动物起源之谜:从单细胞进化到多细胞的重大发现
作为万物生灵之一,人类对动物的起源一直心存好奇。揭开这一奥秘仍是进化生物学的一大谜题。
瓮安生物群的突破性发现
中国科学院南京地质古生物研究所的研究人员在贵州瓮安生物群(距今 6.1 亿年)中发现了一类名为“笼脊球”的化石。这一化石记录了动物从单细胞祖先进化到多细胞祖先的至关重要一步,为动物细胞和组织分化的出现奠定了生物学基础。
笼脊球:动物起源的关键证据
将动物比作一只“鸡”,那么“蛋”便是其内部复杂的胚胎发育机制。研究表明,这只“蛋”早在 6.1 亿年前就已经出现,比大量动物出现早了 4000 多万年。
古老的“蛋”:动物起源的曙光
现代动物界包括三十多个不同的门类,而它们都拥有一个约 7 亿年前的共同祖先。这一祖先由多细胞组成,且细胞具有功能分化,是由更古老的单细胞祖先进化而来的。
单细胞到多细胞之谜:科学家的困扰
科学家们一直未能在单细胞祖先进化为多细胞祖先的时点和机制上取得明确的答案。这一问题就像“先有蛋还是先有鸡”一样,悬而未决。
笼脊球化石的启示
南京地质古生物研究所的殷宗军副研究员和朱茂炎研究员及其研究团队发现的“笼脊球”化石清晰地记录了动物从单细胞祖先向多细胞祖先演化的过程,为动物胚胎发育机制的起源提供了重要证据。相关研究成果已于 2019 年 11 月 27 日发表在《细胞》杂志子刊《当代生物学》上。
贵州瓮安:多细胞起源的窗口
要了解动物起源的线索,瓮安生物群不可忽视。20 世纪 80 年代以来,贵州中部的瓮安地区陆续发现了大批珍贵化石,为多细胞真核生物的早期演化研究提供了重要窗口。瓮安生物群化石以磷酸盐化的形式保存,展示了精美的细胞结构。
先进技术揭示化石结构
研究团队采用了最先进的超高分辨率同步辐射三维无损成像技术,重建了数百个笼脊球标本的立体结构。这一非侵入性的技术让研究人员得以深入观察化石内部的细节。
笼脊球发育序列:动物胚胎机制的前身
笼脊球化石的研究揭示了其发育过程。这些化石从一个中空球状逐步发育成实心球,这一过程与动物的单细胞近亲非常相似。笼脊球在胚胎发育过程中还出现了有规律的细胞迁移和重组,这是动物特有的胚胎发育机制的一部分。
结论:动物起源之谜的破解
笼脊球化石的发现表明,动物胚胎发育机制在大量动物化石记录出现之前至少 4000 多万年就已经做好准备。这一化石恰好记录了“孵化出动物”的那只“蛋”的出现,为动物的起源之谜提供了关键证据。
起源的探索仍将继续
虽然笼脊球化石的发现加深了我们对动物起源的理解,但这一领域的研究仍将继续。科学家们将继续探索生物多样性的演化历史,揭开更多生命起源的奥秘。