貴州甕安生物群距今6.1億年的特異埋藏化石庫中發(fā)現(xiàn)“籠脊球”化石揭示動物起源之謎 _籠脊球

籠脊球的生活周期

籠脊球化石， a和b是裸露的標本，囊包已丟失， c和d是保存了囊包的標本，e和f是a和b的局部放大，顯示細胞結構細節(jié) 。
（）據(jù)中國科學院南京地質古生物研究所：動物（特指后生動物，即包括最簡單的海綿動物到最復雜的脊椎動物在內(nèi)的所有多細胞動物）無疑是整個地球生態(tài)系統(tǒng)中不可或缺的組成。作為動物界的成員，人們對動物究竟是何時并如何起源的抱有天然的好奇心，但直到今天，這仍然是演化生物學領域懸而未決的重大科學難題。
現(xiàn)代動物界包括三十多個動物門類，已有研究表明它們擁有一個距今大約7億多年的共同祖先。這一共同祖先由多細胞組成，而且細胞有功能分化，它是由更古老的單細胞祖先演化而來。然而，動物單細胞祖先是何時以及如何演化成多細胞祖先的呢？這個問題一直沒有確鑿的答案。
最近，中國科學院南京地質古生物研究所殷宗軍副研究員和朱茂炎研究員，與英國布里斯托大學、瑞典自然歷史博物館以及瑞士光源的同行合作，在我國貴州甕安生物群——一個距今6.1億年的特異埋藏化石庫中找到了一類名叫“籠脊球”的化石，為回答這一問題提供了重要線索。相關研究成果于2019年11月27日在線發(fā)表在《細胞》集團子刊《當代生物學》（Current Biology）上。
籠脊球整體呈球形，直徑不到1毫米，保存了精美的多細胞結構。研究人員采用最先進的超高分辨率同步輻射三維無損成像技術，像醫(yī)生給患者做CT掃描一樣，重構了數(shù)百個籠脊球標本的立體結構。研究發(fā)現(xiàn)它們在一個充滿母源營養(yǎng)物質的厚壁囊包中發(fā)育，不同標本代表了不同的發(fā)育階段。重建的發(fā)育序列顯示其發(fā)育過程非常類似動物的單細胞近親（比如中生黏菌蟲ichthyosporeans），但比動物的單細胞近親更為復雜的是，它們在胚胎發(fā)育過程中出現(xiàn)了有規(guī)律的細胞遷移和重組，這些細胞行為和動物原腸胚的細胞遷移重組行為非常類似，表明動物胚胎特有的發(fā)育機制在動物化石記錄大量出現(xiàn)之前至少4千多萬年就已經(jīng)準備好了。
如果我們將動物比喻成一只雞的話，那么復雜的胚胎發(fā)育過程就是孵化出小雞的蛋，它橋接了動物的單細胞祖先和動物多細胞祖先之間的鴻溝。而籠脊球化石的發(fā)現(xiàn)恰恰就表明，孵化出動物這只小雞的蛋在6.1億年前就已經(jīng)出現(xiàn)了。換言之，籠脊球化石記錄了動物從單細胞祖先向多細胞祖先演化的關鍵一步，這一步為真正有細胞和組織分化的動物的出現(xiàn)奠定了生物學基礎。
現(xiàn)今一些動物胚胎在原腸胚期的發(fā)育過程仍然展示了與籠脊球之間的高度相似性，比如一些水母和海膽的原腸胚。
該研究受到中國科學院戰(zhàn)略先導專項（B）、國家自然科學基金委和英國環(huán)境研究理事會（NERC）共同資助的中英合作項目的資助。
論文相關信息：The early Ediacaran Caveasphaera foreshadows the evolutionary origin of animal-like embryology’ by Z. Yin, K. Vargas, J. Cunningham, S. Bengtson, M. Zhu, F. Marone and P. Donoghue, Current Biology. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.10.057

貴州甕安生物群距今6.1億年的特異埋藏化石庫中發(fā)現(xiàn)“籠脊球”化石 揭示動物起源之謎

貴州甕安生物群距今6.1億年的特異埋藏化石庫中發(fā)現(xiàn)“籠脊球”化石揭示動物起源之謎