對(duì)于動(dòng)物究竟何時(shí)并如何起源,人們抱有天然的好奇心。究竟是先有雞還是先有蛋,也始終是一個(gè)充滿爭(zhēng)議和趣味的話題。
近日,中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所發(fā)布一項(xiàng)研究成果,該所副研究員殷宗軍和研究員朱茂炎與英國(guó)布里斯托大學(xué)、瑞典自然歷史博物館以及瑞士光源的同行合作,在我國(guó)貴州甕安生物群——一個(gè)距今6.1億年的特異埋藏化石庫(kù)中找到了一類名叫“籠脊球”的化石。
通過(guò)對(duì)這種生物形態(tài)的研究觀察,他們還原了原始“胚胎發(fā)育”的過(guò)程?!叭绻褎?dòng)物比作一只雞,那么這類化石就相當(dāng)于記錄了‘蛋生雞的過(guò)程?!币笞谲姳硎?,籠脊球化石為回答這一問(wèn)題提供了重要線索。該成果近日在線發(fā)表于《細(xì)胞》子刊《當(dāng)代生物學(xué)》上。
現(xiàn)代動(dòng)物界包括30多個(gè)動(dòng)物門類,已有研究表明它們擁有一個(gè)距今大約7億多年的共同祖先。這一共同祖先由多細(xì)胞組成,而且細(xì)胞有功能分化,它是由更古老的單細(xì)胞祖先演化而來(lái)。然而,動(dòng)物單細(xì)胞祖先是何時(shí)以及如何演化成多細(xì)胞祖先的呢?這個(gè)問(wèn)題一直沒(méi)有確鑿的答案。
2000年前后,甕安生物群成為國(guó)際學(xué)術(shù)界研究動(dòng)物起源和早期發(fā)育的熱點(diǎn)??茖W(xué)家在貴州甕安縣磷礦采區(qū)的埃迪卡拉紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)了大量動(dòng)物化石(大約距今6.1億年前),為研究動(dòng)物起源和早期演化過(guò)程,提供了獨(dú)一無(wú)二的實(shí)證記錄。
南京地質(zhì)古生物研究所副研究員殷宗軍所在的團(tuán)隊(duì)是國(guó)際上最早進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的課題組之一。通過(guò)10多年的收集和研究,殷宗軍所在團(tuán)隊(duì)在貴州甕安生物群,陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了233塊籠脊球化石標(biāo)本。這些化石保存非常精美,甚至保留了受精卵的細(xì)胞分裂過(guò)程。它們呈現(xiàn)了單細(xì)胞動(dòng)物向多細(xì)胞動(dòng)物過(guò)渡的各個(gè)形態(tài),根據(jù)大數(shù)據(jù)集的分析,科學(xué)家找到了演變規(guī)律。籠脊球的發(fā)育過(guò)程非常類似動(dòng)物的單細(xì)胞近親(比如中生黏菌蟲),但比動(dòng)物的單細(xì)胞近親更為復(fù)雜的是,它們?cè)谂咛グl(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)了有規(guī)律的細(xì)胞遷移和重組。
多細(xì)胞動(dòng)物的出現(xiàn)是地球生命史上極為重要的里程碑事件?;\脊球的細(xì)胞遷移和重組,與動(dòng)物原腸胚的細(xì)胞遷移重組行為非常類似。原腸胚是動(dòng)物胚胎發(fā)育的一個(gè)重要階段,經(jīng)過(guò)原腸胚階段,分化的細(xì)胞才會(huì)產(chǎn)生器官和組織,最終才會(huì)成長(zhǎng)為一個(gè)動(dòng)物。
“要搞清楚動(dòng)物如何演化,就得了解細(xì)胞分化的過(guò)程?;\脊球化石恰好記錄了動(dòng)物從單細(xì)胞祖先向多細(xì)胞祖先演化的關(guān)鍵一步,這一步為真正有細(xì)胞和組織分化的動(dòng)物的出現(xiàn)奠定了生物學(xué)基礎(chǔ)?!币笞谲娬J(rèn)為,如果將動(dòng)物比喻成一只雞的話,復(fù)雜的胚胎發(fā)育過(guò)程就是孵化出小雞的蛋,它橋接了動(dòng)物的單細(xì)胞祖先和動(dòng)物多細(xì)胞祖先之間的鴻溝。而籠脊球化石的發(fā)現(xiàn)恰恰就表明,孵化出動(dòng)物這只“小雞”的“蛋”在6.1億年前就已經(jīng)出現(xiàn)了。
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