真核生物是地球上最为复杂的生命类型,它的起源是地球生命演化史上一次重大演化事件。根据古生物学证据,真核生物起源的时间应不晚于距今16.5亿年(古元古代末期),最古老的化石记录包括我国华北板块北缘的燕山地区长城群下部地层和南缘的汝阳群地层中的具复杂形态的疑源类化石(亲缘关系未知的单细胞化石)。
Tappania plana Yin, 1997是其中经典化石代表之一。虽然为单细胞生物,但其形态极为复杂,具有领状延伸和管状突起等特征。Tappania由中国科学院南京地质古生物研究所研究员尹磊明于1997年在华北板块南缘古元古代晚期汝阳群地层中发现并命名,后续在世界多个地方(如印度、澳洲、北美、西伯利亚)相当地层中报道。但奇怪的是,该化石从未在燕山地区发现,即使燕山地区的早期生命研究工作自上世纪六、七十年就已经开始。
近期南京古生物所研究员朱茂炎课题组在燕山地区首次发现了这一典型的真核生物最早的化石代表。该发现进一步扩展了该化石的古地理分布范围,也为华北板块南、北缘的古-中元古代地层对比提供化石依据。相关成果于近期发表于国际地学期刊《前寒武纪研究》(Precambrian Research)上。
燕山地区的Tappania主要发现于河北省宽城地区古元古代晚期(距今约16.4亿年)串岭沟组上部页岩地层中,沉积于潮下带环境。化石的形态、大小等特征均可与华北板块南缘汝阳群地层中的对比,具有圆形至拉长形的膜壳(直径26–155微米)、远端开口或封闭的领状延伸结构和中空的管状突起结构。
其管状突起的长度、粗细、是否分叉、数量和分布位置在不同化石间有些许变化,有时即使在同一个标本上也有差异。这些形态上的差异变化支持了前人的解释,认为Tappania很可能已经具备了复杂的细胞骨架和内膜系统等亚细胞结构,据此可以推测当时的真核生物已经演化出了相应的复杂细胞结构。此外,Tappania应该是一类处于生长期(营养阶段)的生物体,而非繁殖囊胞或休眠囊胞,但目前它的具体亲缘关系仍是未知。
与Tappania一同产出的还有多种多样的原核丝状体化石(10属,21种),包括深色微透光的具多种分枝状化石、无分枝管状丝状体和由单列细胞组成的丝状体化石。其中,丝状体组成了该微体化石组合的主体(~90%),整体反应了一个以原核生物为主导的微生物系统。虽然当时真核生物在形态上已经达到一定程度的多样化(和中元古代的相似),但从丰度上来看仍是边缘性生物。
本研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金联合资助。
论文相关信息:Miao, L., Yin, Z., Li, G., Zhu, M., 2024. First report of Tappania and associated microfossils from the late Paleoproterozoic Chuanlinggou Formation of the Yanliao Basin, North China. Precambrian Research 400, 107268. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2023.107268.
燕山地区串岭沟组中的Tappania plana
和Tappania共生的多种分枝丝状体化石
和Tappania共生的管状化石(比例尺在H中代表100微米,其余的为50微米)
和Tappania共生的单列细胞组成的丝状体化石(比例尺在A-B和D中代表20微米,其余的为50微米)
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