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先有鸡还是先有蛋?六亿年前化石揭示动物起源之谜

日期:编辑:科学资讯网
“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,显示细胞结构细节。南古所 供图
中新网南京11月28日电(杨颜慈)中国科学院南京地质古生物研究所28日发布消息,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,在中国贵州瓮安生物群——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“先有鸡还是先有蛋”提供了新思路。
相关研究成果在线发表在《细胞》集团子刊《当代生物学》(Current Biology)上。
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。
殷宗军表示,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,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的答案。
在本次的研究中,科研人员发现的“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。
殷宗军称,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4千多万年就已经准备好了。
“如果我们将动物比喻成一只鸡的话,那么复杂的胚胎发育过程就是孵化出小鸡的蛋,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6.1亿年前就已经出现了。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,这一步为真正有细胞和组织分化的动物的出现奠定了生物学基础。”殷宗军说。
此外,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的原肠胚。
该研究受到中国科学院战略先导专项(B)、国家自然科学基金委和英国环境研究理事会(NERC)共同资助的中英合作项目的资助。

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