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休眠卵化石破裂的囊胞

动物休眠囊胞胚胎化石的切片标本

最早动物休眠卵化石

　　读者或许记得，前不久快报报道，南京地质古生物研究所的专家研究瓮安化石时，发现了迄今为止最早的动物胚胎———距今5.8亿年，并将它命名为“装饰大球”。

　　时隔不久，南京古生所的专家再次取得新突破，他们在研究三峡宜昌陡山沱地层时，发现了动物休眠卵化石，从而再次刷新了“史上最早的动物”的纪录，将动物的存在史向前推进了5000万年。当众多古生物化石还在为自己是动物还是植物身份“烦恼”时，这个外表披着休眠囊胞的小东西可以幸运地对外大声宣布：“我是动物！不过我在6.32亿年前睡着了。”

　　
过去
它曾身份不明被认为是植物

　　在尹磊明教授的办公室里，记者见到了这个小东西，它隐藏在薄薄的岩石切片中，透过显微镜记者看到了它那淡如烟黛的囊胞。必须承认，能与它面对面，是件幸运的事情。这不仅是因为目前世界上像它这样的物种屈指可数，还因为我们和它之间隔着6亿多年的时光———它是世界上至今为止最早的动物化石痕迹。由于还没给它起个像动物的名字，专家们暂且称呼它“藻类身份时代”的名字———天柱山。

　　利用化石看到几亿年前生物的存在状态，是一件浪漫的事。然而，如今依旧有数以万计的海洋微体浮游生物化石分不清自己的身份，不知道它们是属于动物还是植物，因此它们被统称为“疑源类”，也就是身份不明的物种。“天柱山”就被划分到了“疑源类”。科学家们为了搞清它们的身份，始终不断探索。

　　1998年，科学家首次披露了贵州瓮安埃迪卡拉纪陡山沱组地层中(约5.8亿年前)存在大量的动物胚胎化石，这就是著名的“瓮安生物群”，它代表着地球上已知最可靠的动物化石记录。

　　然而，关于“瓮安生物群”中胚胎化石的认识在学术界仍然存在争议。美国学者认为，陡山沱组地层保存的球形化石是巨大硫细菌化石(一种藻类化石)，而非动物化石。因此，瓮安动物化石的身份需要更多更有力的证据。

　　
现在
它的休眠皮囊证实它是动物

　　2006年夏天，以尹磊明为首的科学家小组来到了三峡，在这一区域他们决定为“疑源类”的微体化石正名，同时为埃迪卡拉纪(隐生宙最后的一段时期，一般指6.3亿年至5.42亿年前)的年代划分提供最新的地层对比证据。

　　科学家们选择在“天柱山”的老家宜昌晓峰河剖面站开展研究，专家们获得了大量保存完好的满身长着“突刺”的“疑源类”化石。

　　在显微镜下，科学家们发现了一些特别的地方。“天柱山”的微体化石不但具有动物胚胎的发育特征，这些发育分裂的球还被包裹在一个奇怪的“皮囊”里。这个皮囊的外表有很多的圆柱刺向外突起。

　　科学家们拿“天柱山”与印度尼西亚和荷兰北部发现的一种桡枝动物的卵囊胞做比较，发现二者“皮囊”的早期卵裂的胚胎很相似。

　　这样的发现让科学家们很兴奋，否定了“天柱山”是藻类化石的属性，而这个“皮囊”也是动物的休眠卵，也证实了早期后生动物(8.5亿年~6.3亿年前)胚胎与其他许多真核生物一样，具有显著刺状突起的休眠囊胞。

　　
价值
它是瓮安动物化石的新物证

　　“天柱山”是动物的身份确认下来了。与此同时“天柱山”的“年岁”也是科学家们要解决的问题之一。因为“天柱山”的“年岁”和悬而未决的“瓮安生物群”的时代问题紧密相连。

　　科学家们对湖北宜昌晓峰河剖面陡山沱组燧石结核进行地层研究，发现“天柱山”在陡山沱组底部就有，而这个岩石层显示的信息年代是6.3亿年～5.8亿年前。科学家们通过岩石切片的最底层面进一步发现，“天柱山”的“皮囊”最早出现在6.32亿年前，可惜“皮囊”内的胚胎由于地质的变迁没有完整的保留。幸运的是，“天柱山”在5.8亿年前的岩石层中再次出现，而这一次，“皮囊”完整地包裹在胚胎外面。

　　科学家们肯定了“天柱山”将动物起源时间提前到6.32亿年前，也为“瓮安生物群”代表着世界上已知最可靠的动物化石记录提供了有力的证据。尹磊明告诉记者，天柱山的“皮囊”标本非常少，6.3亿年前的不到3个，5.8亿年前的也不过几十个。

　　据了解，这次的研究成果，将刊登在今天的英国《自然》杂志上，题为《陡山沱滞育卵囊重动物胚胎化石》，该文章由中科院南京地质古生物所尹磊明研究员为首的科学家小组共同完成。

-记者追问
它为什么“沉睡”？

　　6亿年前的震旦纪，地球刚从一个极不利于生命生存、长达一亿多年的大冰期时代(雪球事件)走出来。“天柱山”就在这个时候出现。专家们表示，6亿年前的气候条件很恶劣，只适合一些低等植物生存，“天柱山”的出现也让人类认识到，早期的后生动物和后生植物几乎同时在新远古代末期“雪球事件”结束之后就已经出现了。他们生活的地方是在潜海。

　　那么为什么“天柱山”会有皮囊呢？尹磊明研究员告诉记者，这和6亿年前的气候有关系，可以想像6亿年前，地球上的温度忽高忽低，炎热和寒冷的程度都让地球上的生物琢磨不透，加上那个时候地球上大气含氧量不高，供给“天柱山”的食物实在有限，聪明的“天柱山”在6亿年前就懂得用休眠的方式来减慢“新陈代谢”的速度延长生命。当它觉得自己身体不适的时候，就选择像春蚕吐丝作茧一样，用一个休眠囊把自己包裹起来，沉睡一阵子。至于什么时候睡醒，专家们也没有一个准确的答案。

　　
-研究手记
在3cm2的标本上作业1年

　　在尹磊明研究员的办公室里，存放着600多个“天柱山”的薄片标本。这些标本厚30微米，大小在3平方厘米左右。

　　尹磊明教授告诉记者，一年前，专家组从宜昌晓峰河带回来几件标本，这对于每年几乎有三分之一时间在野外的他来说，是很平常的事。

　　“天柱山”的化石有点与众不同，一般的胚胎化石是钙质的，只要经过化学液体的浸泡分裂，就可以进行显微镜下的研究。而“天柱山”不同，它的断面是硅质岩，需要用金刚石进行切片。

　　尹研究员介绍，切片的过程中有偶然性，修理师们只能完全凭着感觉切出完整的动物胚胎原形。600多片薄片陆续切了半年的时间，科学家们就是在这3平方厘米的标本上进行作业，对岩石层进行层层剖析，记者看到，每一个切片都有红笔标示，专家介绍，这些红标示在显微镜下就成了坐标，根据坐标，一点一点地照出动物的胚胎痕迹。也正是这一个个红色的坐标为埃迪卡拉纪提出了新的年代化分方案。也为研究全球埃迪卡拉纪早期地层保存的“大型复杂疑源类”的生物属性及其分布拓开了新思路。

不断刷新的“动物存在史”：

　　2007年2月，“贵州小春虫”的纪录再次被“装饰大球”刷新，中科院南京地质古生物研究所的肖书海、周传明、袁训来3位研究员和澳大利亚、瑞士、美国、英国、瑞典等5个国家的另12位科学家经过细致入微的研究，专家表示“装饰大球”同样生活在5.8亿年前，从动物演化过程看可以肯定比“贵州小春虫”出现的时间还要早。

　　1998年2月5日，南京地质古生物研究所陈均远和肖书海、张昀两个科学小组分别在《科学》和《自然》杂志上报道了来自中国贵州瓮安5.8亿年前的多细胞动物化石发现。瓮安动物化石群所代表的时间比寒武纪早了四千万年，该发现被誉为二十世纪演化论最重大的成就之一。

　　2004年和2006年，由南京地质古生物所陈均远等在美国《科学》杂志上报道的两侧对称动物“贵州小春虫”和由极夜构造的动物胚胎化石等，是当时发现的最早的动物胚胎化石。仅为两侧对称动物在瓮安动物群的存在提供新的重要依据，而且表明两侧对称动物螺旋卵超门在5.8亿年前可能已经出现。

来源：现代快报

尹磊明小组发现最早的动物化石可靠记录

《自然》杂志刊登南京古生物所重大成果（图）

 
    中国科学院南京古生物所尹磊明研究员为首的一个科学家小组，最近在早期胚胎化石研究方面取得重大进展。他们发现了迄今为止最早的动物休眠卵化石。该项成果发表在4月5日出版的《自然》杂志上，题为“陡山沱滞育卵囊中动物胚胎化石”。

    该发现是目前最早的动物化石可靠记录，将动物的起源时间提前到6.32亿年以前，即动物在新元古代末期大冰期“雪球”结束之后就已经出现了。与以“瓮安生物群”为代表的动物化石年代相比，将动物的化石记录前推了5千万年。该研究证实了早期后生动物胚胎与其它许多真核生物一样，具有显著刺状突起的休眠囊胞。同时这一发现不仅打开了另一个探讨早期动物胚胎化石的窗口(与“瓮安生物群”的磷酸盐化胚胎化石相比)，即隧石结核中的硅质微体化石将是寻找早期动物化石记录的重要途径，也为探讨全球埃迪卡拉纪早期地层出现的‘大型复杂疑源类’的生物属性及其分布拓开了新的窗口和思路。

    为验证和进一步解决“瓮安生物群”时期的年代问题，以尹磊明为首的科学家小组于2006年下半年在三峡地区展开了一种称之为“疑源类”的微体化石及其地层学研究。他们选择宜昌晓峰河剖面开展研究，对陡山沱组大量发育的燧石(硅质)结核开展逐层采集样品。通过实验室的岩石切片，尹磊明等从600余个薄片中获得了大量保存原位保存的具显著刺状突起的“化石。研究发现“大型具刺疑源类”在陡山沱组底部就开始出现，并显示出可能的化石分带和潜在的生物地层价值。

    他们进一步研究发现，一类以前作为疑源类、被称为“Tianzhushania”(天柱山球藻)的微体化石具有2至16个分裂球的动物胚胎发育特征，这些分裂球包裹在复杂装饰的有机质包被壁内，与现生动物(如节肢动物)的滞育卵囊胞内含早期卵裂的胚胎很相似。从而否定了其藻类化石的属性，当然也不是贝雷等认为的巨大硫细菌，而是动物的休眠卵。
 
[作者:南京地质古生物研究所]

6.32亿岁最老动物年龄刷

　　如果要问世界上最古老的动物年龄是多少？或许人们会说5.8亿岁，但从今天开始，我们就要改口说6.32亿岁。

　　以中科院南京地质与古生物研究所尹磊明研究员为首的研究小组，最近在湖北宜昌地区发现了6.32亿年前的古动物胚胎化石，改写了古动物年龄世界之最，将多细胞动物的起源时间向前推进了5000万年。相关研究成果刊登在今日出版的世界权威自然科学杂志《Nature(自然)》上。

　　
“蛋壳”化石改写动物年龄

　　2006年4月，南京古生物学家尹磊明、朱茂炎等数位专家，到湖北宜昌地区考察翁安古生物群及其地层年代时，偶然发现一块与众不同的化石。这块化石被专家带回南京后，在实验室里被制作成600余个岩石切片。经过挑选，专家在600多个切片中挑出了具有研究价值的切片40多个。

　　科研人员对这40多个岩石切片进行研究，得出的结论是：该化石是古生物卵的囊胞，中间是空的，外表看上去就像是一个鸡蛋的壳。

　　这个“蛋壳”化石年龄有多大？专家利用反证法得出是6.32亿岁。化石原是多细胞动物囊胞。

　　这个化石是动物还是植物？令专家费解的是，蛋壳化石内容物是空的，这给鉴定带来麻烦。好比是在没有人的情况下，通过人的衣服很难研究出人的特征。因此，专家还需要找到“穿衣服的人”。后来专家在同一地区、年龄约5.8亿岁的岩层中找到了既有囊胞，又有内容物的化石。

　　经过鉴定，专家后来发现的带有内容物的化石，与两年前，我国科学家肖书海、陈均远研究员发现的有极叶构造的动物胚胎化石相类似，惟一不同的是肖书海、陈均远研究员等当时在贵州地区发现的动物胚胎化石没有囊胞。

　　极叶构造的一种两侧对称是多细胞节肢动物的典型特征，因此，暂可证明，尹磊明发现的“蛋壳”化石，都是多细胞动物的囊胞。

　　
动物胚胎真实性遭到质疑

　　但肖书海、陈均远研究员等发现的多细胞动物胚胎化石的真实性遭到国外专家的质疑。美国学者拜雷通过研究发现，一种远古时代的硫细菌化石的细胞结构几乎和肖书海、陈均远研究员发现动物化石一致。而硫细菌是一种单细胞植物，因此，美国学者拜雷就此质疑肖书海、陈均远发现的动物胚胎很有可能是一种硫细菌化石。

　　
胚胎“穿衣”反证“细菌说”

　　如果肖书海、陈均远研究员发现的化石真是硫细菌化石，怎么办？这时，尹磊明、朱茂炎等古生物学家的新发现，刚好为推翻美国学者拜雷的结论做出了贡献。

　　“肖书海、陈均远等专家发现的动物胚胎化石之所以遭到质疑，主要原因是他们发现的化石没有囊胞。”尹磊明研究员说，“最近，我们新发现的5.8亿岁既有囊胞又有胚胎的化石，与肖书海、陈均远发现的化石是在同一岩层，刚好反驳了拜雷的观点。”

　　虽然能证明5.8亿岁既有囊胞又有胚胎的化石是动物胚胎化石，但，6.32亿岁的化石是没有胚胎的，又如何能证明它是胚胎化石？尹磊明研究员对此解释说，这个就不难了，因为，6.32亿岁的化石的囊胞与5.8亿岁的囊胞构造相同，都有相同的“刺状突起”结构。这表明，6.32亿岁的化石内部原来也是有胚胎的，只有由于某种原因，没有保存下来罢了。此外，“刺状突起”结构也是多细胞动物囊胞的典型特征，现在的多细胞动物荧虾、磷虾等动物的囊胞也具有这种结构，由此进一步证明，6.32亿岁的化石是多细胞动物胚胎化石。

[来源；南京晨报]