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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，显示细胞结构细节。南古所 供图
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。
杨颜慈 |
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发表于 2019-11-30 09:19:22