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【中国科学报】谁丢了6亿年前的“胚胎”?
  文章来源:中国科学报 冯丽妃 发布时间:2014-10-13 【字号: 小  中  大   

  它们的个头约摸小米粒儿般大小,躺在我国贵州瓮安埃迪卡拉系陡山沱组磷块岩中,一“睡”就是6亿年。
    睡梦中的它们恐怕还不知道,自己已困扰了古生物学界十几年。

  几天前,中科院南京地质古生物所早期生命研究团队发表在《自然》杂志上的一篇文章,使这群“睡梦中”的史前来客再次引起全球古生物学界的骚动,把人类对它们的认识再向前推进了一步。

  16年的争议

  1998年,两篇同时发表在《自然》和《科学》杂志上的文章,让中国瓮安生物群走进了全球古生物学研究的视野。全球古生物学家对瓮安磷块岩中的“小米粒儿”寄予了厚望。

  个中缘故是,距今5.42亿年到5.3亿年的寒武纪生命大爆发是古生物学研究的一大“悬案”:这一时期,门类众多的无脊椎动物化石如节肢动物、软体动物、腕足动物等几乎“同时”“突然”出现在寒武纪地层中,而寒武纪之前的动物化石却凤毛麟角。

  “寒武纪动物的祖先是什么样子的?它们又是如何演化的?瓮安生物群就是找寻动物祖先的关键化石窗口。”此次论文第一作者、南京古生物所博士陈雷告诉本报记者。瓮安生物群不仅化石精美,而且细胞甚至是亚细胞级的结构都得到完整保存。

  尽管如此,由于这些化石结构简单,有关它们的血缘归属问题仍迟迟未能解开。为了求得真相,国内外研究人员陆续提出各种解释:有人认为它们是最早的动物胚胎,有人认为是原生动物,有人认为是最早的团藻、中生粘菌虫或硫细菌……

  “在各种解释中,动物胚胎受到的关注度最高。”该论文通讯作者、中科院南京古生物所研究员袁训来告诉《中国科学报》记者。如果可以证实,它们不仅可以提供最古老动物化石的证据,还可以为揭示早期动物起源模式提供新思路。

  这些史前的“胚胎”究竟是什么?16年来,国内外学者探索未断,答案却始终未明。

  抽丝剥茧的发现

  多年探索未果,科研人员只好另辟蹊径。

  “好的材料是科学研究的基础,解决问题的关键还是寻找发育后期的化石材料,工作还是要从野外做起。”陈雷说。

  这一次,陈雷与该所博士生庞科在导师袁训来、周传明和肖书海的指导下,放弃了以往的灰色磷块岩,转而从被忽视的黑色硅质磷块岩中寻找化石样本。研究方法也由原来的酸蚀浸泡法,变成对岩石进行切片观察。

  他们把化石背回来,切成数千片30~50微米厚的薄片。通过这种研究方法,他们发现化石内部不仅具有以往研究发现的内部细胞分裂特征,还发现了一个此前从未被发现的新特征——这些内部细胞发生了分化。

  “从切片中可以观察到,化石内部的细胞分裂到数百个之后,出现了营养细胞和繁殖细胞的分化,这说明这类胚胎化石完全不同于我们已知的生命进化树中的高级分类单元。”袁训来说。

  通过细胞分化的这个特点,研究人员确定了这些细胞属于多细胞真核生物。他们否定了这类化石可能是团藻、中生粘菌虫、原生动物和硫细菌的说法,同时否定了它们是节肢动物、腔肠动物、软体动物和海绵动物等冠群动物胚胎的说法。

  谜团仍待解开

  尽管这项研究为了解瓮安生物群化石提供了进一步的新证据,找到一个很有潜力的研究方向,也为揭示早期动物起源模式提供了新思路,但这些化石的确切亲缘关系当前很难归到某个已知的生物类群。

  “证据表明这些化石不是动物胚胎,不是冠群类动物,但有可能是干群动物;不是团藻,但仍有可能是和团藻类似的某种绿藻。”陈雷说。冠群动物是动物祖先及其所有后裔组成的单系群,而干群动物则是所有动物祖先的“祖先”。他解释道。

  研究人员表示,研究还远未停止,未来的研究需要更多的证据才能作出更为明确的解释。确认这些化石处于生命进化树的哪一部分,仍是课题组下一步的研究目标。

  “如果把这类生物的整个生命周期看成一个完整的圆,我们现在只是知道了这个圆前半部分,还不知道从这次新发现发生的细胞分化阶段怎样回到开头的单细胞受精卵。”陈雷表示,下一步的研究任务就是把这个圆画完整,确认“小米粒儿”究竟是动物还是植物,又是哪种动植物。

  (原载于《中国科学报》 2014-10-13 第1版 要闻)

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