圆盘状的丘尔藻（Chuaria）与香肠状的塔乌藻（Tawuia）是元古宙最常见的两类碳质压膜宏体化石，其化石记录从古元古代晚期一直延续到埃迪卡拉纪-寒武纪转折期，在全球多个陆块广泛分布。
准确地解释这两类化石，对于我们理解元古宙真核生物的起源与早期演化具有重要意义。然而，由于它们的形态简单，缺少用于判断其亲缘属性的关键特征，一百多年以来古生物学家基于不同化石产地的材料，提出了多种关于丘尔藻和塔乌藻化石的生物属性及其相互之间的关系的假说。
近年来，中国科学院南京地质古生物所早期生命研究团队和南京大学的科研人员，在华北地台淮南地区距今约10亿年前的刘老碑组中，发现了一处富集丘尔藻和塔乌藻宏体化石的泥岩层位，并对其开展了详细的研究。相关研究成果近日发表在国际地学SCI期刊《古地理，古气候，古生态》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）上。
该套泥岩为块状构造，层厚度约1-2厘米，内部不发育微细纹层，层位内的化石可以认为是同一次埋藏事件形成的。故该泥岩层保存了更接近真实情况的同时期的生物群落信息，对于研究10亿年前古海洋中的生物面貌具有重要意义。
早期生命研究团队博士研究生牛长泰在研究员袁训来、庞科的指导下，对泥岩层内的丘尔藻和塔乌藻进行了系统性的研究。研究发现，根据形态测量统计、扫描电镜观察和拉曼化学空间分布，该泥岩层中的丘尔藻化石至少可以分为3类。
其中，短轴（最小直径）≥1.2毫米的丘尔藻和塔乌藻具有相似的形态特征，包括更为常见的因压缩导致的同心状边缘褶皱、叠压后的双层膜壁结构、相似的有机质壁厚度以及形态大小的分布。同时它们的拉曼化学空间分布也有较大的重叠，意味着它们的碳质膜有着相似的有机质前体。诸多证据表明，刘老碑组该化石富集层短轴≥1.2毫米的丘尔藻和塔乌藻之间可能存在个体发育关系或亲缘关系。
对于短轴＜1.2毫米的丘尔藻化石，则至少存在两种不同的类型。其中一类丘尔藻在背散射扫描电镜成像下显示出多细胞结构。在尺寸分布上，这些多细胞集合体的短轴长度分布范围明显小于与塔乌藻具有较近关系的丘尔藻的分布范围，扫描电镜下的观察发现其膜壳可能发生了融合而不具有双层膜壁结构，光学显微镜下的观察亦缺少同心状边缘褶皱，而拉曼化学空间分布也与短轴≥1.2毫米的丘尔藻和塔乌藻具有明显的差异，以上证据表明这类多细胞聚集体化石可以作为单独的一种形态类型。
另一类短轴＜1.2毫米的丘尔藻化石，不具有多细胞结构，其短轴长度分布、有机质壁厚度和拉曼化学空间分布与短轴≥1.2毫米的丘尔藻和塔乌藻具有明显的差别。考虑到其短轴的分布范围与一些大型光球疑源类重叠，例如Leiosphaeridia jacutica（0.07 -0.8毫米）和L. wimanii（0.8-2.5毫米），同时在背散射扫描电镜成像下的压缩褶皱也与酸泡处理得到的大型光球疑源类相似，研究认为这一类短轴＜1.2毫米的丘尔藻可能与光球疑源类有着更近的关系。然而，鉴于光球疑源类本身也很可能是多源的，这些小型的丘尔藻可能也具有潜在的多源性。
对短轴≥1.2毫米的丘尔藻和宽度≥1.2毫米的塔乌藻进一步研究发现，两者的短轴（或宽度）与长轴（或长度）比值（宽长比），以0.667作为明显的分界线。其中，丘尔藻的宽长比一般大于0.667，而塔乌藻的宽长比一般小于0.667。从丘尔藻端到塔乌藻端，宽长比的分布频率并不具有明显的中间形态，这意味着过去被认为介于两者之间的独立类群，可能是埋藏学作用或者移速生长导致的形态过渡类型。
总之，研究认为，即使是在一个丘尔藻和塔乌藻共同保存的化石生物群中，丘尔藻的生物属性仍然可能是多源的。对于一些只有丘尔藻产出而无塔乌藻的化石生物群，可能也存在这种情况，将来需要进一步的工作去验证。但对于塔乌藻来说，丘尔藻总是与其共同产出，这暗示了两者之间潜在的个体发育关系，并且很可能只有一类体型较大的丘尔藻才与塔乌藻有关，而其他小型的丘尔藻则并不与塔乌藻有个体发育或亲缘属性上的关系。
来自同一化石生物群的丘尔藻具有多源性，这一点进一步证明，在前寒武纪的海洋中，多种生物类型可能存在趋同演化的现象。虽然这些生物保存下来的化石形态简单且相似，但通过对于同一层位的化石进行生物统计学、扫描电镜观察和有机质成分谱学分析等，可以揭示隐藏在它们相似外形之下的差异性，这对于理解前寒武纪真核生物的总体面貌及其多样性具有重要意义。
本研究得到科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、古生物学与油气地层应用重点实验室、中国科学院青年创新促进会、中国博士后科学基金以及“深时数字地球”国际大科学计划等联合资助。
论文相关信息：Niu, C., Li, G., Tang, Q., Wang, X., Huang, R., Qu, H., Qiu, M., Wan, B., Chen, Z., Zhou, C. Pang, K.*, Yuan, X.* 2023. Chuaria and Tawuia fossils from ~1.0Ga rocks in North China: Implications for a polyphyletic origin of Chuaria and a potential biological link between these two widespread Proterozoic taxa. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 636: 111966. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2023.111966.
化石产出层位与化石板面照片
丘尔藻化石光学显微镜照片
塔乌藻化石光学显微镜照片
同一层位丘尔藻与塔乌藻化石统计测量数据
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