先有鸡还是先有蛋?6亿年前化石或给出答案

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  笼脊球化石,a和b是裸露的标本,囊包已丢失,c和d是保存了囊包的标本,e和f是a和b的局部放大,显示细胞特性细节。

  对于动物究竟哪年并怎样才能起源,一点人抱有火山岩的好奇心。究竟是先有鸡还是先有蛋,也始终是另一个 充满争议和趣味的话题。

  近日,中国科学院南京地质古生物研究所发布一项研究成果,该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战略战略合作,在我国贵州瓮安生物群——另一个 距今6.1亿年的特异埋藏化石库中找到了一类叫华“笼脊球”的化石。

  通过对这一生物特性的研究观察,一点人还原了原始“胚胎发育”的过程。“后后把动物比作一只鸡,如此类似于化石就大约记录了‘蛋生鸡’的过程。”殷宗军表示,笼脊球化石为回答这一大问题提供了重要线索。该成果近日在线发表于《细胞》子刊《当代生物学》上。

  磷矿中找出细如沙粒的化石

  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另一个 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,后后细胞有功能分化,它是由更古老的单细胞祖先演化而来。然而,动物单细胞祖先是哪年以及怎样才能演化成多细胞祖先的呢?这一大问题时不时如此确凿的答案。

  1150年前后,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。

  贵州瓮安县以其充裕的磷矿资源被誉为“亚洲磷仓”。在古老的磷矿石中,埋藏着全球最古老的动物化石。科学家在瓮安县磷矿采区的埃迪卡拉纪地层中发现了极少量动物化石(大约距今6.1亿年前),为研究动物起源和早期演化过程,提供了独一无二的实证记录。

  南京地质古生物研究所副研究员殷宗军所在的团队是国际上最早进入这一领域的课题组之一。

  通过仔细的挖掘收集,科学家在其中发现了本身细如沙粒的化石,直径不能1毫米,用肉眼不能自己发现。后后它“外貌”极其不规律且怪异,统统人怀疑它并就有化石,后后长期以来都被科学家所忽视。

  随着科技的进步,三维X射线显微镜等设备结束了用于化石研究,使得科学家得以观察化石的实物特性。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特性。

  “化石在这本身岩石中的赋存形式均为磷酸盐化的三维立体标本,保存了精美的细胞-亚细胞特性。”殷宗军说,那先 化石保存非常精美,甚至保留了受精卵的细胞分裂过程。

  “蛋生鸡”过程或揭开动物起源之谜

  通过10多年的收集和研究,殷宗军所在团队在贵州瓮安生物群,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特性,根据大数据集的分析,科学家找到了演变规律。从扫描效果图上,记者看一遍类似于化石从实物呈现空心“笼”体,演变为“实心球”的各阶段“胚胎发育”过程。

  “一点人重构了数百个笼脊球标本的立体特性,发现它们在另一个 充满母源营养物质的厚壁囊包中发育。”殷宗军说,笼脊球的发育过程非常类似于动物的单细胞近亲(比如中生黏菌虫),但比动物的单细胞近亲更为错综复杂的是,它们在胚胎发育过程中跳出了有规律的细胞迁移和重组。

  多细胞动物的跳出是地球生命史上极为重要的里程碑事件。生物多细胞化后,才有了细胞的分化行为,分化的细胞最终会成为各种器官及组织。

  而笼脊球的细胞迁移和重组,与动物原肠胚的细胞迁移重组行为非常类似于。原肠胚是动物胚胎发育的另一个 重要阶段,经过原肠胚阶段,分化的细胞才会产生器官和组织,最终才会成长为另一个 动物。

  这表明动物胚胎特有的发育机制在动物化石记录极少量跳出后后大约4千多万年就后后准备好了。后后,科研人员将笼脊球称为“干群动物”,即比最早的多细胞动物更早的动物。

  “要搞清楚动物怎样才能演化,就得了解细胞分化的过程。笼脊球化石恰好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跳出奠定了生物学基础。”殷宗军说,更完整的演化过程有待更多化石证据的揭示。

  如此,到底是“先有鸡还是先有蛋”呢?

  殷宗军认为,后后将动物类比成一只鸡的话,错综复杂的胚胎发育过程统统我孵化出小鸡的蛋,它桥接了动物的单细胞祖先和动物多细胞祖先之间的鸿沟。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6.1亿年前就后后跳出了。

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