甕安生物群發(fā)現(xiàn)正處于細(xì)胞分裂期的動(dòng)物胚胎化石 _甕安生物群

甕安生物群中拉長的胚胎化石標(biāo)本

拉長標(biāo)本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

動(dòng)物胚胎化石的埋藏模式簡圖

現(xiàn)代動(dòng)物胚胎（海膽）首次細(xì)胞（有絲）分裂過程
據(jù)中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所：甕安生物群是發(fā)現(xiàn)于我國貴州甕安磷礦區(qū)埃迪卡拉紀(jì)陡山沱組上磷礦段的一個(gè)磷酸鹽化特異埋藏化石庫。其中以三維立體形態(tài)保存的動(dòng)物胚胎化石，作為迄今為止全球最古老的后生動(dòng)物化石記錄之一，為人們了解后生動(dòng)物的起源和早期演化歷程提供了精美絕倫的研究材料。自1998年以來，甕安生物群就以動(dòng)物化石的發(fā)現(xiàn)而引起了國際古生物學(xué)界的廣泛關(guān)注。不過，這些動(dòng)物胚胎化石的生物學(xué)屬性仍然存在一些爭論。2011年曾有學(xué)者將這些動(dòng)物胚胎化石和一種具有palintomic cleavage的原生生物進(jìn)行對(duì)比（palintomic cleavage是指細(xì)胞分裂過程中，隨著分裂進(jìn)行生物體并不長大，而子細(xì)胞的數(shù)量越來越多、體積卻越來越?。? ，認(rèn)為甕安生物群中之前被解釋為動(dòng)物胚胎的化石可能是比多細(xì)胞動(dòng)物低等的原生生物。然而這一假說因?qū)⒍嗉?xì)胞藻類和動(dòng)物胚胎化石混為一談而遭到了諸多國內(nèi)外同行的質(zhì)疑。
最近中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所朱茂炎研究員團(tuán)隊(duì)成員殷宗軍博士等人在甕安生物群中發(fā)現(xiàn)了一類呈橄欖狀的化石標(biāo)本。這類標(biāo)本和之前被解釋為動(dòng)物胚胎的球形化石標(biāo)本一樣，發(fā)育有帶復(fù)雜表面裝飾的外包膜（殼）。然而它們拉長的形態(tài)以及表面裝飾隨著標(biāo)本拉長而在赤道區(qū)發(fā)生規(guī)則的生物學(xué)變形不禁讓人聯(lián)想起動(dòng)物胚胎進(jìn)行第一次有絲分裂時(shí)的形態(tài)變化。為了驗(yàn)證這些標(biāo)本究竟是否是正處于第一次細(xì)胞分裂期間的化石，研究人員使用了當(dāng)前最先進(jìn)的三維無損成像手段——同步輻射相位襯度顯微斷層成像技術(shù)，對(duì)這些標(biāo)本進(jìn)行了三維結(jié)構(gòu)重建。三維結(jié)構(gòu)重建數(shù)據(jù)顯示，每一顆標(biāo)本內(nèi)部均可見兩個(gè)完整的卵裂球。不同標(biāo)本因長短軸比不同，內(nèi)部兩個(gè)卵裂球之間接觸的緊密程度也不同。而這一特征恰好與動(dòng)物胚胎在首次有絲（細(xì)胞）分裂不同階段的形態(tài)相吻合。這一發(fā)現(xiàn)一方面表明甕安生物群中某些拉長的標(biāo)本內(nèi)部并沒有包含成千上萬的孢子細(xì)胞，它們可能是處于首次細(xì)胞分裂階段的動(dòng)物胚胎，而不是處于孢子釋放階段的原生生物；另一方面也支持了胚胎化石帶多邊形狀表面裝飾的外包膜（殼）并非滯育卵囊胞的觀點(diǎn) 。
【甕安生物群發(fā)現(xiàn)正處于細(xì)胞分裂期的動(dòng)物胚胎化石】另外，細(xì)胞（有絲）分裂作為一個(gè)持續(xù)時(shí)間非常短暫的生物學(xué)過程（不同類群的動(dòng)物胚胎單次細(xì)胞分裂時(shí)間從幾秒到幾個(gè)小時(shí)不等），被捕獲并精美地保存在化石里，這本身就是個(gè)令人驚訝的埋藏學(xué)現(xiàn)象。那么在這神奇的現(xiàn)象背后究竟存在怎樣的秘密呢？研究人員發(fā)現(xiàn)，甕安生物群中同一層位的動(dòng)物胚胎化石保存質(zhì)量參差不齊，有些標(biāo)本保存了完好的細(xì)胞甚至亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，而有些標(biāo)本則腐爛嚴(yán)重，胚胎生物學(xué)結(jié)構(gòu)破壞殆?。杉芏嗔姿嵫位奈⑸鎪孔礎(chǔ)⑶蜃刺宓?。根據(jù)保存質(zhì)量的不同，這些化石被劃分保存質(zhì)量精美、保存質(zhì)量一般、保存質(zhì)量較差等三個(gè)埋藏級(jí)別。在此基礎(chǔ)上結(jié)合前人現(xiàn)代埋藏學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，研究人員概述了這三個(gè)不同埋藏級(jí)別的化石各自的埋藏過程，并提出假說認(rèn)為，間歇性熱泉或/和涌升流等區(qū)域性的地質(zhì)事件，很可能是快速殺死當(dāng)時(shí)生活在淺海區(qū)的動(dòng)物胚胎的元兇。
該研究獲得了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金的資助。相關(guān)成果已在線發(fā)表在地學(xué)綜合性學(xué)術(shù)期刊