走進(jìn)動(dòng)物休眠卵化石
不詳 ?佚名 ? 2007年07月01日 ? ?科學(xué)前沿
陡山沱休眠卵胚胎化石
2007年4月5日，中國科學(xué)院的網(wǎng)站上刊登了這樣一條消息：《自然》雜志刊登南京古生物所重大成果。該消息說：“中國科學(xué)院南京古生物所尹磊明研究員為首的一個(gè)科學(xué)家小組，最近在早期胚胎化石研究方面取得重大進(jìn)展，他們發(fā)現(xiàn)了迄今為止最早的動(dòng)物休眠卵化石。該項(xiàng)成果發(fā)表在4月5日出版的《自然》雜志上，題為‘陡山沱滯育卵囊中動(dòng)物胚胎化石’。該發(fā)現(xiàn)是目前最早的動(dòng)物化石可靠記錄，將動(dòng)物的起源時(shí)間提前到6.32億年以前，即動(dòng)物在新元古代末期大冰期‘雪球’結(jié)束之后就已經(jīng)出現(xiàn)了。與以‘甕安生物群’為代表的動(dòng)物化石年代相比，將動(dòng)物的化石記錄前推了5000萬年?！毕⒁怀?，頓時(shí)業(yè)內(nèi)震驚，各大媒體爭相報(bào)道。真是一石激起千層浪！
被國際學(xué)術(shù)界譽(yù)為“20世紀(jì)最驚人的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一”便是產(chǎn)自我國云南東部的“澄江動(dòng)物群”，富含了大量軟驅(qū)體保存的、栩栩如生的精美化石，揭開了早寒武世后生動(dòng)物爆發(fā)式大輻射的面紗。根據(jù)近年貴州甕安地區(qū)發(fā)現(xiàn)的多細(xì)胞藻類化石和動(dòng)物胚胎化石，動(dòng)物的出現(xiàn)可以上溯至5.8億年前。而本次從湖北宜昌發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物休眠卵化石與以貴州‘甕安生物群’為代表的動(dòng)物化石年代相比，將動(dòng)物的化石記錄前推了5000萬年?！皠?dòng)物休眠卵化石”是怎么一回事？就此本刊記者采訪了南京古生物所的尹磊明研究員。
記 者：什么是動(dòng)物休眠卵化石？
尹磊明：動(dòng)物有性繁殖產(chǎn)生受精卵，在發(fā)育進(jìn)入胚胎卵裂早期，常形成較厚實(shí)的包被膜，用以抵御惡劣環(huán)境(如氣候寒冷或驟熱、營養(yǎng)缺乏等)，在一段時(shí)間后待環(huán)境適宜，再繼續(xù)胚胎的進(jìn)一步發(fā)展。這期間的胚胎稱作休眠卵(或滯育卵)。湖北宜昌陡山沱組硅質(zhì)燧石保存的正是動(dòng)物胚胎卵裂早期的化石及外包被的卵囊胞。
由于從湖北宜昌陡山沱組硅質(zhì)燧石長時(shí)期沒有發(fā)現(xiàn)與貴州甕安產(chǎn)出相仿的動(dòng)物微體化石，人們的眼光和研究的焦點(diǎn)都集聚到了貴州甕安等地的磷酸鹽沉積地層。2005年秋天，為系統(tǒng)收集我國埃迪卡拉紀(jì)地層的‘大型復(fù)雜疑源類’化石，完善該新地層序列的生物地層資料，科學(xué)家小組開始在湖北宜昌地區(qū)搜尋早期生命遺跡。宜昌曉峰河剖面被選定為研究重點(diǎn)。考察小組研究了大量陡山沱組發(fā)育的燧石結(jié)核，并展開逐層采集樣品。
回到南京實(shí)驗(yàn)室后，我們對(duì)化石樣品進(jìn)行進(jìn)一步的研究。通過實(shí)驗(yàn)室的巖石切片，我們從600余個(gè)切片中獲得了大量原位保存的具顯著刺狀突起的“化石”。研究發(fā)現(xiàn)，“大型具刺狀疑源類”在陡山沱組底部就開始出現(xiàn)，并顯示出可能的化石分帶和潛在的生物地層價(jià)值。我們發(fā)現(xiàn)一類以前作為疑源類被稱為天柱山藻的微體化石具有2至16個(gè)分裂球的動(dòng)物胚胎發(fā)育特征。這些分裂球被包裹在有復(fù)雜裝飾的有機(jī)質(zhì)包被壁內(nèi)，與現(xiàn)生動(dòng)物(如節(jié)肢動(dòng)物)的滯育卵囊包內(nèi)含早期卵裂的胚胎很相似。從而否定了其藻類化石的屬性，當(dāng)然也不是貝雷等認(rèn)為的巨大硫細(xì)菌，而是動(dòng)物的休眠卵！新發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物胚胎被命名為“天柱山卵囊胞”。這次發(fā)現(xiàn)共包括幾十個(gè)5.8億年前的化石標(biāo)本，及2個(gè)6.32億年前的化石標(biāo)本。我們發(fā)現(xiàn)，胚胎化石外層被卵囊胞包裹著，這是動(dòng)物休眠卵的標(biāo)志。
記 者：什么是大型復(fù)雜疑源類？
尹磊明：我國關(guān)于有機(jī)質(zhì)壁保存的微體化石(疑源類)的研究已長達(dá)近半個(gè)世紀(jì)，發(fā)表的文章和專著達(dá)數(shù)百篇之多，這些主要以海洋微體浮游植物為主的化石，記錄了從太古代至新生代長達(dá)25億～27億年的海洋基礎(chǔ)食物鏈的演變歷程。對(duì)它們?cè)敿?xì)和深入的研究，不僅是生物地層尤其是對(duì)前寒武紀(jì)、早古生代地層劃分、對(duì)比的迫切需要；同時(shí)也是探究地球早期生命起源和演化，恢復(fù)地質(zhì)早期海洋生態(tài)環(huán)境的極其重要的信息依據(jù)。美國學(xué)者Evitt將“疑源類”定義為：“未知或可能多樣性生物親緣關(guān)系的小型微體化石，由單一或多層有機(jī)成分的壁包封的中央腔組成；對(duì)稱性、形狀、結(jié)構(gòu)和裝飾多種多樣，中央腔封閉或以孔、撕裂狀不規(guī)則破裂、圓形開口(圓口)等多種方式與外部相通?！彼鼈兪且粋€(gè)未知或不確定生物親緣關(guān)系的有機(jī)質(zhì)壁微體化石類群，據(jù)目前研究獲知，它們可能代表包括海生雜色藻、綠藻和單細(xì)胞原生物的化石有機(jī)質(zhì)壁囊胞，以及一些真菌孢型、高等生物的卵及其他非海相形態(tài)類型，我國乃至國際最早記述的“大型復(fù)雜疑源類”化石就產(chǎn)于湖北宜昌陡山沱組，早先我們(尹磊明、李再平，1978)把發(fā)現(xiàn)不多，沒有表現(xiàn)動(dòng)物特征的具刺狀突起的化石標(biāo)本作為低等植物藻類加以描述，以后相繼在我國貴州、陜西、江西等地，乃至北歐、澳大利亞、印度、西伯利亞多個(gè)國家和地區(qū)的大體同期地層皆有發(fā)現(xiàn)。由于它們的生物親緣關(guān)系不明，長期以“大型復(fù)雜疑源類”稱之，我們的新發(fā)現(xiàn)表明，以往從埃迪卡拉紀(jì)地層記述的“大型復(fù)雜疑源類”，可能大都與動(dòng)物卵囊胞有密切關(guān)系。
尹磊明與A.H.Knoll教授合影
記 者：動(dòng)物化石記錄還會(huì)被刷新嗎？
尹磊明：動(dòng)物化石記錄還會(huì)被刷新！從古老的前寒武紀(jì)地層探詢動(dòng)物化石及其遺跡是地球人追根溯源，研究地質(zhì)歷史早期生命起源和分支演化的極其重要的工作。當(dāng)人們從貴州甕安等地陡山沱組磷酸鹽沉積地層(約為580百萬年前)發(fā)現(xiàn)和描述動(dòng)物胚胎化石時(shí)，就一直期待找到更多的、保存更好的動(dòng)物實(shí)體化石。早在上世紀(jì)70年代，我們從湖北宜昌埃迪卡拉系的燈影組就發(fā)現(xiàn)形狀怪異的微體化石，當(dāng)時(shí)懷疑是微體動(dòng)物化石的遺骸，但找不到更多標(biāo)本以充分證實(shí)。此次從湖北宜昌陡山沱組硅質(zhì)燧石發(fā)現(xiàn)原位保存、具有休眠卵囊胞包裹的動(dòng)物胚胎化石，開啟了探尋早期動(dòng)物化石的新窗口，拓展了人們的思路和研究方法。當(dāng)前應(yīng)用現(xiàn)生生物物種中的核醣核酸測(cè)試所推算出的多種生物演化分子鐘表明，動(dòng)物的起源應(yīng)不會(huì)晚于12～10億年前。如此說來，盡管從湖北宜昌獲得的6.32億年前的動(dòng)物休眠卵囊胞化石是目前已知最古老的動(dòng)物化石記錄，而距離分子鐘的推測(cè)年齡還很懸殊。當(dāng)然，地質(zhì)歷史的演變及是否有保存動(dòng)物遺骸的適宜地層都是造就動(dòng)物化石記錄的重要因素。我們期待在這條追根溯源的漫長進(jìn)程中，有更多、更精彩的新發(fā)現(xiàn)！
記 者：地質(zhì)古生物學(xué)研究的意義？
尹磊明：英國著名科學(xué)家達(dá)爾文以其畢生精力調(diào)查和研究生物的起源和演化，關(guān)于占地球歷史約6/7漫長的前寒武紀(jì)的生物，也即在“寒武紀(jì)生物大爆發(fā)”之前，在當(dāng)時(shí)他僅能預(yù)測(cè)應(yīng)有生物，只是難于保存。在以后相當(dāng)長的時(shí)間，人們將地質(zhì)歷史劃分為顯生宙和隱生宙，其主要判別標(biāo)準(zhǔn)是隱生宙沒有可見的動(dòng)物實(shí)體化石或遺跡。難道多門類的動(dòng)物是在寒武紀(jì)早期突發(fā)性的出現(xiàn)在地球上嗎？隨著地球科學(xué)及其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們不僅從前寒武紀(jì)未遭受嚴(yán)重變質(zhì)的巖層中獲得愈來愈多的以有機(jī)質(zhì)殼壁保存的微體化石，而且非常幸運(yùn)地找到更適于保存生物細(xì)部結(jié)構(gòu)，以磷酸鹽或硅質(zhì)礦物滲透礦化作用擅長的磷塊巖和硅質(zhì)燧石。我國貴州甕安，湖北宜昌等地前寒武紀(jì)晚期沉積形成的陡山沱組就是最好的例證。從中發(fā)現(xiàn)和收集的，包括動(dòng)物胚胎、微體動(dòng)物(小春蟲)化石等都向世人表明，隨著研究工作的不斷深入，將會(huì)有更多、更精彩的動(dòng)物化石被揭示。其實(shí)，早在19世紀(jì)至20世紀(jì)初，人們就在加拿大的阿瓦朗半島和非洲的納米比亞發(fā)現(xiàn)臨近寒武紀(jì)早期的、以印痕或鑄型保存的可疑動(dòng)物化石。直至1946年，澳大
利亞科學(xué)工作者才詳細(xì)記述了澳大利亞南部發(fā)現(xiàn)的同類化石，這便是人們熟知的“埃迪卡拉生物群”。埃迪卡拉的名字來自南澳大利亞得里亞的埃迪卡拉山。1946年科學(xué)家曾在這里發(fā)現(xiàn)顯生宙以前的化石。2004年，國際地層委員會(huì)將距今630至542百萬年前的時(shí)期正式取名為“埃迪卡拉紀(jì)”，其間形成的地層序列建立了新的“埃迪卡拉系”。在我國與“埃迪卡拉系”相當(dāng)?shù)氖俏覈戏綇V泛出露原震旦系上部巖層，包括陡山沱組和燈影組。而多類型和典型的“埃迪卡拉生物群”多見于565百萬年以晚至542百萬年的地層。因此，從我國陡山沱組發(fā)現(xiàn)和記述的動(dòng)物化石，不僅補(bǔ)充和填補(bǔ)了艾迪卡拉后生動(dòng)物遺跡，而且，將可能的動(dòng)物實(shí)體化石追溯到更早地質(zhì)時(shí)期。我們這次從湖北宜昌曉峰河陡山沱組近底部發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物休眠卵化石，更將早先貴州甕安陡山沱組中、上部產(chǎn)出的動(dòng)物胚胎化石記錄，往前推了近5000萬年。
記 者：目前，我國地質(zhì)古生物研究的現(xiàn)狀如何？
尹磊明：該項(xiàng)涉及的面很寬，限于能力，我個(gè)人難以洞察和概括。不過，在探尋和研究早期生物化石領(lǐng)域，我國有愈來愈多的中、青年科學(xué)工作者在為之勤奮地調(diào)查研究，我國幅員遼闊、有廣泛出露和多樣化的前寒武紀(jì)巖石地層，其中埋藏和保存著豐富的生物化石遺跡，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，與國外同行合作日趨頻繁，必將取得更多、更豐碩的成果！
后續(xù)：
在匆匆結(jié)束采訪后，尹磊明研究員出差了。他又奔赴新的“戰(zhàn)場(chǎng)”，因?yàn)樗嘈拧皩?huì)有更多、更精彩的動(dòng)物化石被揭示”！
尹磊明簡介
尹磊明，1963年南京大學(xué)地質(zhì)系地層古生物專業(yè)畢業(yè)，自1963年至今在中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物所從事前寒武紀(jì)、早古生代疑源類和微體藻類化石研究。1992年分別為“中國前寒武系-寒武系界限地層學(xué)和古生物學(xué)”、“吉林渾江大陽岔寒武系-奧陶系界限層型剖面研究”兩項(xiàng)獲中國科學(xué)院自然科學(xué)一等獎(jiǎng)的主要成員；1993年為“中國古生態(tài)”獲中國科學(xué)院自然科學(xué)三等獎(jiǎng)的主要成員。他編著的《中國疑源類化石》一書，對(duì)我國前寒武紀(jì)、古生代海洋微體浮游生物化石(疑源類)做了系統(tǒng)總結(jié)。
1979、1985年分別隨代表團(tuán)去澳大利亞和朝鮮考察新元古代和寒武紀(jì)典型剖面；1983、2001年赴瑞典與瑞典烏布薩拉大學(xué)古生物研究院的Ｇ.Vidal和M.Moczydlowska博士合作研究早寒武世疑源類；1986年赴比利時(shí)與比利時(shí)皇家科學(xué)院古生物部F.Martin博士合作研究早奧陶世疑源類；1993、1995年赴美與美國哈佛大學(xué)有機(jī)生物系A(chǔ).H.Knoll教授合作研究新元古代微體化石；1992、1996、1998年赴波蘭短期考察和合作研究早古生代疑源類。受美國加州大學(xué)著名科學(xué)家W.SCHOPF教授的邀請(qǐng)，尹磊明研究員將于2008年7月27日至8月2日參加在美國加州大學(xué)生命起源和進(jìn)化研究中心召開的“世界遠(yuǎn)古微觀化石高端討論會(huì)”。參加會(huì)議的是來自12個(gè)國家的30位代表。屆時(shí)，陡山沱動(dòng)物休眠卵化石將是尹磊明研究員向與會(huì)者介紹的主要內(nèi)容之一。
手機(jī)體驗(yàn)
微信公眾號(hào)
微信小程序
手機(jī)版
-
微分享