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显微CT揭示寒武纪“古球蛋”化石的生物学属性
2018-03-08 | 编辑: | 【

  近日,中国科学院南京地质古生物研究所副研究员殷宗军等人在国际著名地学杂志《地质学Geology上发表了关于寒武纪早期宽川铺生物群中疑难化石“古球蛋”的最新研究成果。

  本次研究采用高分辨率显微CT技术首次重构了寒武纪早期磷酸盐化疑难化石古球蛋的三维结构,证明古球蛋化石是后生动物的滞育胚胎(休眠卵)。该研究不仅厘定了古球蛋化石的生物学属性,更重要的是为研究早期动物发育机制的起源和演化、寒武纪早期浅海海洋环境氧化程度,以及评估埃迪卡拉纪-寒武纪转折期疑源类化石的生物学属性带来了新的启示。 

  古球蛋化石是寒武纪早期全球广布的一种磷酸盐化微体球形疑源类,在我国扬子板块寒武系底部宽川铺组大量出现。自1977年首次报道以来其生物学属性一直不明。虽然有学者猜测它们可能是早期后生动物的卵,但缺乏可靠的证据做支撑。 

  殷宗军等人采用南京古生物所高分辨率显微CT扫描并重建了古球蛋化石的三维立体结构,发现古球蛋具有实心的瘤状表面装饰、巨厚的多孔状囊包以及囊包包被的处于不同分裂阶段的细胞团。内部细胞团在分裂过程中遵循不增长分裂模式,即生物个体的总体积在细胞分裂过程中无明显变化,而随着细胞分裂的进行,细胞数量越来越多但单个细胞体积越来越小。以上这些生物学特征和现代水生无脊椎动物比如鳃足类、轮虫等的休眠卵非常一致,表明古球蛋化石很可能是寒武纪早期动物的滞育/休眠胚胎。 

  该发现证明了古球蛋化石作为后生动物休眠胚胎的生物学属性,为研究动物早期发育方式提供了新的材料,佐证了动物胚胎休眠机制的古老起源。埃迪卡拉纪陡山沱组滞育胚胎在埃迪卡拉纪末期消失,但动物的这种特殊的发育机制并未消失,且延续至今。

  现代水生动物通过发育休眠卵来渡过诸如水体缺氧等不利于繁殖的恶劣环境。古球蛋在寒武纪早期全球广布也暗示当时海洋(浅海)水体的氧化程度远未达到正常水平。该发现为人们重新评估寒武纪早期广泛分布的疑源类化石的生物学属性也带来了启示。  

  论文信息:Zongjun Yin, Duoduo Zhao, Bing Pan, Fangchen Zhao, Han Zeng, Guoxiang Li, David J. Bottjer, and Maoyan Zhu. Early Cambrian animal diapause embryos revealed by X-ray tomography. Geology, 2018


显微CT揭示寒武纪“古球蛋”化石的生物学属性

寒武纪早期宽川铺生物群中的古球蛋(显微CT数据)

古球蛋化石厚囊包及其显微结构

古球蛋化石厚囊包及其显微结构

古球蛋艺术重建(A)以及现代水生无脊椎动物休眠卵囊包显微结构(B-G)

古球蛋艺术重建(A)以及现代水生无脊椎动物休眠卵囊包显微结构(B-G)

古球蛋表面装饰(A-D)、直径(E)以及各种化石和现代动物休眠胚胎直径统计(F)

古球蛋表面装饰(A-D)、直径(E)以及各种化石和现代动物休眠胚胎直径统计(F)




 
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