先吃鸡肉还是鸡蛋6亿年前的化石或者给出答案

2019-12-05 12:09 来源:和讯科技

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Cage Ridge Ball Fossil,A和B是裸标本,胶囊已经丢失,C和D是保存胶囊的标本,E和F是A和B的局部放大图,显示细胞结构细节。

人们对动物的起源时间和方式有天生的好奇心。鸡还是蛋是第一位一直是一个有争议和有趣的话题。

最近,中国科学院南京地质古生物研究所公布了一项研究结果。该研究所的副研究员尹宗俊和朱毛焰与布里斯托尔大学、瑞典自然历史博物馆和瑞士光源的同事合作,于——年发现了一种名为“笼脊球”的化石,这是中国贵州瓮安生物群中一个有6.1亿年历史的特殊埋藏化石库。

通过对这种生物形式的研究和观察,他们恢复了最初的“胚胎发育”过程。“如果把动物比作鸡,那么这种化石就相当于记录了产卵的过程。”尹宗俊说,笼脊球化石为回答这个问题提供了重要线索。该结果最近在线发布在《细胞》的子发行版《当代生物学》中。

磷酸盐岩中发现了像沙子一样细的化石

现代动物王国包括30多种动物。研究表明,他们有一个可以追溯到大约7亿年前的共同祖先。这个共同的祖先由多个细胞组成,细胞具有功能分化。它是从一个较老的单细胞祖先进化而来的。然而,动物的单细胞祖先是何时以及如何进化成多细胞祖先的?这个问题没有明确的答案。

2000年左右,瓮安生物群成为国际学术界研究动物起源和早期发育的热点。

贵州省瓮安县因其丰富的磷矿资源而被誉为“亚洲磷仓库”。世界上最古老的动物化石埋藏在古老的磷矿中。科学家在瓮安县磷酸盐矿区埃迪卡拉地层中发现了大量动物化石(约6.1亿年前),为研究动物的起源和早期进化提供了独特的经验记录。

尹宗俊,南京地质古生物研究所副研究员,是世界上最早进入这一领域的研究团体之一。

通过仔细的挖掘和收集,科学家发现了一个直径不到1毫米的细沙状化石,用肉眼很难找到。因为它的“外观”极其不规则和奇怪,许多人怀疑它不是化石,所以它一直被科学家们忽视。

随着科学技术的进步,三维x光显微镜和其他设备已经被用于化石研究,使科学家能够观察化石的内部结构。研究人员使用最先进的超高分辨率同步辐射三维无损成像技术来重建数百个笼状脊球标本的三维结构,就像医生为病人做电脑断层扫描一样。这两种岩石中的化石是经过磷酸盐处理的三维标本,保存了精美的细胞亚细胞结构尹宗俊说,化石保存得非常完好,甚至保存了受精卵的细胞分裂过程。

“产蛋鸡”过程或揭开动物起源之谜

经过十多年的收集和研究,尹宗俊的团队在贵州瓮安生物群中发现了233个笼状球菌化石标本。

它们呈现了从单细胞动物到多细胞动物的各种过渡形式。根据对大型数据集的分析,科学家们已经找到了进化的规则。从扫描效果图中,记者看到了这种化石在不同阶段的“胚胎发育”过程,从内部呈现出中空的“笼状”身体到“实心球”。

“我们重建了数百个笼状球形标本的三维结构,发现它们是在一个充满母体营养的厚壁胶囊中发育起来的。”尹宗俊表示,笼棘的发育过程与动物单细胞亲缘(如黏菌中间细胞)非常相似,但比动物单细胞亲缘更复杂的是它们在胚胎发育过程中有规律的细胞迁移和重组。

多细胞动物的出现是地球生命史上极其重要的里程碑。生物多细胞后,细胞的分化行为将会形成,分化后的细胞最终会成为各种器官和组织。

CAG的细胞迁移和重组

“要理解动物是如何进化的,必须理解细胞分化的过程。笼脊球化石只是记录了动物从单细胞祖先进化到多细胞祖先的关键一步,这为具有真正细胞和组织分化的动物的出现奠定了生物学基础。”尹宗俊说,一个更完整的进化过程需要更多的化石证据来揭示。

那么,是“先有鸡还是先有蛋”?

尹宗俊认为,如果把动物比作鸡,复杂的胚胎发育过程就是孵化鸡的蛋,这就弥合了动物单细胞祖先和多细胞祖先之间的鸿沟。笼脊球化石的发现表明,孵化这种动物“鸡”的“蛋”出现在6.1亿年前。