科研进展
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有孔虫揭示长江三角洲末次冰期后期海平面变化末次冰期是更新世内发生的最近一次冰河时期，约于7万年前开始，1.15万年前完结。末次冰期期间，中国东部海平面发生了超过120米的大幅下降，台湾海峡曾露出海面成为陆地，长江古河谷下切数十米，导致冰后期（全新世）长江三角洲部分地区的沉积高达80米，提供了高分辨率研究冰后期海平面与气候变化的宝贵材料。 2017年11月出版的国际期刊JournalofPaleontology以封面文章的形式发表了中国科学院南京地质古生物研究所李保华研究员与中国地质大学（武汉）柯学博士等人对长江古下切河谷冰后期沉积物高分辨率有孔虫与古环境的研究成果。 该研究对长江三角洲地区常见的26个底栖有孔虫种进行了详细的系统描述和比较，并运用定量统计方法对末次冰期以来底栖有孔虫种群落进行了分析，揭示了从低丰度-低分异度的Ammoniabeccarii-Florilusdecorus组合，到高丰度-高分异度Ammoniabeccarii-Elphidiumadvenum-Cavarotaliaannectens-Pararotalianipponica组合，以及到Ammoniabeccarii-Elphidiummagellanicum组合的冰后期海侵序列演化过程，并揭示了不同区域钻孔有孔虫特征反映的冰后期海平面波动幅度下的海水影响程度。 相关研究显示，距今7000年前左右，长江三角洲地区海平面上升到最高水位（现今镇江、扬州一带），其后随着全球海平面的下降，自中全新世晚期以来，海平面逐渐回落到当前位置（南通、上海一带），形成长江三角洲河口环境。除了记录冰后期的海平面波动，底栖有孔虫组合也反映了早-中全新世温暖的气候。研究成果为冰后期该地区气候与环境变化提供了新的证据。 该研究受到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导专项B和中国地质调查局专项基金等资助。 论文相关信息：Ke,Xue,Li,Baohua(通讯作者),Zhang,Zongyanetal.,2017.Post-glacialForaminiferaoftheincisedYangtzepaleo-valleyandpaleoenvironmentalimplications.JournalofPaleontology,91(6):1102-1122.062017-11 -
蒸发岩环境下奥陶纪叠层石重新繁盛叠层石最早出现35亿年之前的太古代，并在中元古代（10-16亿年）达到高峰，随后迅速衰落。在寒武纪和奥陶纪早期又重新繁盛，随后一直衰落至今。奥陶纪早期之后叠层石在世界范围内迅速衰落，被认为与后生动物的繁盛有关。而在中国鄂尔多斯盆地奥陶纪中期的马家沟组中却发现了大套繁盛的叠层石。奥陶纪时期，全球蒸发岩盆地十分罕见，而仅仅在中国鄂尔多斯盆地等地发育有包括石盐在内大套的蒸发岩沉积，奥陶纪丰富的叠层石恰恰出现在这个盆地之中。 中国科学院南京地质古生物研究所副研究员孟凡巍与江苏省地质勘察技术院、中石油和南京大学等单位的有关专家合作，发现该套叠层石形成在一套蒸发岩的环境中，高盐度的卤水阻止了后生动物的生存，从而造成了叠层石的繁盛。沉积学显示了石膏的底部水体的竞争生长结构、和人字晶的石盐沉积，表明了浅水的沉积环境。研究人员通过碳、硫同位素地层学的研究，证实了该套叠层石形成于奥陶纪中期。碳同位素曲线吻合奥陶纪中期的正漂移，而硫同位素数据暗示该套地层沉积于奥陶纪中期。 研究结果近日发表于国际学术期刊CarbonatesandEvaporites上。 论文相关信息：Fan-WeiMeng,Zhi-liZhang,Xian-qinYan,PeiNi,Wen-HangLiu,FuFan,Gu-WeiXie.StromatolitesinMiddleOrdoviciancarbonate–evaporitesequencesandtheircarbonandsulfurisotopesstratigraphy,OrdosBasin,northwesternChina.CarbonatesandEvaporites012017-11 -
华南早奥陶世特马豆克阶几丁虫生物地层再研究几丁虫作为一类已灭绝的海生生物化石，演化快，分布广，是奥陶纪生物地层研究中的重要门类之一。作为几丁虫生物地层中最古老的两个带，Lagenochitinadestombesi带及Euconochitinasymmetrica带被广泛运用到区域内外生物地层对比中，华南亦是如此。然而，在实际运用中，科研人员发现华南并没有典型的Lagenochitinadestombesi带，一直被认为与弗洛阶底界保持一致的Euconochitinasymmetrica带的底界亦非始终与弗洛阶的底界相当。 中国科学院南京地质古生物研究所梁艳博士等基于贵州习水吼滩下奥陶统特马豆克阶新发现的几丁虫材料，结合前人研究成果，对华南地区最早期的几丁虫生物地层进行了再研究。本项研究主要包括以下3个内容：a）对习水吼滩下奥陶统桐梓组及红花园组几丁虫进行了系统研究，鉴定几丁虫8属24种，论证了几丁虫的第一次辐射确实与Euconochitinasymmetrica带化石的出现同步；b）对华南地区报道的Lagenochitinadestombesi及模式标本所在地的L.destombesi及其它相关分子进行定量分析，发现华南没有典型的L.destombesi，故而L.destombesi带在华南的实用性也随之减弱。本次在习水吼滩桐梓组下部建立Lagenochitinapestovoensis带，用作区域内外的对比；c）对E.symmetrica带及带化石在华南的首末现层位进行统计分析后发现，E.symmetrica在华南局限在特马豆克阶顶部，弗洛阶并未见E.symmetrica的报道。与此同时，Nowaketal.(2016)与Ambergetal.(2017)分别在摩洛哥（N.Gondwana）和英国北部（Avalonia）的特马豆克阶发现了E.symmetrica。由此可见，关于E.symmetrica带的层位及地层对比意义需要开展更广泛、深入的工作，以切实发挥其生物地层对比工具的作用。 论文于近期发表在国际古生物学期刊ReviewofPalaeobotanyandPalynology上。本项研究得到国家自然科学基金及现代古生物学和地层学国家重点实验室的资助，是国际地学计划IGCP653的阶段成果。该项研究的部分工作在塔林理工大学及英国杜伦大学完成。 论文相关信息：Liang,Y.,Servais,T.,Tang,P.,Liu,J.B.,Wang,W.H.,2017.Tremadocian(EarlyOrdovician)chitinozoanbiostratigraphyofSouthChina:Anupdate.ReviewofPalaeobotanyandPalynology247:149-163.Doi:10.1016/j.revpalbo.2017.08.008.312017-10 -
新疆硅化木研究解密最古老树木生长模式泥盆纪，尤其是中泥盆世至晚泥盆世时期（距今约3.9-3.6亿年），是陆生植物演化与分异的重要时期，古环境发生了剧烈变化，使这一时期成为陆地生态系统发展的关键节点。 中泥盆世时期，地球上出现了最早的森林，大气二氧化碳的浓度发生了地质历史中最大幅度的降低。至晚泥盆世时期，森林已经拓展至当时全球的主要陆块，大气二氧化碳的浓度已经降至与现代相当的水平，最早的四足动物（两栖类）已经适应了陆地生活。陆地生态系统在中泥盆世的完善与发展对其后包括人类在内的所有陆地生物的起源和演化都产生了深远的影响。 古植物学者已经通过美国纽约州等地的化石材料证实，最早的森林出现在中泥盆世晚期，主要是由枝蕨类植物（Cladoxylopsida）所构成。枝蕨类植物的显著特点是其解剖结构中具有多枚独特的，呈分枝状的木质部束。 目前对于构成最早森林的枝蕨类植物化石，仅有铸型和压型保存的化石材料，通过这些只能了解植物体的外部形态。植物的生长包括增高和增粗两个方面，只有达到一定粗壮程度的植物才能足够高大，也才能够构成森林。 植物的解剖结构记录了植物体的生长发育信息，只有通过对植物解剖结构的研究，才能了解植物体生长过程，尤其是至关重要的植物如何加粗生长。构成泥盆纪森林的植物往往外部形态相近，而内部解剖结构和生长模式往往具有显著差异。 中国科学院南京地质古生物研究所的徐洪河研究员、王怿研究员，唐鹏副研究员、傅强副研究员等人在我国新疆塔城地区开展了多年的地层古生物学野外考察工作，采集并研究了对该地区独特而精美保存的多门类化石。目前，该研究团队联合英国Cardiff大学的CMBerry博士以及美国纽约州的WStein教授对新疆塔城地区晚泥盆世（距今约3.7亿年）硅化保存的枝蕨类化石取得了重要的、理论性的研究进展。 新疆塔城地区硅化保存的植物化石显示出了枝蕨类植物独特的内部解剖结构。这种枝蕨类植物就是构成地球上最早森林的植物，此前曾在美国纽约州等地的相关地层中有所报道。 尽管新疆硅化保存的这批化石并不是地球上最早的枝蕨类植物，但是，通过对它们内部“骨骼”的研究，识别出了枝蕨类植物类群加粗生长的模式，重建了枝蕨类植物的生长模型。 新疆硅化保存的枝蕨类植物最大直径达70厘米，是最早的硅化木，其内部结构独特，至少30枚独立的茎维管束交错排列，构成双环状的圆柱形维管束群，维管束群外围布满了根，这些维管束均具有明显的次生木质部和加粗生长，也具有生长轮（年轮）。此类枝蕨类植物的茎维管束彼此交错成复杂的立体网格，植物体在生长过程中，通过增大单个茎维管束的直径以及不断分生出新的根，而改变维管束群的立体网格结构，进而完成加粗生长，同时，植物也变得越发高大。构成早期森林的枝蕨类植物这种加粗生长的方式与现代植物中的某些单子叶植物具有一定的相似性。 该研究是古植物学领域的理论性研究，对于早期陆生植物的演化、陆地生态系统的发展以及现代生物学的相关研究均具有重要的参照。相关研究成果于北京时间2017年10月24日在线发表在《美国科学院院报》（PNAS）。 论文相关信息：XuH-H,BerryCM,SteinW,WangY,TangP,FuQ.2017.UniquegrowthstrategyintheEarth’sfirsttreesrevealedinsilicifiedfossiltrunksfromChina.PNAS. 国际媒体相关报道：Science：http://www.sciencemag.org/news/2017/10/world-s-first-trees-grew-splitting-their-gutsNature：https://www.nature.com/articles/d41586-017-04995-wTheScientist：http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/50711/title/The-Weird-Growth-Strategy-of-Earth-s-First-Trees/EurekAlert！：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-10/caos-rpe102317.phpIndependent：http://www.independent.co.uk/news/science/tree-structure-mystery-china-scientists-baffled-a8016276.html国内媒体相关报道：中央电视台：http://tv.cntv.cn/video/C10598/de157610ebc74bdeaa58f29359dc7622新华社：http://news.xinhuanet.com/2017-10/24/c_1121848779.htm262017-10 -
湖南早—中奥陶世均分笔石动物群多样性研究取得进展笔石作为古生代演化动物群中的优势门类，其多样性在奥陶纪急剧增加、演化迅速，获得重要发展。关于笔石历经奥陶纪生物大辐射的演化型式，前人做了一些前瞻性的研究，取得了很多重要成果。然而，由于同一门类在不同地区、不同环境下的多样性演变型式和模式均存在一定差异。因此，在建立和完善一个化石门类的全球性辐射模式时，就需要从区域上着手，不断积累不同生物地理区动物群的资料进行实例研究，并加以验证。 近年来，随着研究工作的逐步深化、细化，奥陶纪生物大辐射演化研究也从全球尺度转入区域性分析，这就需要细致的实例研究作为支撑。因此，通过连续的地层剖面，在细致的系统古生物学研究和高精度的生物地层框架基础上，选择精度较高的时间单位进行多样性实例分析就显得十分必要。 中国科学院南京地质古生物研究所李丽霞博士等选择隶属于江南斜坡区的湖南益阳南坝剖面作为研究区，对其中早—中奥陶世（弗洛期—大坪期）均分笔石动物群的多样性演变进行了实例研究。分别以笔石带和化石产出层位为单位对所采集的笔石化石进行多样性统计，二者统计结果基本吻合，均显示研究区弗洛期—大坪期笔石动物群多样性演变可识别出两个阶段，分别是弗洛早、中期（Tetragraptusapproximatus带—Corymbograptusdeflexus带）和弗洛末期—大坪期（Pseudophyllograptusangustifoliuselongatus带—Isograptusvictoriaedivergens带）。总体上看，弗洛期—大坪期笔石总体分异度呈增长趋势，均分笔石动物群占绝对优势，但是大坪末期，动物群内部组成发生了重要变化，均分笔石类向舌笔石类逐步演替。 均分笔石动物群的大规模辐射不仅仅发生于我国华南，在全球其他板块的主要地区也都有明显响应，是一次全球性的辐射事件。通过对比可以看出，研究区弗洛期—大坪期笔石多样性演变趋势与华南江南区、阿凡隆尼亚板块相似，首次峰值出现的时间也大致相同，但是晚于华南扬子区、澳大利亚以及波罗的地区。与华南奥陶纪其他各主要门类的多样性曲线对比发现，研究区弗洛期—大坪期笔石动物群多样性演变型式与腕足类较为相似，其多样性的首次峰值较腕足类、牙形类晚，但早于疑源类及三叶虫。除三叶虫外的各门类在笔石带Didymograptellusbifidus带时期均表现为快速演化的趋势。研究表明，研究区笔石动物群的多样性变化曲线与海平面变化曲线就有很好的相关性，其多样性演变趋势可能受区域海平面升降事件的控制。同时，笔石动物群自身的演替也是影响其多样性变化的重要因素之一。 相关研究成果发表于《Palaeoworld》。本项研究得到国家自然科学基金（41290260，41521061，41372017）及现代古生物学和地层学国家重点实验室（143103）的资助。 论文相关信息：Li-XiaLi,Hong-ZhenFeng,Wen-HuiWang,Wen-JianChen.2017.GraptolitediversificationduringtheFloianandDapingian(Early-MiddleOrdovician):AcasestudyfromtheNingkuoFormationofHunanProvince,China.Palaeoworld,26:431–443.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.palwor.2016.07.004.232017-10 -
南黄海岩芯中晚泥盆世植物化石研究取得进展黄海大陆架蕴藏着丰富的石油和天然气，开发黄海对我国的矿产资源具有重要的战略意义。在国家海洋地质专项资助下，中国科学家在黄海开展了多起大陆架钻探工作，特别是在南黄海中部隆起区域开展了全取芯钻探，取得了近2800米的岩芯材料。 最近，中国科学院南京地质古生物研究所徐洪河研究员与中国地质调查局青岛海洋地质研究所郭兴伟博士等对南黄海CSDP-2钻井岩芯进行了地层古生物学研究。该研究运用传统地层古生物学研究方法，识别出了该岩芯中2063-2068米井深中保存的晚泥盆世晚期的古羊齿和亚鳞木等植物大化石和大量标志性孢子，结合岩芯的岩性资料进一步表明，该岩芯2063-2068米段完全可以与下扬子区，南京周边的五通组地层进行对比。在古地理学上，该研究还对扬子板块的东北界限进行了探讨，通过对下扬子区地表和井下岩芯中晚泥盆世地层和古植物化石的对比，识别出了南京、江苏宝应、南黄海以及朝鲜半岛中部区域在泥盆纪地层古生物领域的相关性。该研究是传统的地层古生物学研究服务于国民生产领域的一项实践。相关研究于近期在线发表在国际地学期刊《三古》（Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology）。论文相关信息：GuoX-W,XuH-H*,ZhuX-Q,PangY-M,ZhangX-H,LuH-N,2017.DiscoveryofLateDevonianplantsfromthesouthernYellowSeaboreholeofChinaanditspalaeogeographicalimplications.Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology.302017-09 -
华南志留纪含页岩气地层的分布模式研究取得进展最近，《中国科学》英文版（ScienceChinaEarthSciences）以封面文章的形式刊登了中国科学院南京地质古生物研究所资源地层学与古地理学院重点实验室陈旭院士等与中石油研究院、南方公司及中石化研究院、西南分公司等单位的青年学者合作发表的题为“黔渝地区志留系龙马溪组黑色笔石页岩的阶段性渐进展布模式”的论文，在国内引起石油地质界同行的关注。 该研究以黔北至华蓥山地区的露头与钻井材料为基础，阐明了龙马溪底部黑色页岩的四个分布廊带，提出自南而北的黑色笔石页岩的阶段性渐进展布模式，论证了重庆至长宁廊带是我国龙马溪组黑色页岩含页岩气的最有利地区。同时，结合笔石深度分带模式，解释了笔石深度分带与页岩气有利层位的相互关系。新西兰的RogerCopper博士来信评价说，本文也为志留系笔石深度分带提供了很好的例证。 该成果得到了中国科学院先导专项B和国家自然科学基金的资助。 论文相关信息：XuChen,JunXuanFan,WenHuiWang,HongYanWang,HaiKuanNie,XueWenShi,ZhiDongWen,DongYangChen,WenJieLi,2017,Stage-progressivedistributionpatternoftheLungmachiblackgraptoliticshalesfromGuizhoutoChongqing,CentralChina.ScienceChinaEarthSciences,60(6),1133–1146.182017-09 -
突尼斯早白垩世鄂尔多斯叶肢介的发现现生叶肢介是陆地暂时性水体生态系统常见甲壳动物，常常被发现于沟渠、稻田以及干旱地区的水坑。它们的生命周期短，有些类群两三个星期就可以完成从卵孵化到成虫产卵的完整生命过程。只要暂时性水体的物理化学条件满足叶肢介的生存要求，它们的休眠卵就会孵化并繁衍后代。化石叶肢介大多产自湖相沉积的泥页岩中，由于它们分布广，演化快，是陆相地层划分对比的重要化石类群。 突尼斯在早白垩世位于非洲大陆北部新特提斯洋南岸地区，发育了陆相沉积地层。这些地层是当地重要淡水含水层，也是寻找恐龙化石的重要目的层，因此受到人们的广泛关注。 近来，中国科学院南京地质古生物研究所李罡研究员课题组和突尼斯古生物学家共同组成的国际研究团队在突尼斯下白垩统下巴雷姆阶地层Bouhedma组中发现了鄂尔多斯叶肢介（Ordosestheria）新种。该属叶肢介于1984年首次描述于我国鄂尔多斯盆地。 此次鄂尔多斯叶肢介在突尼斯的发现说明该属叶肢介很可能起源于非洲北部，随着早阿普特期海侵事件的发生，鄂尔多斯叶肢介迁徙到了我国北方鄂尔多斯盆地，成为热河生物群延吉叶肢介动物群的重要分子。 相关研究成果发表在国际地质学期刊《白垩纪研究》（CretaceousResearch）上。本项研究得到突尼斯科技部、我国科技部973规划项目和国家自然科学基金委的联合资助。 相关论文信息：Li,G.,Boukhalfa,K.,Teng,X.,Soussi,M.,BenAli,W.,Ouaja,M.,Huola,Y.2017.NewEarlyCretaceousclamshrimps(Spinicaudata)fromuppermostBouhedmaFormationofnorthernChottsrange,southernTunisia:Taxonomy,stratigraphyandpalaeoenvironmentalimplications.CretaceousResearch72:124-133. 图中显示突尼斯下白垩统Bouhedma组野外露头剖面及化石产出层位。 图为绍特鄂尔多斯叶肢介（Ordosestheriachottsensis）新种。152017-09
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陆相三叠纪国际地质年代学研究取得进展2017年8月，由中国地质大学（武汉）黄春菊教授与中国科学院南京地质古生物研究所王永栋研究员带领的中美科研团队，在NatureIndex期刊《地球与行星科学快报》（EarthandPlanetaryScienceLetters）上发表了关于华南陆相晚三叠世须家河组天文旋回和磁极性地层学的最新研究成果，该项成果对提高陆相三叠系地层对比精度、修订晚三叠世国际地质年代表、开展重大地质和生物事件及其环境背景的全球对比研究具有十分重要的科学意义。 地球自转和绕太阳公转的天文轨道深刻影响了万年到十万年级别的全球气候变化和地层旋回韵律，同时地球磁场在过去频繁而全球同步进行倒转，这都为地层的定年和全球对比提供了可能和依据。长期以来，国际上晚三叠世的地质年代标准依赖于北美地区纽瓦克超群的天文旋回和古地磁极性年表。但是，这一北美标准的完整性和可靠性数十年来不断受到多个国际团队的挑战；对于晚三叠世的地质年代学，尤其是对晚三叠世最晚期的瑞替期（Rhaetian）持续时间等一直存在争议，因此科学界迫切需要来自全球不同地区的研究检验北美标准的适用性。四川盆地是中国典型的陆相中生代沉积盆地。其中晚三叠世须家河组地层连续，古生物化石丰富，是我国华南十分重要的煤田和油气储层之一。由于须家河组是陆相河流湖沼相沉积，长期以来对其地质时代的认识一直非常粗略，无法实现与海相晚三叠世地层的精准对比和定年。近年来，王永栋领导的研究团队在四川盆地开展三叠纪和侏罗纪之交生物多样性变化与环境背景研究过程中，联合中国地质大学（武汉）黄春菊团队成员李明松博士以及美国普渡大学张扬和JamesOgg等中美学者，对四川盆地宣汉、合川、广元等四个剖面的须家河组开展了磁性年代学、天文旋回和生物地层学的多学科综合交叉研究。从2012年到2016年，研究团队历经5年时间在四川、重庆地区开展细致的野外工作和室内分析研究，获得了须家河组连续的自然伽马和磁化率变化曲线所反映的高分辨率天文旋回证据，揭示出地球围绕太阳旋转轨道变化（包括10万年短偏心率和40.5万年长偏心率变化）受到米兰科维奇旋回的控制和影响。在总结了前人资料基础上，结合古植物孢粉、双壳等古生物化石和碎屑锆石年代学的成果，首次建立了须家河组长达六百万年的天文—古地磁年代标尺，确定须家河组的年龄为2.013亿到2.072亿年前的诺利期末期到三叠—侏罗纪之交，并通过仔细分析北美的年代标准，实现了华南四川盆地与北美纽瓦克盆地的高精度国际对比。 该项研究表明，四川盆地须家河组和北美纽瓦克超群经旋回调谐的磁性年代学结果，与意大利南部诺利阶—瑞替阶全球候选层型剖面（金钉子）的磁性地层学结果一致。另外，意大利金钉子剖面氧同位素记录的瑞替期气候变冷事件与须家河组出现的晚三叠世异木化石所揭示的古气候降温事件结果一致。同时还标定了产于须家河组中国最早的恐龙脚印化石的地质时代属于瑞替期中期（距今约2.04亿年）。 这一成果将四川盆地须家河组地质时代认识的精度提高了十倍，为陆相三叠纪地层年代学的研究提供了高分辨率年代标尺，有助于解决北美纽瓦克盆地磁性地层标准的完整性和可靠性的争议，为晚三叠世国际年代标准的最终建立首次提供了来自中国的关键证据；并对深入开展三叠—侏罗纪之交生物多样性变化和大灭绝事件、全球古气候波动以及陆地生态系统环境变化等研究具有十分重要的科学意义。国际审稿人对此项成果给予积极评价，称“该研究为解决晚三叠世国际年表的持续争论提供了有益且直击要害的关键资料”。该研究成果得到国家自然科学基金、中科院战略先导项目、科技部973项目、国家留学基金委和教育部海外杰出学者项目等资助。通讯作者为黄春菊教授和王永栋研究员。 全文链接：Li,Mingsong,Zhang,Yang,Huang,Chunju*,Ogg,James,Hinnov,Linda,Wang,Yongdong*,Zou,Zhuoyan,Li,Liqin.2017.AstronomicaltuningandmagnetostratigraphyoftheUpperTriassicXujiaheFormationofSouthChinaandNewarkSupergroupofNorthAmerica:implicationsfortheLateTriassictimescale.EarthandPlanetaryScienceLetters,475:207-223.012017-09 -
瓮安生物群动物胚胎化石中发现细胞核结构近日，中国科学院南京地质古生物研究所殷宗军副研究员和朱茂炎研究员与来自英国、巴西和瑞典的合作者组成的国际合作团队，在贵州瓮安动物胚胎化石亚细胞结构研究方面取得了新进展。他们采用高分辨率同步辐射X射线断层扫描显微术等三维无损成像技术，以亚微米的精度重建了动物胚胎化石的三维结构，并且借助大型图形工作站和专业体数据处理软件，对搜集的显微CT数据进行了定量统计分析。显微结构学和统计学结果均表明，瓮安动物胚胎化石中较大尺寸的核状亚细胞结构是细胞核，而非其它细胞器或次生成岩作用导致的伪像。相关成果日前在线发表在地质学领域著名SCI期刊《前寒武纪研究》（PrecambrianResearch）上。 在细胞学层面研究化石的生物学结构，一直是古生物学家梦寐以求的工作。然而常规化石记录保存的只是骨骼等不易腐烂的硬体组织，即使是保存了大量生物软体组织的特异埋藏化石（比如澄江等布尔吉斯页岩型化石），也极少有观察到软体组织细胞结构的时候。正因为缺乏相关化石记录，古生物学家在探索真核细胞的起源和真核生命早期演化过程等领域一直在艰难中前进，很多科学问题亟待解决。其中一个最基本的科学问题，是如何有效发现并识别化石记录中的真核细胞及其亚细胞结构。这是重建地球真核生物早期演化历史的关键所在。 在动物崛起之前（埃迪卡拉纪6.35-5.41亿年之前），地球生态系统局限于浅海并且结构简单，主导生态系统的生命一度是真核微生物，包括单细胞原生生物的和多细胞的微体藻类。它们因为个体微小加之缺乏硬体骨骼结构极难保存为化石。因此前人发现的早期真核化石记录主要是呈有机质壁保存的单细胞浮游藻类。由于只保存了简单的细胞壁，它们能提供的生物学信息非常稀少。部分有机质璧内部保存了类似细胞核的结构，古生物学家对其成因一度充满争论，部分学者认为这些细胞内部的核状结构可能是细胞核，极有可能为追索早期真核生命记录提供了可能的线索而一度引起了广泛关注。但随后的研究工作证明这些核状结构并非细胞核，而可能是未完全降解的原生质。 在这一背景下，我国贵州埃迪卡拉纪瓮安生物群中大量亚细胞结构的发现弥补了化石记录的短板，为研究早期真核生物的辐射演化提供了堪称独一无二的材料。瓮安生物群是磷酸盐化特异埋藏的真核生物化石群，不仅以三维立体的形式保存了大量非生物矿化的软体组织，还以无与伦比的精美细节在细胞和亚细胞层级上重现了6.1亿年前后海洋真核生物的细胞学特征。其中动物胚胎化石作为迄今最古老的动物化石记录之一，其亚细胞结构受到了广泛关注。瓮安胚胎化石中一类尺寸较大的核状亚细胞结构的成因解释则一波三折充满争论。 最初有学者认为它们可能是细胞核（Hagadornetal.,2006,Science），指示这些化石是典型的真核生物，但这一解释并未被广泛接受，以至嗣后有人提出新假说认为瓮安动物胚胎化石并非动物胚胎，而是没有细胞核的巨大氧化硫细菌及其集合体（Baileyetal.,2007,Nature）。2011年，又有学者将它们重新解释为细胞核，并声称发现了细胞核分裂的证据（Huldtgrenetal.,2011,Science）。但这一解释同样遭到了埋藏学研究的反对（Schiffbaueretal.,2012,Geology）。反对的主要理由有：1.核状结构通常由次生的磷酸盐胶结组成，不代表化石的原始生物学结构；2.核状结构没有观察到膜状结构包被，而细胞核应具有核膜。相关争论不仅是关系到这些核状结构本身的起源，还关系到早期真核化石记录的有效识别和真核生命演化史重建。 为解决这一争论，殷宗军等人在欧洲同步辐射光源和瑞士光源采用亚微米分辨率的三维无损成像技术扫描了大量标本，发现许多呈均等同步分裂的瓮安动物胚胎化石，以及具有类似细胞分裂特征的旋胞类化石中保存了丰富的亚细胞结构。其中较大的核状结构并非都是由后期成岩磷灰石晶体形成的次生结构，在很多标本中（见下图）它们和保存的细胞质一样，是典型的纳米晶组成，代表了第一期次磷酸盐化交代的原生生物学结构。这些核状结构多成椭球形或球形，往往每个细胞中发育一个，位于细胞中间。偶尔也可以见到未分裂的母细胞中具有两个核状结构，而母细胞的体积是子代细胞的两倍，核状结构的体积则恰好和子代细胞中核状结构体积一致。高分辨三维重建发现了一些保存精美的标本中核状结构具有膜，其内部甚至还发育了更细微的生物学结构。基于大量标本CT数据的定量分析发现，随着细胞分裂的进行，核状结构与其宿主细胞之间有稳定的比例关系，这一系列的特征表明核状结构是一种生物学结构而非成岩伪像。综合埋藏学、显微结构学以及定量统计分析等三方面的证据，可以证明瓮安动物化石细胞中的核状结构是生物学成因的细胞器。在真核生物众多细胞器中，符合化石特征的（位置、体积、数量、形态、具膜和内部细微结构、与细胞的体积比）只有细胞核，而观察到核状结构内部更微小的球状结构则可能是核仁。 该研究不仅证明瓮安生物群微体化石中的核状结构是细胞核，而且以全新的数据展示了细胞核保存的精美细节，表明细胞核作为真核细胞最重要的细胞器可以非常完好地保存在早期微体化石中。细胞核作为识别早期真核生物化石最重要的结构特征之一，为鉴定真核化石记录，追索真核生物的演化历史提供了重要线索。因此该研究也表明重新评估前人报到的含有核状结构的单细胞以及多细胞化石具有十分重要的意义。 备注：真核细胞主要由细胞膜和细胞质以及各种细胞器组成。与原核细胞最明显的区别是真核细胞具有细胞核等细胞器而原核细胞没有这些复杂的亚细胞结构。地球上所有复杂的高等生命包括我们人类在内都是由真核细胞组成。 论文相关信息：ZongjunYin,JohnA.Cunningham,KellyVargas,StefanBengtson,MaoyanZhu,PhilipC.J.Donoghue,2017,Nucleiandnucleoliinembryo-likefossilsfromtheEdiacaranWeng’anBiota,PrecambrianResearch,InPress012017-09