成为主流看法。

未知生命形式

于是，对于这类出现在约4亿年前，体型可达8米高的巨型生物，在过去二十余年里，多数学者都倾向于认为它是“巨型真菌”。但今年1月发表于《科学·进展》（science Advances）的一项新研究挑战了真菌假说，该研究认为，原杉很可能是一个独特的谱系。这将使它与目前公认的六大生命界——植物界、动物界、真菌界、原生生物界、细菌界和古菌界——处于同等地位。

研究团队研究的是保存极其精细的Prototaxites taiti原杉化石，镶嵌在英国苏格兰高地一种名为莱尼燧石（Rhynie chert）的岩层中。这里的燧石形成于约4亿年前，岩层中保存了种类繁多的植物、真菌、地衣、节肢动物和蠕虫化石——以及带着灰色斑点的原杉化石。

Prototaxites taiti化石标本，其内部结构为斑点状。（图片来源：University of Edinburgh）

他们采用高分辨率显微成像（CT）、三维重建、红外光谱，结合机器学习和生物标志物分析，对比了该原杉化石与同一地点、相同埋藏条件下的真菌化石。

在显微镜下，他们看到了大量交织在一起的小型管状结构——这是原杉化石的典型特征。过去，一些研究者认为，这些管状结构类似于真菌的菌丝。然而，研究者仔细观察了这块新发现的化石后，发现其与同时期、同地点的真菌结构并不匹配。原杉的管状结构分支繁杂，有些类似现代维管植物的结构，而真菌的丝状菌丝则遵循更为有序的模式。他们认为，这些结构可能是气体或营养物质与水进行交换的场所，就像我们的肺泡允许氧气扩散到血液中一样。

分子分析给出了更有力的证据。真菌的细胞壁应该含有几丁质、β-葡聚糖和糖蛋白，这些物质在化石中通常可以留下特征性的“分子指纹”。但研究者发现，同一岩层中的真菌化石清晰保留了糖-蛋白聚合物的光谱特征，而原杉完全没有。他们还专门训练了一个机器学习算法来识别相关的“化学指纹”，结果该算法能以90%以上的准确率将原杉与真菌区分开。此外，与子囊菌相关的生物标志物在原杉中也不存在。

Prototaxites taiti周围环境重建艺术图（图片来源：Matt Humpage, Northern Rogue Studios）

于是，基于这些结果，研究团队得出结论：原杉在本质上不同于所有已知真菌，它最有可能代表一个已经完全灭绝的真核生物谱系，而非现代真菌中的一员。

如果这一解释成立，其意义十分深远。这意味着早期陆地生态系统比我们想象的更加多样，生命演化的过程中，曾经有过与如今完全不同的尝试。复杂多细胞生命可能曾多次独立演化，其中一些谱系后来彻底消失。

如今，森林由植物主导，真菌在地下悄然生长。但在4亿年前，地球的陆地可能曾被一种不属于任何现存生命分支的巨型生物所统治。如果现在的地球上，突然出现了一种十分不一样的生命形式，生态系统会发生什么样的变化呢？事实上，现在就有不少科学家正在尝试制造一类“不存在的生命”——镜像生命，它们与地球上现有的生命很像，但却互为镜像，就像你的左手和右手那样。而很多科学家对此表示了担忧，因为这样的生物被制造出来后，一旦从实验室泄漏，将对人类以及整个世界造成可怕的影响。