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最早的“蛋”其實不是“蛋”

  • 發(fā)布時間:2014-10-12 10:29:40  來源:科技日報  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  地球上最早的“蛋”——也就是“胚胎”化石,上世紀(jì)末有科學(xué)家發(fā)表論文稱在貴州甕安生物群中發(fā)現(xiàn)了其蹤影。

  但是,關(guān)于這些化石的爭論從來都沒有停止過。它們到底屬于何種動物的胚胎?它們到底屬于動物還是藻類?

  9月25日,來自中科院南京地質(zhì)古生物所的博士生陳雷和龐科向記者展示,十多年來被稱之為地球最早的胚胎化石,實際上是一種具有細(xì)胞分化的多細(xì)胞真核生物。它們有可能是一種干群動物,或者某種多細(xì)胞真核藻類。而干群動物是動物“祖先的祖先”。

  這個全新的發(fā)現(xiàn)使人們對多細(xì)胞生物早期演化的真相又近了一步,理所當(dāng)然地被國際權(quán)威刊物《自然》采用并于當(dāng)日在線發(fā)表。

  為啥最早的“蛋”飽受爭議

  要了解最早的“蛋”,一切還得從甕安生物群說起。

  上世紀(jì)70年代中期,中國的科學(xué)家們在貴州甕安的巖石中發(fā)現(xiàn)了埃迪卡拉紀(jì)陡山沱組生物群(注:埃迪卡拉紀(jì)是一個地質(zhì)年代,一般指620—542百萬年前;陡山沱組則是一種以組為巖石地層單位的地層結(jié)構(gòu))。這是全球已知的最古老的多細(xì)胞動物化石。

  甕安生物群是全世界科學(xué)家研究多細(xì)胞真核生物早期演化的一個重要窗口,其化石以磷酸鹽化的形式保存了精美的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

  1998年,有科學(xué)家在《自然》雜志上發(fā)文,稱在甕安生物群中發(fā)現(xiàn)一類球狀化石,它們呈等體積細(xì)胞分裂,也就是一分二、二分四,而細(xì)胞總體積不變,單個細(xì)胞體積呈指數(shù)遞減,論文將其解釋成動物胚胎。

  如果這些動物胚胎化石證據(jù)確鑿,那么它們不僅為我們提供了最古老動物化石證據(jù),也為揭示早期動物起源模式提供了新思路。

  然而,藻類等多種類群的生物也具有類似的特征,甚至有學(xué)者認(rèn)為它們屬于原生動物,如中生粘菌蟲或硫細(xì)菌。因此該假說一直備受爭議。

  自此以后,這些被稱為最早的胚胎化石,一方面?zhèn)涫軐W(xué)界關(guān)注和爭議,一方面又在國外學(xué)者甚至教科書中廣泛流行。

  想要打破這種飽受質(zhì)疑的假說,必須找到更有說服力的化石。由于以前報道的化石結(jié)構(gòu)簡單,只有類似胚胎發(fā)育早期的序列。找到發(fā)育后期的具有更多特征的化石,才是判定其究竟屬于動物胚胎還是其它類型生物的關(guān)鍵。

  用“土辦法”找到新證據(jù)

  “從顏色上看,甕安的磷塊巖有黑色和灰色之分。在以往的研究中,大家都把灰色磷塊巖作為主要研究對象?!标惱渍f:“但是,我們另辟蹊徑,選取了以前容易被人們忽視的黑色硅質(zhì)磷塊巖為研究對象?!?/p>

  “這種巖石之所以是黑色,是因為含有硅質(zhì)的原因。因此,相比灰色磷塊巖,它是有機(jī)的,細(xì)節(jié)也保存的更完好精美。”陳雷的導(dǎo)師袁訓(xùn)來介紹。

  在過去的二十年里,中外學(xué)者都采用酸蝕法從灰色磷塊巖中分離得到化石,這種方法的好處是化石呈三維立體,直觀易辨識,而且保存精美。

  但是,除了好看一些以外,科學(xué)家們并沒有從中得到更多有價值的發(fā)現(xiàn)。

  “為什么不換一個思路呢?”陳雷說,他們想到了用最“古老”的土辦法——研磨。通過把巖石研磨成30—50微米的薄片,之前還像個煤塊一樣的黑色硅質(zhì)磷塊此刻已薄如蟬翼,陳雷等總共研磨制作了1000余片的薄片,每片上都有上百個化石。

  在顯微鏡下觀察,他們不僅發(fā)現(xiàn)了具有以前所報道的等體積細(xì)胞分裂特征的化石,還發(fā)現(xiàn)了其他一些具有細(xì)胞分化特點的化石。這些化石具有奇特的分化特點——內(nèi)部細(xì)胞在分裂到數(shù)百個之后,出現(xiàn)了營養(yǎng)細(xì)胞和繁殖細(xì)胞的分化。并且繁殖細(xì)胞包裹在一個囊殼內(nèi),一直進(jìn)行細(xì)胞分裂和生長,細(xì)胞數(shù)可達(dá)到了數(shù)百數(shù)千個,形成“繁殖體“,在圖片上呈現(xiàn)出深色的一團(tuán)。其他細(xì)胞則被稱為營養(yǎng)細(xì)胞。隨著繁殖體的增大,由于生物總體積是不變的,營養(yǎng)細(xì)胞就會犧牲自己為繁殖體騰出生長空間,發(fā)生程序性的死亡。

  “胚胎發(fā)育過程中不可能出現(xiàn)一部分細(xì)胞死亡的現(xiàn)象,這就基本推翻了之前胚胎化石的假說?!痹?xùn)來說:“它也不同于河蚌,水母等冠群動物,這是一種非常奇特的生物,從沒有見過的生物?!?/p>

  為寒武紀(jì)生命大爆發(fā)提供生物基礎(chǔ)

  這是一個令人激動的全新發(fā)現(xiàn)??梢酝茢啵@種6億年前的生物確切地屬于有細(xì)胞分化的多細(xì)胞真核生物。

  它有可能是一種干群動物,或者某種多細(xì)胞真核藻類。而干群動物是動物“祖先的祖先”,因此,這個發(fā)現(xiàn)使人們對多細(xì)胞生物早期演化的真相又近了一步。

  “不論它是哪一種生物,它所具備的特征都為后來的寒武紀(jì)生命大爆發(fā)提供了很好的生物基礎(chǔ)?!痹?xùn)來說。

  陳雷說,目前所觀察到的只是這種多細(xì)胞真核生物的成熟期,至于它們?nèi)绾卧俜只梢粋€個新生命體的,還需要更多的材料和證據(jù)。

  這就好比是科學(xué)家們目前只發(fā)現(xiàn)了蛋孵化成小雞,但是小雞如何長大,長大后又如何再下蛋過程并不知道。

  關(guān)于這類化石的研究還遠(yuǎn)未停止,未來的研究需要更多的證據(jù)才能做出更為明確的解釋。

  “我們還需要繼續(xù)觀察更多的化石,發(fā)現(xiàn)它們一個完整的生命輪回過程,才能判斷它們究竟是干群動物還是藻類,如果運(yùn)氣好或許會很快?!标惱渍f。

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