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【新华社】中英科学家认清6亿年前胚胎化石结构
2020年06月19日 来源:新华社
新华社南京6月18日电(记者王珏玢)记者18日从中国科学院南京地质古生物研究所获悉,中、英古生物学者近期运用三维无损成像技术,首次看清了一批6亿年前胚胎状化石的内部精细结构。
结果显示,6亿年前,这些古生物已经能像现在的动物胚胎一样进行细胞分裂。这对解开动物起源之谜具有重要意义。相关研究成果已于近日发表在美国《科学》杂志子刊《科学进展》上。
在已知地球生命历史上,绝大多数现代高等动物的祖先,直到5.4亿年前的寒武纪早期,才以爆发形式突然出现,这被称为“寒武纪生命大爆发”。但要解答动物起源之谜,必须回到寒武纪之前,寻找更早的化石证据。
此次,科研团队对产自我国贵州瓮安的一批化石展开研究。这些化石约有6亿年历史,产生于寒武纪大爆发以前。它们的外形很像现代动物胚胎,表面长着螺旋状圈纹,被称为瓮安旋孔虫。但受限于观测手段,前人对这种生物的内部结构知之甚少。
此次,研究团队采用最新三维无损成像技术,扫描了300多个瓮安旋孔虫化石标本,终于看清了它们的内部结构。结果显示,瓮安旋孔虫的内部存在细胞分裂现象。随着细胞越来越多,其内部单个细胞的体积越来越小,有的化石标本内甚至能看到数千个细胞。
“这种发育方式,与动物胚胎早期发育非常类似。我们认为,瓮安旋孔虫很可能是一类已经灭绝的远古动物,或是现代动物的远古近亲。”领导此项研究的中科院南京地质古生物所研究员殷宗军说。(完)
2020-06-22
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【科技日报】小不点化石,竟是6亿年前动物胚胎
2020年6月15日 来源:科技日报
动物是如何起源的?这是长久以来困扰古生物学家和演化生物学家的重要科学问题。
6亿年前的贵州瓮安生物群中,有许多小不点化石,肉眼几乎难以看见,其中有一类胚胎状化石表面长有奇怪的螺旋状线圈,这到底是一种什么样的生物?
6月13日在线发表于美国《科学》杂志子刊《科学进展》上的一篇论文,揭开了瓮安旋孔虫的奥秘。中国科学院南京地质古生物研究所牵头的国际团队,通过高分辨率显微CT和同步辐射显微断层成像技术,对这类化石的内部结构进行了研究,最终破解了其身世之谜。
不足毫米大的化石长着螺旋线圈
瓮安生物群位于贵州瓮安埃迪卡拉系陡山沱组含磷地层,通过磷酸盐化方式,6亿年前的化石得以完整地保存下来。
这些化石被称为动物世界的黎明,科学家认为它们是已知地球最古老的生物。其中有大量毫米级的小不点化石,关于它们的身份,长期以来学界有各种假说,但均没有足够的证据证实。
2006年,科研人员在瓮安生物群发现有一类胚胎状化石,其表面上长有奇怪的螺旋状线圈,于是将其命名为瓮安旋孔虫。瓮安旋孔虫呈球形,发育了类似常见的瓮安胚胎状化石大积球类带装饰的囊包,囊包上还发育了一条从一极延伸至另一极的螺旋状线圈。
有人认为它们是刺胞动物原肠胚、八臂仙母虫的胚胎、绿藻、动物单细胞近亲等。也有学者认为它们是独立的物种,是单细胞的有孔虫。
中国科学院南京地质古生物研究所研究员殷宗军告诉科技日报记者,瓮安生物群中胚胎状化石还有大积球、旋胞类、笼脊球等好几种,均发育了相似的带装饰的囊包。
2019年11月,中科院南京地质古生物研究所曾经发布论文称,在瓮安生物群找到了距今6.1亿年的笼脊球化石,为揭开动物起源之谜提供了重要线索。专家打比方说,把地球上出现的第一个动物比喻成“鸡”,如果存在着复杂胚胎发育机制的“蛋”,那么笼脊球化石就是那个“蛋”。
小不点化石能否揭开动物起源之谜
长久以来,由于最早的动物化石记录难觅踪迹,动物起源领域一直是演化发育生物学的理论研究占据主导地位,直到埃迪卡拉纪瓮安生物群中发现了大量动物胚胎状化石后,这一局面才开始发生变化。
过去,瓮安生物群中胚胎状化石的生物学属性一直充满争议,但近几年的研究进展对这些化石的认识逐渐趋向了一致:它们当中一些类群可能代表了最早的动物(包括干群动物),而另一些可能代表了动物的单细胞近亲。
尽管很难确认哪些是动物,哪些是动物单细胞近亲,但将这些胚胎状化石放置在动物总界范围内是没有争议的。因此,这些在细胞层级上保存了不同发育阶段的标本,使得古生物学家通过化石记录检验演化发育生物学家提出的动物起源模型成为可能。
殷宗军告诉记者,想要知道动物如何起源有两种途径:一种是演化发育生物学理论推测,即从分子的层面对比动物及其单细胞近亲的发育过程,在分子生物学构建的动物总界时间树(动物总界包括所有后生动物及其单细胞近亲)的基础上,推测动物祖先的生物学特征,并重建这些特征的系统发生过程,估算其出现的时间;而另一途径则是古生物学实证研究,即通过追溯最早的动物及其近亲的化石记录,重建动物起源的过程并卡定动物起源时间的上限。
当前,瓮安生物群中动物总界类群的演化发育生物学方面的研究工作才刚刚起步,其中仍有大量系统分类位置不明的疑难化石,其中有一些疑难化石和动物胚胎状化石外观非常类似——瓮安旋孔虫就是其中一个典型。
瓮安旋孔虫究竟是什么
瓮安旋孔虫的生物学属性之所以存在较大争议,主要原因是其内部生物学结构不清楚。
为此,中科院南京地质古生物研究所早期生命研究团队的殷宗军研究员、朱茂炎研究员和中国地质科学院地质研究所刘鹏举研究员以及英国布里斯托大学教授菲利普·多诺格等合作,采用高分辨率显微CT和同步辐射显微断层成像技术,扫描了300多个瓮安旋孔虫化石标本,最终找到十几个保存了精美内部生物学结构的化石。
研究人员发现,瓮安旋孔虫和大积球以及旋胞类一样,具有类似的发育过程,即从单细胞期通过不增长的细胞分裂一直发育到成千上万细胞阶段。这一发育过程表明瓮安旋孔虫不可能是单细胞的有孔虫,也不是大积球或者旋胞类的早期或者晚期发育阶段。故前人根据它们与大积球和旋胞类的相似而提出的各种假说均不成立。
因此,殷宗军认为旋孔虫属于动物总界的一员。而旋孔虫的发育过程也为理解动物起源提供了重要线索。
殷宗军表示,瓮安生物群中胚胎状化石包均发育了相似的带装饰的囊包,这一特征是趋同演化的结果。由于埃迪卡拉纪早期海洋环境较为严苛,氧化还原状态不稳定,因此几乎所有的胚胎状化石都发育了相似的厚壁囊包以保护自身。
但这种类似的囊包结构掩盖了瓮安生物群的生物多样性,意味着瓮安生物群中可能还有更多属于动物总界的化石类群未被发现,未来应该有更大的潜力值得挖掘。(记者 张晔)
2020-06-15
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【新华网】科学家揭秘6亿年前瓮安旋孔虫的内部生物学结构
2020年6月13日 来源:新华网
6亿年前的瓮安生物群中,有一类胚胎状化石表面上长有奇怪的螺旋状线圈,这到底是一种什么样的生物?近日,中国科学院南京地质古生物研究所研究员殷宗军及其团队,通过高分辨率显微CT和同步辐射显微断层成像技术,对这类化石的内部结构进行了研究,并发布了目前的研究成果。
瓮安旋孔虫化石
殷宗军表示,由于最早的动物化石记录难觅踪迹,动物起源领域一直是演化发育生物学的理论研究占据主导地位,直到埃迪卡拉纪瓮安生物群中发现了大量动物胚胎状化石后这一局面才开始发生变化。
“当前,瓮安生物群中动物总界类群的演化发育生物学方面的研究工作才刚刚起步,其中仍有大量系统分类位置不明的疑难化石,其中有一些疑难化石和动物胚胎状化石外观非常类似,瓮安旋孔虫就是其中一个典型。”殷宗军说。
细胞分裂早期的瓮安旋孔虫
为了探究瓮安旋孔虫有关的问题,中科院南京地质古生物研究所早期生命研究团队的研究员朱茂炎、殷宗军和中国地质科学院地质研究所研究员刘鹏举等研究人员共同研究,采用高分辨率显微CT和同步辐射显微断层成像技术,扫描了数百个瓮安旋孔虫化石标本,最终找到了保存精美的内部生物学结构。
殷宗军综合了旋孔虫的发育过程和形态结构特征,认为旋孔虫属于动物总界的一员,旋孔虫的发育过程也为理解动物起源提供了重要线索。
殷宗军认为,瓮安生物群中胚胎状化石包括大积球、旋胞类、笼脊球等均发育了相似的带装饰的囊包,这一特征并不具备生物学分类意义,而是趋同演化的结果。由于埃迪卡拉纪早期海洋环境较为严苛,氧化还原状态不稳定,因此几乎所有的胚胎状化石都发育了相似的厚壁囊包以保护自身。但这种类似的囊包结构掩盖了瓮安生物群的生物多样性,意味着瓮安生物群中可能还有更多属于动物总界的化石类群未被发现,未来应该有更大的潜力值得挖掘。(江天潇 沈昱君)
细胞分裂晚期的瓮安旋孔虫
2020-06-15
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【新华社】中国最古老的森林有多“老”?3.71亿年前就出现了
2020年5月29日 来源:新华社
中国最古老的森林有多“老”?中美学者近日发表一项研究成果,就这一问题给出了答案:现代同位素定年方法显示,在3.71亿年前,中国就出现了森林。
负责这一研究的中国科学院南京地质古生物研究所研究员徐洪河介绍,这片远古森林位于我国新疆塔城地区。2015年,研究人员曾在该地区发现了直径70厘米的植物茎干化石。古生物研究显示,这些植物最高可长到4米多,是已知最古老的树木之一。而这些最古老的树木,组成了这片中国已知最早的森林。
此次,研究团队对这一地区进行了更为详细的地质调查和同位素年代学研究。对植物化石所在剖面的高精度同位素定年显示,这片远古森林出现在3.71亿年前。这一时间,比远古森林大规模出现的时代早1000多万年。
科研人员还发现,这片森林中主要生长着石松类、古羊齿类和枝蕨类植物。古羊齿类和枝蕨类植物现在都已灭绝。石松类植物目前仍然存在,但形态较远古时期的祖先也发生了明显改变。
“古地质研究表明,3亿多年前,这片森林所在的区域温暖湿润,分布着高大的热带植物。而现在,那里干燥荒凉,又是另一番景象。”徐洪河说。
相关成果已于近日发表在国际地质学期刊《三古》上。
2020-06-09
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【新华报业网】518国际博物馆日 | 云游南京古生物所,探寻微生物灾害的过去与现在
2020年5月18日 来源:新华报业网
交汇点讯5月18日是国际博物馆日,今年博物馆日的主题是:“致力于平等的博物馆:多元和包容”。交汇点记者从南京古生物博物馆获悉,18日当天举办两场直播活动,与读者共享古生物科普盛宴。
活动1:云直播科普讲座
一场突如其来的疫情使得我们重新开始审视大自然的力量。而作为整个生物界必不可少的组成分子微生物,究竟在整个地质历史上扮演怎样的地位,而现在微生物又如何影响我们的生活?南京古生物博物馆名誉馆长、首席科普专家冯伟民研究员将带来专题直播讲座《微生物灾害的过去与现在:启示与省思》正在直播中。
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活动2:云游南京古生物研究所
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下午3:00开始
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云游博物馆——最后一讲
今年南京古生物博物馆将迎来升级改造,最早九月份就将以全新的面貌和大家见面,届时整个博物馆的场景可能会有很大的改变,那么那5月18日当天下午,南京古生物博物馆的馆长们(王永栋馆长、郭震宇副馆长和傅强副馆长)将最后一次以直播的方式给大家带来博物馆老陈展的最后一次讲解,带您重温上山之路的一步千万年,恐龙时代的辉煌和衰落,植物的登陆和发展。这些老馆的记忆将最后一次实况呈现出来,届时欢迎大家收看。
云游实验技术中心实验室
作为一个世界顶级研究所,科研人员平时用的实验设备和实验方法对于老百姓而言还是很神秘的,这次518活动将现场直播全世界顶尖的古生物实验室,并且有最专业的实验室老师给您讲解科普,告诉您那一篇篇含金量十足的科研文章数据都是怎么来的。在最后一讲结束后就将带您步入这个神秘的地方,本次云游由南京地质古生物所实验技术中心鼎力支持。
活动3:绘画大赛报名开启
生命诞生是地球演化史上最重要的事件,生命演化奏响了地球历史上最悦耳的篇章。无数生命闪亮登场,从藻类到动物,从无脊椎动物到鱼类,两栖类,爬行类和哺乳类,直至人类诞生。科学家已经发现了无数个各个地质时期的动植物化石,勾勒出了地球生命演化的恢弘历程。那么,同学们,在你们的想象中,远古生命又是怎样的形象和生活场景呢?
一年一度的绘画大赛又要开始啦。今年是第十二届“奥妙的地球与奇妙的生命绘画大赛”,我们热情邀请同学们再次拿起你的画笔,踊跃参观古生物博物馆主办的大赛,让你们的作品编入在精美的画册里,展现在博物馆的大墙上,呈现在国家级科普杂志中,让广大的公众和你们的亲朋好友同学老师欣赏你们的作品,为你们感到骄傲!而对应今年的多元化主题,希望能够看到更多的具备融合和多元的科普佳作。
主办单位:南京古生物博物馆,南京市科普教育基地应用协会,江苏省科普作家协会
协办单位:化石网、《生物进化》杂志、《科学大众》杂志
支持单位:南京市科学技术协会,南京市玄武区科学技术协会
绘画与征文要求
博物馆里的每一件化石都曾是一个鲜活的生命,背后都有一个动人的故事,见证了一个特殊的时代。请选择一种远古生物,通过查阅资料了解它们生活的时代和环境,然后以此为出发点,充分发挥想象力和创造力,描绘或书写远古生命的故事。描绘的场景、书写的故事力求生动、有细节,重要的是一定要有创意。
绘画作品只接受电子版。题目自拟。
评奖专家组成:由古生物专家、绘画艺术家、科普作家和科协有关领导组成。
表彰大会:拟定在九月底十月初在南京古生物博物馆多功能报告厅隆重举行,由南京市科协领导、玄武区科协领导、江苏省科普作家协会领导和古生物博物馆馆长颁奖。
投稿方式:绘画请拍照,文件名改为姓名·学校·年级·选送单位·电话.jpg,主题填绘画;发送至uua@nigpas.ac.cn(以电子档收到为准);联系人:谭超;联系电话:83282177,83282254;截止日期为2020年9月10日
南京古生物博物馆网址:www.nmp.ac.cn
活动4:LOGO征集大赛获奖揭幕
年前发布的LOGO征集大赛已经落幕,各项奖项和奖金也已经准备到位,届时将在518当天对社会公布,并将获奖的作品刊登在官方网站上,敬请期待。
交汇点记者 吴红梅 张宣
2020-05-21
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【荔枝网】再看“它”一眼 南京古生物博物馆即将重修 闭馆前带你直播云游
2020年5月18日 来源:荔枝网
疫情之下,“云游”博物馆也成为一种新时尚。今天(5月18日),南京古生物博物馆迎来了三位重量级主播,一起去现场感受下“一步千万年”,看看生命最初的起源和发展。
今天南京古生物博物馆会有三位馆长,接力来做讲解员,带大家云游博物馆。南京古生物博物馆即将闭馆重整,所以这一次也是闭馆前的最后一次直播。
除了博物馆探秘,直播还带大家参观了不对外开放的实验技术中心,解读化石背后的故事。技术人员演示了岩石样品碎样、加盐酸去除钙质物等步骤,告诉大家生物学家如何以最快的速度、最少的成本获得更多完整的样本。
南京古生物博物馆馆长王永栋介绍:“市民没有办法亲自来或者来了以后还想来,通过云讲解网络直播是个非常好的尝试,以后博物馆会在网络直播这块加强建设。同时把最新的一些知识,通过网络直播、网络展览的形式体现出来,增强博物馆网络传播的时效性。”
据了解,南京古生物博物馆即将闭关大修,预计在今年9月份开放,新博物馆采用新材料、新的展示方法,特别是节能设备、绿色设备、智能设备,特别是智能导览这块以及对观众友好程度方面,做一次很大的提升,届时,市民朋友可以免费参观。(来源:江苏广电融媒体新闻中心/汤安佶 编辑/赵梦琰)
2020-05-19
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【科技日报】生物大灭绝后,湖泊生态恢复需要多少年?
2020年4月30日 来源:科技日报
假如地球上演生物大灭绝,湖泊和陆地生态系统需要多久才能恢复?
假如这个问题让人难以回答,不妨把目光回溯到2.52亿年前。
那时,二叠纪末期的地球发生了显生宙最大的生物灭绝事件,引发了严重的海洋和陆地生态系统危机,约75%的陆地生物物种消失。
中国科学院南京地质古生物研究所科研团队最新的研究发现,二叠纪末大灭绝之后,湖泊和森林生态系统可能需要1000万年才能明显恢复,相关成果近日在线发表于《地质学》。
鄂尔多斯盆地下埋藏远古湖泊
中国科学院南京地质古生物研究所现代陆地生态系统起源与早期演化课题组的研究生赵向东和郑大燃博士在王博研究员和张海春研究员的指导下,与长庆油田解古巍工程师等合作,对鄂尔多斯盆地的中三叠统湖相沉积地层进行了系统研究。
他们在鄂尔多斯盆地南缘三条富含油页岩和凝灰岩的剖面(霸王庄、马庄和衣食村)进行了高精度的地层学、沉积学和古生物学研究,并对剖面中的火山灰、凝灰岩和凝灰质砂岩进行了锆石铀-铅定年,最终将湖相油页岩底部年龄卡定在242百万年左右,归于中三叠统铜川组。这套油页岩是二叠纪末大灭绝之后已知最早的深湖相沉积,比之前的记录向前推进了500万年。
研究团队在铜川组油页岩中发现了较丰富的植物、介形虫、叶肢介、鲎虫、昆虫、鱼和鱼粪等化石。其中最大的螺旋状鱼粪化石长达77毫米,表明当时湖泊中已存在体型较大的捕食性鱼类。通过对部分鱼粪化石进行切片,研究团队在其中发现了双翅目昆虫的大颚。
化石研究表明,当时的湖泊中已经出现了复杂的多层营养级关系:其中的初级生产者为各种藻类;初级消费者主要是以藻类为食的介形虫和昆虫等动物;二级消费者包括各类水生肉食性昆虫以及鱼类等;顶级消费者为大型的捕食性鱼类。
这种生态类型与古生代湖泊中双翅目幼虫普遍缺失和水生甲虫稀少的情况明显不同,代表了一个典型的中生代湖泊生态系统。
对三叠纪早中期湖泊生态复苏模式还知之甚少
在三叠纪早期,地球仍处于极端的气候中,陆地和湖泊生态系统不得不缓慢恢复。
王博研究员介绍,不同物种复苏的时间不同,其中最快的是有孔虫、菊石和牙形石,经历1至2个百万年就恢复至大灭绝前的水平,而海洋造礁生物和陆地森林大约需要长达1000万年才能完成恢复,比孢粉学数据推断出的植物群落的恢复时间要长得多。
由于三叠纪早、中期深湖相沉积地层和化石记录较为缺乏,科学家对于湖泊生态系统的复苏模式和时间了解较少。
从目前的地质勘探资料来看,在三叠纪最初的1000万年内,世界各地的陆相地层中普遍缺失煤层,因此这段时期也被称为“煤层缺失期”。
“通常认为,中三叠世煤层的再次出现代表了大灭绝后森林生态系统的明显恢复。”王博研究员说。
在鄂尔多斯盆地,已知最古老的三叠世煤层产出自二马营组的最上部,其年龄略老于铜川组油页岩的年龄。研究结果表明复杂湖泊生态系统的复苏与“煤层缺失期”的结束时间相吻合,表明湖泊和森林生态系统可能通过生物、物理和化学等作用紧密联系在一起。
研究人员认为,早三叠世炎热的气候会限制湖泊中的溶解氧含量,从而阻碍了生态系统的复苏。然而,在安尼期海洋中碳埋藏的大量增加可能会导致大气二氧化碳含量下降和全球降温,从而改善了湖泊的生态条件。此外,火山灰给湖泊带入丰富的营养物质,可能显著提高了鄂尔多斯盆地古湖泊的初级生产力。因此,全球温度降低和火山灰养分输入可能共同促进了鄂尔多斯盆地古湖泊生态系统的繁盛。
同时,该研究层位也是长庆油田的重要产油层,同位素年代学和地层学的研究结果也为精时地层对比和油气资源勘探提供了新的定年和化石证据。(记者 张 晔)
2020-05-06
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【新华网】研究发现:海洋最大灭绝或由缺氧导致
2020年4月26日 来源:新华网
新华社南京4月26日电(记者王珏玢)记者26日从中国科学院南京地质古生物研究所获悉,该所团队与美国学者合作,对地球历史上最大规模的一次海洋生物灭绝展开研究。科研团队发现,在大灭绝前后,全球海洋处于明显缺氧的环境,这或许是导致灭绝发生的重要原因。
在已知地球历史上,曾出现5次生物大灭绝事件。2.52亿年前的二叠纪末生物大灭绝,让超过80%的海洋生物和大部分陆地生物灭亡。这也是有史以来海洋生命遭受的最惨烈打击。对于灭绝因何发生,数十年来科学界提出很多假说,包括天体撞击、海洋酸化、极端气候变暖等。
此次,科研团队对中国浙江省长兴县的一段地层剖面展开研究。这段地层曾是远古海洋,记录了大灭绝前后约50万年的海洋地质历史。研究人员对地层样品中铁、钼、铀、钒等对氧化还原非常敏感的元素进行分析,结果显示,生物大灭绝期间,海洋处于缺氧环境,且大灭绝结束后一段时间,缺氧情形仍没有显著改变。此外,地层样品中还发现了缺氧环境中常见的硫化物。
“我们比对了其他研究,发现大灭绝前后,全球海洋普遍出现了缺氧状况。我们认为,很可能是当时的火山喷发等地质事件产生了大量还原性物质,并输入海洋。海水里的氧气被大量消耗,普遍性的缺氧出现,最终,大部分海洋生物死亡。”领导此项研究的中科院南古所研究员张华说。
相关研究成果已发表在4月刊印的国际地质学期刊《三古》上。
2020-04-27