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贵州瓮安生物群“笼脊球”化石研究显示孵化出“鸡”的“蛋”在6.1亿年前就已经出现

贵州瓮安生物群“笼脊球”化石研究显示孵化出“鸡”的“蛋”在6.1亿年前就已经出现

贵州瓮安生物群“笼脊球”化石研究显示孵化出“鸡”的“蛋”在6.1亿年前就已经出现

贵州瓮安生物群“笼脊球”化石研究显示孵化出“鸡”的“蛋”在6.1亿年前就已经出现

贵州瓮安生物群“笼脊球”化石研究显示孵化出“鸡”的“蛋”在6.1亿年前就已经出现

(神秘的地球uux.cn报道)据扬子晚报网:我是谁?我从哪里来?先有鸡,还是先有蛋?这真是困扰人类的两大终极问题!

作为动物界的成员,人们对动物究竟是何时并如何起源的抱有天然的好奇心,但直到今天,这仍然是演化生物学领域悬而未决的重大科学难题。 最近,中科院南京地质古生物研究所的专家在我国“贵州瓮安生物群”——一个距今6.1亿年的特异埋藏化石库中找到了一类名叫“笼脊球”的化石,记录了动物从单细胞祖先向多细胞祖先演化的关键一步,这一步为真正有细胞和组织分化的动物的出现奠定了生物学基础。打个比方,如果将动物比作成“鸡”,那么这个“蛋”,就是存在着一个复杂的胚胎发育机制,这个研究就揭示了,“蛋”早在6.1亿年前就出现了,比“鸡”——动物的大量出现早出现4千多万年。

1.你知道吗?7亿年前,动物拥有同一个祖先

现代动物界包括三十多个动物门类,已有研究表明,它们拥有一个距今大约7亿多年的共同祖先。这一共同祖先由多细胞组成,而且细胞有功能分化,它是由更古老的单细胞祖先演化而来。

然而困扰科学家的是,动物单细胞祖先是何时以及如何演化成多细胞祖先的呢?这个问题如同“先有蛋还是先有鸡”,一直没有确凿的答案。

中国科学院南京地质古生物研究所11月27日发布,该所殷宗军副研究员和朱茂炎研究员,与英国布里斯托大学、瑞典自然历史博物馆以及瑞士光源的同行合作,发现的“笼脊球”化石,记录了动物从单细胞祖先向多细胞祖先演化的关键一步,这一步为真正有细胞和组织分化的动物的出现奠定了生物学基础。相关研究成果于北京时间11月28日在线发表在《细胞》集团子刊《当代生物学》(Current Biology)上。

2.要了解最早的“蛋”,还得从瓮安生物群说起

在贵州中部的黔南布依族苗族自治州,有个叫瓮安的小城,这里以丰富的磷矿资源著称,被誉为“亚洲磷仓”。

从20世纪80年代起,越来越多的人来到这里开采磷矿。在开采过程中,不少稀奇古怪的化石被接连挖掘出来。这吸引了古生物学家的注意。1998年,古生物学家在瓮安的埃迪卡拉纪地层中陆续发现了一批独特的动物成体及胚胎化石,瓮安生物群开始扬名国际。瓮安生物群是全世界科学家研究多细胞真核生物早期演化的一个重要窗口,其化石以磷酸盐化的形式保存了精美的细胞结构。

早在2000年,这样的显微镜下看上去像“鸟笼子”的化石,就被命名了,但是因为形态怪异,大部分化石的细胞结构并没有保存的很好,所以起先并不为人所注意。

中国科学院南京地质古生物研究所殷宗军告诉记者,这些化石的标本是2007年采集的,当时没有更先进的设备。不过在十几年间,有心的研究人员不断的积累,“攒”了有几百个化石标本,“其中有很多标本细胞学机构保存的很好,外包膜也很完整”,殷宗军说,2015年开始,研究人员采用最先进的超高分辨率同步辐射三维无损成像技术,像医生给患者做CT扫描一样,重构了数百个笼脊球标本的立体结构。

3.大发现:  一个“单细胞”的生命,却出现复杂的细胞重组

记者也现场看到的笼脊球化石,并不是我们想象中的“球”,它的直径不到1毫米,大小好像一粒沙,但是在显微镜下,能看出它圆滚滚的球状形状。

而吸引科学家注意是,是笼脊球精美的多细胞结构。“外面是一个完整的囊包,有两层包膜,内层的膜较薄,外层膜较厚,里面是一个多细胞体。”殷宗军说,研究发现它们在一个充满母源营养物质的厚壁囊包中发育,不同标本代表了不同的发育阶段。他们从中空的笼状逐渐发育成实心球。

是不是有点儿像这个,哈哈。

序列显示,其发育过程非常类似动物的单细胞近亲,但比动物的单细胞近亲更为复杂的是,它们在胚胎发育过程中出现了有规律的细胞迁移和重组,这些细胞行为和动物原肠胚的细胞迁移重组行为非常类似,表明动物胚胎特有的发育机制在动物化石记录大量出现之前至少4千多万年就已经准备好了。

“它可能是一种已经灭绝的生命形式,记录了动物从单细胞祖先向多细胞祖先演化的关键一步。”殷宗军告诉记者,所有的动物都是一个单一类群,是由一个祖先演化出不同的门类,如果把动物比喻成“鸡”,那这只鸡是怎么来的,是由“蛋”孵化而来,这个“蛋”就是复杂的胚胎发育机制。而笼脊球化石的发现恰恰就表明,孵化出动物这只小鸡的“蛋”在6.1亿年前就已经出现了。

相关报道:记录“蛋生鸡”的过程,南古所发现6.1亿年前的“笼脊球”

(神秘的地球uux.cn报道)据新华报业网(交汇点记者 王梦然 刘莉):日前,中科院南京地质古生物研究所与英国、瑞典等国外同行合作,在我国贵州瓮安生物群,找到了距今6.1亿年的一类化石——笼脊球,通过对这种生物形态的观察,研究者找到了原始“胚胎发育”的全过程。“如果把动物比作一只鸡,那么这类化石就相当于记录了‘蛋生鸡’的过程。”中科院古生物所副研究员殷宗军表示,该发现将为动物“祖先”如何演化提供答案,成果发表在《当代生物学》(Current Biology)上。

现代动物界包括三十多个动物门类,已有研究表明,它们拥有一个距今约7亿多年的“共同祖先”——由多细胞组成,且细胞有功能分化,它是由更古老的单细胞祖先演化而来。不过,对于该阶段的演变规律,科学界一直无解,而笼脊球化石恰记录了这一演变过程。

10多年来,研究组在贵州瓮安生物群,陆续发现了233块笼脊球化石标本,它们呈现了单细胞动物向多细胞动物过渡的各个形态,根据大数据集的分析,研究者找到了演变规律。从研究组提供的扫描效果图上,记者看到,这类化石从内部呈现空心“笼”体,演变为“实心球”的各阶段“胚胎发育”过程。

“笼脊球整体呈球形,直径不到1毫米,保存了精美的多细胞结构。”殷宗军向记者展示一组排列在塑料管中的笼脊球化石,极其微小,宛如白色的小米粒。所以,虽然早在2007年,研究组就已经发现了这类化石,但直到2017年,随着显微成像技术的发展,通过超高分辨率CT扫描,研究人员才清晰地“看”到其内部结构。

“不同标本代表了不同的发育阶段,最值得兴奋的是,我们从中发现了有规律的细胞迁移和重组。”殷宗军向记者解释,这一规律揭示了动物从单细胞祖先向多细胞祖先演化的关键一步,为真正的细胞,以及组织分化的动物的出现奠定了生物学基础。如今一些动物胚胎的发育过程也仍然展示了与笼脊球之间的高度相似性,比如水母及海胆。

相关报道:贵州瓮安生物群“笼脊球”化石研究显示孵化出“鸡”的“蛋”在6.1亿年前就已经出现

(神秘的地球uux.cn报道)据南报网(毛庆):如果将动物比喻成一只鸡的话,那么复杂的胚胎发育过程就是蛋孵化出小鸡。究竟是先有鸡还是先有蛋?中科院南京地质古生物研究所的殷宗军、朱茂炎与国外同行合作,新发现了笼脊球化石,表明孵化出“鸡”的这个“蛋”在6.1亿年前就已经出现了。相关研究成果11月27日在线发表在《细胞》集团子刊《当代生物学》上。

现代动物界包括30多个动物门类,已有研究表明它们拥有一个距今大约7亿多年的共同祖先。这一共同祖先由多细胞组成,而且细胞有功能分化,它是由更古老的单细胞祖先演化而来的。然而,动物单细胞祖先是何时以及如何演化成多细胞祖先的呢?这个问题一直没有确凿答案。

古生物研究所副研究员殷宗军介绍,他们与英国布里斯托大学、瑞典自然历史博物馆及瑞士光源的同行合作,在我国贵州瓮安生物群——一个距今6.1亿年的特异埋藏化石库中找到了一类名叫“笼脊球”的化石,为回答这一问题提供了重要线索。

记者看到,笼脊球整体呈球形,直径不到1毫米,保存了精美的多细胞结构。研究人员采用最先进的超高分辨率同步辐射三维无损成像技术,像医生给患者做CT扫描一样,重构了数百个笼脊球标本的立体结构。研究发现,它们在一个充满母源营养物质的厚壁囊包中发育,不同标本代表了不同的发育阶段。重建的发育序列显示其发育过程非常类似动物的单细胞近亲,但比动物的单细胞近亲更为复杂的是,它们在胚胎发育过程中出现了有规律的细胞迁移和重组,这些细胞行为和动物原肠胚的细胞迁移重组行为非常类似,表明动物胚胎特有的发育机制在动物化石记录大量出现之前至少4000多万年就已经准备好了。现今一些动物胚胎在原肠胚期的发育过程仍然展示了与笼脊球之间的高度相似性,比如一些水母和海胆等。笼脊球化石记录了动物从单细胞祖先向多细胞祖先演化的关键一步,这一步为真正有细胞和组织分化的动物的出现奠定了生物学基础。

相关报道:先有鸡还是先有蛋?南京古生物学家揭开动物起源之谜

(神秘的地球uux.cn报道)据金陵晚报(殷静):地球有38亿年生命演化史,作为动物界的成员,人们对动物究竟是何时并如何起源抱有天然的好奇心,直到今天,这仍是演化生物学领域悬而未决的重大科学难题。

最近,中科院南京地质古生物研究所副研究员殷宗军和研究员朱茂炎与英国布里斯托大学、瑞典自然历史博物馆以及瑞士光源的同行合作,在我国贵州瓮安生物群——一个距今6.1亿年的特异埋藏化石库中找到了一类名为笼脊球的化石,为揭开动物起源之谜提供了重要线索。相关研究成果于11月27日在线发表在《细胞》集团子刊《当代生物学》(Current  Biol-ogy)上。

殷宗军说道:“笼脊球化石我们最早在2007年就发现了,但直到2019年才公布研究结果。原因在于化石标本特别小,直径不到1毫米,和我们指甲盖厚度差不多,化石里的细胞结构仅十个微米左右。我们若想知道它们怎么发育,便需要像医生给患者做CT一样,使用超高分辨率同步辐射三维无损成像技术,但由于成像分辨率的限制,直到2015年技术突破,这个工作才真正展开。”

据了解,这项研究工作,南京古生物学家花了一年的时间进行化石扫描,获得2.5TB的数据,再耗费两年时期进行后期分析处理,直到2018年底才研究结束。

南京古生物学家发现笼脊球在充满母源营养物质的“外壳”——厚壁囊包中生长发育,同时它们的发育过程非常类似于动物的单细胞近亲,但比动物的单细胞近亲更复杂的是,它们在胚胎发育过程中出现了有规律的细胞迁移和重组,这种行为和动物胚胎非常类似,表明动物胚胎特有的发育机制在动物化石记录大量出现之前至少4千多万年就已准备好。

殷宗军认为,如果将动物隐喻成一只鸡,复杂的胚胎发育过程就是孵化出小鸡的蛋,它连接了动物单细胞祖先和动物多细胞祖先之间的鸿沟。笼脊球化石恰恰表明,孵化出动物这只小鸡的蛋在6.1亿年前就已出现。换言之,笼脊球化石记录了动物从单细胞祖先向多细胞祖先演化的关键一步,这一步为真正有组织和组织分化的动物出现奠定了生物学基础。




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