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瓮安生物群动物胚胎化石研究揭示两侧对称动物起源新证据

2010-01-02 06:07 陈均远及其国际科研团队 中国科学院南京地质古生物研究所 阅读 0
核心摘要: 本文报道了中国科学院南京地质古生物研究所团队利用同步辐射相衬显微CT技术对瓮安生物群中保存的动物胚胎化石进行三维重建,揭示了两侧对称动物起源及其早期分化的直接化石证据,为理解寒武纪大爆发前后生动物的演化提供了重要线索。

由中国科学院南京地质古生物研究所陈均远研究员牵头的国际科学团队,利用先进的同步辐射相衬显微CT技术,对两颗保存完好的具有极性分化特征的动物胚胎化石进行了深入研究。相关成果近期发表在美国《国家科学院院刊》(PNAS)上(Complex embryos displaying bilaterian characters from Precambrian Doushantuo phosphate deposits, Weng'an, Guizhou, China. PNAS, 2009, 45(106): 19056–19060)。这是继2004年和2006年该团队在《Science》杂志上分别报道最古老的两侧对称动物小春虫化石及具极叶动物胚胎化石之后,为证明约5.8亿年前瓮安生物群中已存在两侧对称动物提供的又一重要证据。

复杂多细胞动物的起源时间一直是生命科学领域的重大未解之谜。尽管分子生物学中的分子钟方法对其进行了多次推测,但由于缺乏相应的化石佐证,结果存在较大分歧。瓮安生物群中大量保存的动物胚胎化石为解决这一难题提供了宝贵的实物证据。这些化石以磷酸盐形式三维保存于贵州瓮安埃迪卡拉纪陡山沱组,是迄今为止发现的最古老的后生动物化石记录,为研究后生动物尤其是两侧对称动物的起源和早期演化提供了独特材料。

此前,瓮安生物群中绝大多数动物胚胎化石处于囊胚期之前的卵裂阶段,囊胚期及之后阶段的化石极为稀少,成体化石更难发现。部分学者据此推断这些胚胎在细胞数目达到数百甚至上千时仍未出现分化,缺少原肠胚期及后续发育阶段,认为其代表早期后生动物的基干类群,真正的海绵动物及更高级后生动物可能未出现在瓮安生物群中。尽管这一观点与分子钟预测存在矛盾,但由于化石记录的偏差,该观点长期存在争议。

陈均远团队利用同步辐射X射线相衬显微CT技术,对新发现的两颗胚胎化石进行了高分辨率三维结构重建。结果显示,这些胚胎已开始细胞迁移和分化,且表现出明显的极性特征,包括前后轴、背腹轴和左右轴的形成。这些生物学特征明确表明,这些胚胎与两侧对称动物具有密切的亲缘关系。值得注意的是,两颗胚胎在细胞迁移和重排机制上存在显著差异,暗示它们可能属于不同的分类群。这一发现不仅证明两侧对称动物在新元古代已出现,而且已经经历了显著的分化过程,为揭示寒武纪大爆发之前后生动物的演化历程提供了重要线索。

(来源:中国科学院南京地质古生物研究所)

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